钢筋混凝土

钢筋混凝土， 混凝土，其中钢嵌入在这样的方式在两种材料一起作用在抵抗力。钢筋-棒，条或网-吸收混凝土结构中的拉力，剪切力，有时还包括压应力。普通混凝土不易承受由风，地震，振动和其他力引起的拉伸应力和剪切应力，因此不适用于大多数结构应用。在钢筋混凝土中，钢的抗拉强度和混凝土的抗压强度共同作用，使构件可以在相当大的跨度内承受这些应力。在19世纪钢筋混凝土的发明彻底改变了建筑 行业，混凝土成为世界上最常见的建筑材料之一。

 

混凝土在建筑中，是一种由坚硬，化学惰性的颗粒物质组成的结构材料，称为骨料（通常是沙子和砾石），通过水泥和水粘结在一起。

 

在古代亚述人和巴比伦人中，最常使用的键合物质是粘土。埃及人通过使用石灰和石膏作为粘合剂，开发出了一种更类似于现代混凝土的物质。源自石灰石，白垩或牡蛎壳的石灰（氧化钙）仍是主要的火山灰或成水泥剂，直到1800年代初。1824年，国发明家约瑟夫·阿斯普丁将石灰石和黏土的混合物一起燃烧并磨碎。这种称为硅酸盐水泥的混合物一直是混凝土生产中使用的主要固井剂。

 

骨料通常被指定为细粉（尺寸范围为0.025至6.5毫米[0.001至0.25寸]）或粗粉（尺寸为6.5至38毫米[0.25至1.5寸]或更大）。所有骨料都必须清洁，并且不得与软颗粒或植物物质混合，因为即使少量有机土壤化合物也会导致化学反应，从而严重影响混凝土的强度。

 

混凝土的特点是所用骨料或水泥的类型，以及所表现出的特定质量，或通过生产它的方法。在普通的结构混凝土中，混凝土的特性在很大程度上取决于水灰比。含水量越低，在其他条件相同的情况下，混凝土越坚固。混合物必须有足够的水，以确保每个骨料颗粒都被水泥浆完全包围，骨料之间的空间被填充，并且混凝土的液体足以浇注和摊铺。另一个耐久性因素是水泥相对于骨料的量（以三部分之比表示：水泥对细骨料对粗骨料）。在需要特别坚固的混凝土的地方，骨料相对较少。

 

混凝土的强度以压碎给定年龄或硬度的样品所需的力/磅/平方寸或千克/平方厘米为单位。混凝土的强度受环境因素的影响，尤其是温度和湿度。如果允许其过早干燥，则会经受不平等的拉伸应力，而在不完全硬化的状态下，则无法抵抗。在称为固化的过程中，浇筑后的混凝土在一段时间内保持潮湿状态，以减缓硬化后出现的收缩。低温也会对其强度产生不利影响。为了对此进行补偿，将诸如氯化钙的添加剂与水泥混合。这加快了凝固过程，继而产生了足以抵消中等低温的热量。

 

硬化为嵌入金属（通常为钢）的混凝土称为钢筋混凝土或钢筋混凝土。它的发明通常归功于巴黎的园丁约瑟夫·莫尼尔（JosephMonier），他用铁丝网加固了混凝土的花盆和盆子。他在1867年获得了专利的加强钢，这可能需要的杆，棒的形式，或网孔，有助于拉伸强度。普通混凝土不易承受风力，地震，振动和其他弯曲力等应力，因此不适用于许多结构应用。在钢筋混凝土中，钢的抗拉强度和混凝土的抗压强度使构件能够承受相当大的跨度的各种重应力。混凝土混合物的流动性使得可以将钢定位在预期最大应力的位置处或附近。

 

另一个创新的砖石建筑是利用预应力混凝土。它可以通过以下任一方式实现预紧或后张紧流程。在预张紧过程中，将一定长度的钢丝，电缆或绳索放在空模具中，然后进行拉伸和锚固。浇筑混凝土并使其凝固后，释放锚钉，并且当钢材试图恢复其原始长度时，它将压缩混凝土。在后张拉过程中，钢穿过混凝土中形成的管道。当混凝土硬化后，钢通过某种形式的夹持装置锚固到构件的外部。通过对钢施加一定量的拉伸力，可以仔细调节传递给混凝土的压缩量。预应力混凝土通过将一个区域压缩到无法承受张力的程度，直到克服了压缩段的强度，才能抵消会破坏普通混凝土的拉伸力。由于无需使用重型钢筋即可达到强度，因此已被广泛用于建造更轻，更浅，更美观的结构，例如桥梁和宽大的屋顶。

 

除了具有巨大的潜力和几乎可以适应任何形式的初始能力外，混凝土还具有防火性，并已成为世界上最常见的建筑材料之一。