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文明的来源:42修建资料的革新:钢筋混凝土

发布日期:2022-01-11 11:53:16 来源:od体育app官网下载

  人类创造的国际光芒耀眼,艳丽耀眼,令人赞赏称奇。它为什么是现在的这个姿态?迎着阳光,在现代文明精美的脸庞和魁伟的身躯后边,有一条长长的影子,从那里,能够看到年月、前史和长路。

  看看现在城市里的修建物,尽管它们表面上都被瓷砖、大理石、有机涂料或许玻璃幕墙包裹着,但你知道,在这光鲜的表面下是丑恶粗糙的灰色混凝土,在混凝土的内部,是钢筋组成的框架结构。我得说,人们不喜欢把它暴露在外的钢筋混凝土,却是修建物宏伟形象的仅有保证。

  钢筋混凝土是由水泥、石料(二者合称为混凝土)和钢筋组成。关于一个高层的修建物,混凝土供给了巩固和抗压功能,钢筋供给了弹性和延展功能。

  假如由于混凝土在现代国际很遍及并且很丑恶而以为它是古已有之的原始修建资料,那就错了。

  跟着宗族和部落的扩展,人类用石块、树木、竹子、泥巴、糯米浆、动物油、芦苇杆、干草、树叶做成房子;

  我国的春秋战国和秦朝时期呈现了人工石材——砖(曩昔的砖和现在的砖在生产工艺上没有本质区别,都是用泥土烧制),或许是用某些黏性土壤将砖粘结在一同组成墙体;

  听说欧洲的古罗马时期呈现了用石灰、火山灰和碎沙子混合而成的粘结资料,用以粘结堆砌的石块(欧洲大部分时刻都以石块为修建主材);

  我国汉朝时呈现了另一种用来盖房顶的人工石材——瓦,所以有“秦砖汉瓦”之说。在我国前史的大部分时刻里,首要有三种修建办法:

  1、一种是用泥巴和稻(麦)草混合做成方形晾干后堆砌墙体,以木材做梁(房顶的骨架),以稻(麦)草或其它干草覆盖于梁上做房顶,这是一般贫穷人家房子的修建办法(我小时分的邻居家便是这样的房子);

  用泥巴增加其它一些天然粘剂作为墙体粘结资料的使用是东西方共有的发现,而运用石灰,很或许是西方的创造。咱们要首要说到它,由于它将是人类后来创造的混凝土的一个组成部分。

  以碳酸钙(CaCO3)为首要成分的石头都叫石灰石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等。煅烧此种岩石,将二氧化碳排出,即得到能很简略磨成粉末的石灰块,也称生石灰,首要成分是氧化钙(CaO。石灰石中也会有些MgCO3,因而生石灰中也会含有MgO)。假如在煅烧工艺上的操控呈现问题,碳酸钙未彻底分化,就会影响石灰的粘结力。

  石灰石——煅烧——生石灰——研磨——修建用石灰

  为什么石灰具有粘结力呢?由于在石灰掺水今后,氧化钙与水产生化学反响,生成氢氧化钙(Ca(OH)2,此刻称作熟石灰),氢氧化钙再与空气中的二氧化碳结合,生成碳酸钙和水,水会蒸腾掉,而碳酸钙是巩固的物质,就像石头相同。这就像是一个人工制造石头的进程。

  石灰——加水——熟石灰——水蒸腾、熟石灰与CO2反响——凝聚巩固

  把石灰石煅烧得到石灰,再把石灰与水混合构成易塑的石灰浆,抹在需求粘结的石块或砖头之间后待其枯燥——整个进程,就相当于把石头变成一种不是石头的物质,再把这种不是石头的物质变成石头。

  看起来很费事是吗?但这是有必要的进程,假如仅仅把石头磨成粉,然后期望用水把石头粉粘结在一同,那是不或许的,咱们有必要依托化学变化中重建的化学键来到达意图。听说古罗马人就把握了石灰石变成石灰的煅烧办法,并把石灰使用到修建上。但中世纪时这些办法不知为何而失传。直到1779年,英国人约翰·斯米顿从头发现了这种办法。

  1796年,某个英国人申请了一项专利,内容是煅烧某种含有黏土的石灰石后的产品,能够作为修建粘结资料。这便是最早的天然水泥,其间附着在石灰石上的黏土,是某种含有很多二氧化硅(SiO2)的土。

  这个英国人的偶尔发现敞开了现代水泥的研发。1812年左右,一个法国人发现了煅烧石灰石和黏土的混合物得到的产品与前面这个英国人的创造的作用是相同的,因而这个法国人创造的是人工水泥的制造办法。

  参加黏土的石灰石煅烧后的产品的粘结作用要大大强于纯石灰的粘结作用。为什么呢?由于富含二氧化硅的黏土和石灰石煅烧后,会构成多种物质的集合体,包含3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等,它们掺水后构成的混合物的粘结力更强。这便是现代硅酸盐水泥所依靠的原理。

  我小时分在农村里见过乡民自砌房子,用来固定砖头的粘结剂是这样得来:用石灰、某种特别的黏土(实际上是二氧化硅含量较大的泥土)、砂石掺水拌和。但是这种土法粘结剂的功能并不是很强壮,由于黏土没有通过与石灰石一同煅烧,没有构成上述的混合物。

  19世纪,水泥的制造工艺已经在快速开展。1867年,一个法国园丁约瑟夫·莫妮尔用铁丝做成一个花盆骨架,用水泥包裹在外面,制造了或许是国际上第一个钢筋混凝土的物品。

  人们期望把这种办法使用到更大型的修建物上,但一开端对铁丝和水泥的缩胀系数(热胀冷缩)有所忧虑。比方,在受热的情况下,假如铁丝的胀大程度大于水泥,就会把水泥外壳撑破。但是事实是,铁和水泥的缩胀率是如此的附近,是天然生成的一对,并且钢筋和混凝土之间有着优秀的粘结力。

  1872年,国际第一座钢筋混凝土结构的修建在美国纽约完工。1900年后,钢筋混凝土结构在工程界开端大规模使用。

  在我国,混凝土也被称作“砼”(tóng)。这个字是结构学教授蔡方荫在1950年代给大学生授课时为减轻在黑板上书写“混凝土”的膂力而简化成“人工石”后构成的,是近代结构的汉字。所以咱们能够看到混凝土拌和车上或许写着“XX商砼”的字样。

  混凝土是水泥(一般硅酸盐水泥)与骨料的混合物。当参加一定量水分的时分,水泥水化构成微观不透明晶格结构然后包裹和结合骨料成为全体结构。混凝土的抗压强度很大,但抗拉强度较低,所以工程中以抗拉强度高的钢筋作为骨架是十分适宜的挑选。这就组成了钢筋混凝土结构。

  最终简略介绍一下水泥。产硅酸盐水泥熟料的质料首要是:石灰质质料(供给CaO)、黏土质质料(首要供给SiO2、Al2O3、以及少数Fe2O3)和校对质料(弥补某些缺乏的成分)。

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