混凝土的历史

1钢筋混凝土结构的发展经历了哪几个重要阶段混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比，历史不长，但自19世纪中叶开始使用后，由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展，目前已经广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等土木工程领域。建筑用混凝土的发展简史可以追溯到古希腊、罗马时代，甚至可能在更早的古代文明中已经使用了混凝土及其胶结材料。但直到1824年波特兰水泥的发明才为混凝土的大量使用开创了新纪元。至今仅有160多年的历史。它的发展大致经历了四个不同的阶段。第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用，设计计算依据弹性理论方法。1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著，指出了混凝土这种材料抗拉性能较差，到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博览会上展出。接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此获得专利。后来康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿。1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋。1906年特纳研制了第一个无梁平板。从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用，设计计算依据材料的破损阶段方法。1922年英国人狄森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法。1928年法国工程师弗来西奈发明了预应力混凝土。其后钢筋混凝土与预应力混凝土在分析、设计与施工等方面的工艺与科研迅速发展，出现了许多独特的建筑物，如美国波士顿市的Kresge大会堂，英国的1951节日穹顶，美国芝加哥市的Marina摩天大楼，湖滨大楼等建筑物。1950年苏联根据极限平衡理论制定了“塑性内力重分布计算规程”。1955年颁布了极限状态设计法，从而结束了按破损阶段的设计计算方法。第三阶段为工业化生产构件与施工，结构体系应用范围扩大，设计计算按极限状态方法。由于二战后许多大城市百废待兴，重建任务繁重。工程中大量应用预制构件和机械化施工以加快建造速度。继苏联提出的极限状态设计法之后，1970年英国，联邦德国，加拿大，波兰相继采用此方法。并在欧洲混凝土委员2会与国际预应力混凝土协会（CEB-FIP）第六届国际会议上提出了混凝土结构设计与施工建议，形成了设计思想上的国际化统一准则。第四阶段，由于近代钢筋混凝土力学这一新的学科的科学分支逐渐形成，以统计教学为基础的结构可靠性理论已逐渐进入工程实用阶段。电算的迅速发展使复杂的数学运算成为可能。设计计算依据概率极限状态设计法。概括为计算理论趋于完善，材料强度不断提高，施工机械化程度越来越高，建筑物向大跨高层发展。我国的钢筋混凝土结构发展比较曲折，解放前几乎是空白，60年代边学习苏联的经验边完善提高，70年代自己动手搞科研，编规范；80年代规范的设计水准正力争赶上世界先进水平。近30年来，我国在钢筋混凝土基本理论与计算方法、可靠度与荷载分析、单层与多层厂房结构、高层建筑结构、大板与升板结构、大跨度结构、结构抗震、工业化建筑体系、电子技术在钢筋混凝土结构中的应用和测试技术等方面取得了很多成果，为修订和制定有关规范和规程提供了大量的数据和科学依据。编制出了国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB/T50068，《混凝土结构设计规范》GB50010-2001，；《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）；《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）；《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）等。这些规范和规程积累了我国半个世纪以来丰富的工程实践经验和最新的科研成果，把我国混凝土结构设计方法提高到了当前的国际水平，它将在工程设计中发挥指导作用。必将促进我国混凝土结构设计的进一步发展。混凝土有悠久的历史。早在古罗马时代，人们就懂得把石头、砂子和一种在维苏威火山地区发现的粉尘物（Pozzolana）与水混合制成混凝土，用于建筑伟大的罗马城和诸多神庙，甚至实现了诸如万神庙穹顶这样伟大的建筑奇迹。后因种种原因，其复杂的加工技术失传了许多世纪，后来在文艺复兴时期的建筑丛书中才有提到。现代意义的混凝土直到19世纪才出现，特指由骨料（砂、石等）、水泥和水混合而成的建材。这依赖于1824年英国人约瑟夫•阿斯曾丁（JosephAspdin）发明的水泥。但真正展示水泥特性的就是混凝土。混凝土在拉丁语中是“结合在一起共同成长”之意，在英语中，混凝土一词为“Concrete”，分解开是“不同3材料的结合物”之意。现在中文的混凝土一词则是从日本传来的，是“Concrete”的日语音译。韩国三星物产公司开发出一种强度与花岗岩相当的超高强度混凝土，能够用于建造高度达千米的大厦。这种超高强度混凝土的强度达到150MPa，每平方厘米可承重1．5吨，相当于在一枚硬币大小的面积上加载一辆普通卡车的重量。超高强度混凝土在水泥和沙石等原材料的选材及其混合比例上技术独特。三星物产公司对这种混凝土进行的浇注试验证明，其施工适应性良好，能节省工时和建筑成本。三星物产公司计划于今年7月将其投入使用。据韩国《朝鲜日报》报道，没有使用任何水泥材料的“纸建筑物”最近在韩国首次亮相，它就是首尔奥林匹克公园内的“纸集装箱（papertainer）美术馆”。该美术馆长宽108米，由356个防水纸柱和166个集装箱建成。它来自于日本世界级建筑家茂坂的设计，韩国建筑家尹京石也提供了协助。美术馆将于9月15日开馆，截止到12月将举办韩国主要画家、设计师的展会，然后被拆除。三峡工程之最三峡工程是当今世界最大的水利枢纽工程。它的许多指标都突破了我国和世界水利工程的纪录。●三峡工程从首倡到正式开工有75年,是世界上历时最长的水利工程。●三峡工程从上世纪四十年代初勘测和五十年代至八十年代全面系统的设计研究,历时半个世纪,积累了浩瀚的基本资料和研究成果,是世界上前期准备工作最为充分的水利工程。●三峡工程的兴建问题在国内外都受到最广泛的关注,是迄今唯一的经过我国最高权力机关全国人民代表大会审议和投票表决的水利工程。●三峡水库总库容393亿立方米,防洪库容221.5亿立方米,水库调洪可消减洪峰流量达每秒2.7─3.3万立方米,是世界上防洪效益最为显著的水利工程。●三峡水电站总装机1820万千瓦,年发电量846.8亿千瓦/时,是世界上最大的水电站。●三峡水库回水可改善川江650公里的航道,使宜渝船队吨位由现在的3000吨级堤高到万吨级,年单向通过能力由1000万吨增加到5000万吨;宜昌以下长江4枯水航深通过水库调节也有所增加,是世界上航运效益最为显著的水利工程。●三峡工程包括两岸非溢流坝在内,总长2335米。泄流坝段483米,水电站机组70万千瓦×26台,双线5级船闸+升船机,无论单项、总体都是世界上建筑规模最大的水利工程。●三峡工程主体建筑物土石方挖填总量约1.25亿立方米,混凝土浇筑量2643万立方米,钢材59.3万吨(金结安装占28.08万吨),是世界上工程量最大的水利工程。●三峡工程深水围堰最大水深60米、土石方月填筑量170万立方米,混凝土月灌筑量55.4万立方米,年浇筑量达543万立方米,年工程量和月工程量都突破世界纪录,是水利施工强度最大的工程。●三峡工程截流流量9010立方米/秒,施工导流最大洪峰流量79000立方米/秒,是世界水利工程施工期流量最大的工程。●三峡工程泄洪闸最大泄洪能力10万立方米/秒,是世界上泄洪能力最大的泄洪闸。●三峡工程的双线五级、总水头113米的船闸,是世界上级数最多、总水头最高的内河船闸。●三峡升船机的有效尺寸为120×18×3.5米,总重11800吨,最大升程113米,过船吨位3000吨,是世界上规模最大、难度最高的升船机。●截至2009年底,三峡工程水库移民最终可达113万人,是世界上水库移民最多、工作也最为艰巨的移民建设工程。第一座核电站安全壳秦山核电站安全壳于1991年10月17日建造成功。秦山核电站是中国自行设计建造的第一座压水堆核电站，安全壳是核电站反应堆主厂房的围护结构，为直立式圆简形的预应力混凝土耐压结构，内径36米，壁厚1米，内高64．1米，内壁衬有6～8毫米钢板作为密封衬里。安全壳是核电站为防止放射性物质外逸的主要屏障。秦山核电站的安全壳采用1000余米市置于钢筋混凝土孔道内的预应力钢束来承担万一出现失水事故时的压力，它在承受压力上具有3倍左右的安全裕度。它在保证耐压力的同时还能抗地震、龙卷风和飞机撞冲。这一工程由上海5核工程研究设计院设计。它的建造成功，不但填补了国内空白，而且技术上已经达到国际先进水平。第一座钢筋混凝土桥混凝土中配置钢筋组合成钢筋混凝土材料来砌筑建筑物是1861年左右开始的，首先建造的是水坝、管道和楼板。1875年，法国的一位园艺师蒙耶(1828～1906年)建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。这座桥长16米、宽4米，是座人行的拱式体系桥。当时人们还不明白钢筋在混凝土中的作用和钢筋混凝土受力后的物理力学性能，因此，桥梁的钢筋配置全是按照体型构造进行，在拱式构件的截面中和轴上也配置了钢筋。桥拱是个椭圆形，这是因为这位园艺师长期用铁丝网夹在混凝土中制作花盆、管罐、贮水池等，或者是他受了椭圆形古石拱桥的影响。可惜的是，这座桥早已毁掉了。随着人们对钢筋混凝土力学性质的不断研究和广泛的试验，到19世纪末、20世纪初，终于造出较为符合力学原理、配筋相对合理的桥梁结构。于是，钢筋混凝土开始作为合格的材料被普遍用于桥梁建筑。