混凝土

混凝土是一种复合材料，由细骨料和粗骨料与随时间硬化（固化）的流动水泥（水泥浆）粘合在一起。过去，经常使用石灰基水泥粘合剂，如石灰腻子，但有时与其他水硬性水泥（防水）如铝酸钙水泥或与波特兰水泥一起形成波特兰水泥混凝土（因其外观与波特兰石）。许多其他非胶结混凝土类型与其他将骨料结合在一起的方法存在，包括带有沥青粘合剂的沥青混凝土，常用于路面，以及使用聚合物作为粘合剂的聚合物混凝土。混凝土不同于砂浆。混凝土本身是一种建筑材料，而砂浆是一种粘合剂，通常将砖块、瓷砖和其他砖石单元固定在一起。

当骨料与干燥的波特兰水泥和水混合时，混合物会形成一种流动的泥浆，很容易浇注和成型。水泥与水和其他成分发生反应，形成坚硬的基质，将这些材料结合在一起成为一种耐用的石头状材料，具有多种用途。通常，混合物中包含添加剂（如火山灰或超塑化剂）以改善湿混合物或成品材料的物理性能。大多数混凝土浇筑时嵌入了增强材料（如钢筋）以提供抗拉强度，从而产生钢筋混凝土。

混凝土是最常用的建筑材料之一。它在全球的使用量（吨对吨）是钢、木材、塑料和铝总和的两倍。在全球范围内，预拌混凝土行业是混凝土市场的xxx部分，预计到2025年收入将超过6000亿美元。这种广泛使用会导致许多环境影响。最值得注意的是，水泥的生产过程会产生大量温室气体排放，占全球排放量的8%。正在进行大量研究和开发，以尝试减少排放或使混凝土成为固碳来源.其他环境问题包括广泛的非法采砂、对周围环境的影响，例如地表径流增加或城市热岛效应，以及有毒成分对公共健康的潜在影响。混凝土还用于减轻其他行业的污染，捕获粉煤灰或铝土矿尾矿和残渣等废物。

混凝土是一种复合材料，包括骨料基质（通常是岩石材料）和粘合剂（通常是波特兰水泥或沥青），将基质粘合在一起。有多种类型的混凝土可供使用，具体取决于粘合剂的配方和用于适应材料应用的骨料类型。这些变量决定了成品的强度和密度，以及耐化学性和耐热性。

骨料由混凝土混合物中的大块材料组成，通常是粗砾石或碎石，如石灰石或花岗岩，以及更细的材料，如沙子。

水泥，最常见的是波特兰水泥，是最普遍的混凝土粘合剂。对于胶结粘合剂，水与干粉和骨料混合，产生可以成型的半液体浆料，通常通过将其倒入成型。混凝土通过称为水合作用的化学过程固化和硬化。水与水泥发生反应，将其他成分粘合在一起，形成坚固的石头状材料。有时会添加其他胶结材料，例如粉煤灰和矿渣水泥（与水泥预混合或直接作为混凝土成分），并成为骨料粘合剂的一部分。粉煤灰和矿渣可以增强混凝土的一些性能，例如新鲜性能和耐久性。

添加外加剂以改变材料的固化速率或性能。矿物外加剂使用回收材料作为混凝土成分。显眼的材料包括粉煤灰，一种燃煤电厂的副产品；磨碎的高炉矿渣，炼钢的副产品；和硅粉，工业电弧炉的副产品。

使用波特兰水泥混凝土的结构通常包括钢筋，因为这种类型的混凝土可以配制成高抗压强度，但总是具有较低的抗拉强度。因此，它通常与那些在强张力，通常材料加固钢钢筋。

其他材料也可用作混凝土粘合剂：最普遍的替代品是沥青，它用作沥青混凝土中的粘合剂。

外加剂是粉末或流体形式的材料，添加到混凝土中以赋予混凝土某些普通混凝土混合物无法获得的特性。外加剂被定义为“在制备混凝土混合物时添加”。最常见的外加剂是缓凝剂和促进剂。在正常使用中，外加剂用量小于水泥质量的5%，并在配料/混合时添加到混凝土中。（见下面的§生产。）常见的外加剂类型如下：

• 加速剂可加速混凝土的水化（硬化）。使用的典型材料是氯化钙、硝酸钙和硝酸钠。然而，氯化物的使用可能会导致钢筋腐蚀，并且在一些国家是被禁止的，因此硝酸盐可能会受到青睐，尽管它们不如氯化物盐有效。加速外加剂对于在寒冷天气下改变混凝土的性能特别有用。
• 加气剂在混凝土中添加和夹带微小气泡，从而减少冻融循环过程中的损坏，提高耐久性。然而，夹带的空气需要与强度进行权衡，因为每1%的空气可能会使抗压强度降低5%。如果混合过程中过多的空气被困在混凝土中，可以使用消泡剂来促使气泡凝聚，上升到湿混凝土的表面，然后分散。
• 粘合剂用于在新旧混凝土（通常是一种聚合物）之间建立具有广泛的耐温性和耐腐蚀性的粘合。
• 缓蚀剂用于xxx程度地减少混凝土中钢筋和钢筋的腐蚀。
• 通常在混凝土配料过程中添加结晶外加剂以降低渗透性。当暴露在水和未水化的水泥颗粒中时，会发生反应，形成不溶性针状晶体，这些晶体填充混​​凝土中的毛细孔和微裂缝，从而阻塞水和水性污染物的通道。含有结晶外加剂的混凝土可以预期自密封，因为持续暴露在水中会不断引发结晶，以确保xxx防水保护。
• 为了美观，颜料可用于改变混凝土的颜色。
• 增塑剂增加了塑料或“新鲜”混凝土的可加工性，使其更容易放置，而无需加固工作。典型的增塑剂是木质素磺酸盐。增塑剂可用于降低混凝土的含水量，同时保持和易性，因此有时被称为减水剂。这种处理提高了其强度和耐久性特性。
• 超增塑剂（也称为高效减水剂）是一类有害影响较少的增塑剂，与传统增塑剂相比，可用于增加可加工性。超塑化剂用于增加抗压强度。它增加了混凝土的和易性，并将对水含量的需求降低了15-30%。超塑化剂会导致减速效果。
• 泵送助剂可提高泵送性，使糊状物变稠并减少分离和渗出。
• 缓凝剂减缓混凝土的水化作用，用于大浇筑或困难浇筑，在浇筑完成前不希望部分凝固。典型的多元醇阻滞剂是糖、蔗糖、葡萄糖酸钠、葡萄糖、柠檬酸和酒石酸。