新秀輩出的混凝土

據(jù)記載，2000 多年前，古羅馬人就發(fā)明了水泥——火山灰水泥，以石灰和火山灰混合而成，從而制得了世界上最早的混凝土。可是在之后1800多年的漫長歲月里，水泥的進展極為緩慢。直到1878年，法國的維卡特發(fā)明了天然水泥，才為水泥工業(yè)奠定了基礎，混凝土才開始成為重要的建筑材料。近百年來，混凝土經(jīng)歷了三個階段，即人造石材、鋼筋混凝土和預應力混凝土三個階段。現(xiàn)在混凝土已進入第四階段，這個階段的主要特征是與有機高分子材料的復合，采用纖維增強等技術，從而使得混凝土家族興旺發(fā)達，新秀輩出。

高強度混凝土

什么是高強度混凝土？一般就抗壓強度來說，500 千克/平方厘米～1000 千克/平方厘米的就是高強度混凝土。但是，通常所說的高強度混凝土，并不單指抗壓強度，還包括抗拉、抗剪切、抗沖擊和耐磨損等其他機械和物理性能。在眾多的混凝土中，纖維混凝土、聚合物混凝土和樹脂混凝土可稱得上是高強度混凝土中的佼佼者，深受人們的青睞。

纖維混凝土，是受鋼筋混凝土的啟發(fā)而出現(xiàn)的。通常代替鋼筋加入混凝土中的纖維有鋼纖維、玻璃纖維和碳纖維等。英國有一種玻璃纖維混凝土，纖維束是由3000根直徑僅為9.4微米的微細玻璃絲組成的。這種混凝土的抗壓強度比普通混凝土大5 倍，而價格卻便宜一半。

聚合物復合材料混凝土和樹脂混凝土統(tǒng)稱塑料混凝土。前者是以聚酯、呋喃和環(huán)氧樹脂及其混合物為粘結劑，再加入適量的硬化劑、催化劑和填料，最后與骨料（砂石）混合加水攪拌而成。這種混凝土的抗壓強度可達1200千克/平方厘米～1400 千克/平方厘米，而且具有防水、耐腐蝕、抗磨損和快速硬化等優(yōu)點。因此，從石油、化工管道、容器、貯氣罐和電解槽，到房屋的墻壁、地板，甚至電器設備的外殼，都有聚合物復合材料混凝土的應用。

樹脂混凝土是以環(huán)氧、聚氨酯、甲基丙烯酸或苯乙烯等樹脂為基，以卵石作粗骨料而制成的。與普通混凝土相比，它具有以下優(yōu)點：抗拉、抗彎強度比較高；在短時間內(nèi)可達到較高的強度；粘接性能好；耐磨損、耐沖擊；硬化后不滲水，抗吸水、抗透水和抗凍性能良好；化學穩(wěn)定性和絕緣性能好。不足的是，它的耐熱性和耐燃性較差，因此不宜在高溫下使用。樹脂混凝土除了具有聚合物混凝土相同的用途外，還可做工藝雕塑。如果用天然大理石粉代替砂石摻入樹脂中，還可制得極為漂亮的人造大理石，是建筑中的高級材料。

耐腐蝕混凝土

聚合物混凝土雖然也耐腐蝕，但與含硫混凝土和玻璃混凝土相比，還是略為遜色。根據(jù)所用原料，含硫混凝土可分為兩種：一種是用含硫水泥與已加熱的礦物原料在135℃～140℃的高溫下混合而成；另一種是不用水泥，而完全用硫磺與砂子經(jīng)燒結而制得。

含硫混凝土對酸、鹽的耐腐蝕性很強，將它制得的試件放在濃硫酸、鹽酸、氯化鈣和氯化鐵等各種腐蝕性溶液中，一年后檢查并沒有發(fā)現(xiàn)任何腐蝕痕跡，是化工行業(yè)中不可多得的優(yōu)質材料。但是它難以抵抗強堿和一些氧化劑的腐蝕，在高溫下也不宜使用。

玻璃混凝土是一種不用水泥而全部采用液體玻璃（硅酸鈉）和磨細的活性填料制成的新型混凝土。這種混凝土非常結實，即使在500℃的高溫下，它仍同室溫時一樣堅固，所以是制作瓦斯管道和煙囪等高溫設備較為理想的材料。

輕質混凝土

輕質混凝土常見的有輕骨料混凝土和加氣混凝土兩種。這類混凝土之所以輕，主要是因為采用了比砂石更輕一些的原料作骨料。目前常用的輕骨料主要有：天然原料，如浮石、火山渣等；經(jīng)過熱處理的天然原料，如蛭石、膨脹珍珠巖、膨脹頁巖和膨脹黏土等；工業(yè)廢料，如礦渣、爐渣等；經(jīng)過熱處理的工業(yè)廢料，如膨脹礦渣、燒結粉煤灰等；有機材料，如鋸末、谷殼和塑料顆粒等。此外還有用陶瓷顆粒作為骨料的。

法國曾推出一種用膨脹玻璃球作骨料和用聚氨基甲酸酯作膠結料制成的特輕聚合物混凝土，容重僅200 千克/立方米，其保溫、隔熱和防水等性能也很好。此外，這種混凝土硬度比較低，可以切割、鉆孔、釘釘子，給施工、安裝帶來很大的方便，深受人們的歡迎。

俄羅斯還研制出一種質地和木材一樣輕的混凝土，用它制作的板材，可以漂浮在水面上。這種混凝土是用冶金工廠排放的塵埃狀廢物制成的，具有較好的保溫和抗凍性能，即使在嚴寒的冬天，也不會凍裂而影響性能。

無缺陷混凝土

混凝土凝固時會產(chǎn)生裂縫，這嚴重影響了混凝土的質量。早在上世紀60 年代，美、日等國就開始研制無缺陷水泥。目前主要有氧化鈣-氧化鋁-硫酸鈣系和石灰系兩大類。它們之所以能消除裂縫，是因為前者和水混合后生成膨脹性鈣礬土以及后者和水反應生成氫氧化鈣。它們都因膨脹產(chǎn)生一定的壓力，填補了混凝土因收縮而產(chǎn)生的裂縫，因此這種混凝土又叫膨脹混凝土。

除了上述方法以外，加入化學膨脹劑或減縮劑也能消除混凝土中的裂縫。

英國政府經(jīng)過多年的研究，終于找到了混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，那就是混凝土固化時產(chǎn)生了氣隙和氣泡。于是他們采用不同于普通混凝土的攪拌方法，同時摻入少量的聚酯，終于研制成了另一種新型水泥——MDF 水泥。由這種水泥配制的混凝土，比膨脹混凝土的性能更為優(yōu)異，它的抗拉強度和堅韌性比普通混凝土分別提高20 倍～100倍，硬度為玻璃鋼的2倍，密度和比重卻與鋁差不多，而且耐高溫、耐酸堿腐蝕，絕緣性能也比較好，它還可染成各種顏色作裝飾和保護層?？梢灶A測，這種混凝土將在機械和化學工業(yè)中獲得廣泛的應用。

彩色混凝土

千百年來，混凝土幾乎都是單一的灰色?，F(xiàn)在出現(xiàn)了彩色水泥，可以配制所需顏色的混凝土。這種水泥運用了多種無機礦物顏料著色劑。著色劑的用量可根據(jù)其性能和要求來決定，一般為水泥重量的6%，最多不超過10%。用這種方法制得的混凝土不僅色彩絢麗，永保鮮艷，而且耐堿性能很好，即使與堿直接接觸也不褪色。

國外還研制成一種魔術似的變色混凝土。它的顏色可隨空氣的濕度而變化?？諝飧稍飼r呈蔚藍色；當空氣返潮快要下雨時，就變成紫色；一旦下雨時又變成玫瑰色。它為什么能根據(jù)氣候變化改變顏色呢？原來水泥中摻入了一定數(shù)量的二氧化鈷。這種化合物性能極不穩(wěn)定，能隨空氣溫度和濕度變化而改變顏色。采用這種混凝土作裝飾材料，除了給人一種變幻莫測的感覺和美的享受外，還可根據(jù)混凝土的顏色變化預測天氣變化，因此有人稱它為“氣象混凝土”。

混凝土品種繁多，功能各異，例如還有可焊性混凝土、防輻射混凝土、導電混凝土、醫(yī)用混凝土、生物混凝土等等?？傊?，隨著科學技術的發(fā)展，混凝土將在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮更重要的作用。