【導讀】practised.building.manyyears.

　　

【正文】 的技術(shù)幾乎失傳，大約十一世紀達到最低點，那時使用的材料質(zhì)量很差。后來石灰的質(zhì)量開始改進，十四世紀或稍后，又開始使用火山灰水泥。 比較近期，最著名的工程項目之一是在 1757— 1759年間在英格蘭海岸外面建造的新的渦石燈塔。該工程的設(shè)計師及工程師約翰斯米頓為該建筑研究過多材料和多種粘結(jié)右塊的方法。 那時工程學和科學研究開始迅猛發(fā)展。一些國家的研究人員當時都在研究用石膏、石灰石和其他天然材料制成的膠凝劑。通過燒制石灰與粘土的天然混合物來制造水泥的方法便是其中的 一項發(fā)現(xiàn)。盡管這種天然水泥的使用繼續(xù)了好多年，但由于天然材料的配比變化不定，使這種天然水泥的性能非常不穩(wěn)定。 1824 年，一位英國里茲的瓦匠約瑟夫艾斯波丁取得了他稱之為波特蘭水 泥的一種材料的專利權(quán)。之所以如此命名是因為用這種水泥制成的混凝土被認為很象是從英國波特蘭附近采集來的石灰石。艾斯波丁被公認為發(fā)明了一種制造水泥的方法，先把石灰石與粘土按比例摻合在一起，放在高溫中焙燒成熟料，再將熟料磨細即成為水硬水泥。他的小水泥窯每窯要燒幾天時間，一次可生產(chǎn)大約 16t熟料。水泥制造業(yè)的擴大與發(fā)展在其后的若 干年相當緩慢。然而，大約在 1850年，這門工業(yè)不僅在英國，而且在德國和比利時都已牢固確定。 8 水泥運銷美國開始于 1868 年，大約在 1895 年達到高峰。此時美國的水泥生產(chǎn)也已初具規(guī)模。 在進口水泥的同時，由于修建伊利運河及其配套工程對水泥的需求，美國生產(chǎn)天然水泥在十九世紀初就已開始。 ?其后，水泥回轉(zhuǎn)窯的開發(fā)致使大規(guī)模的水泥生產(chǎn)遍及全世界。 鐵路、橋梁、樓房的建設(shè)以及城市街道路面的鋪設(shè)，使得混凝土的應用得以推廣。用鋼筋來增強混凝土的研究工作始于法國。 1875 年美國首次應用鋼筋混凝土。這個時期大多 數(shù)混凝土含水量很低，要用大量手工作業(yè)才能使之夯實就位。接著有一段時間使用濕混凝土，這種濕混凝土可以流淌就位。然而，許多混凝土的使用者認識到，使用濕混凝土是件蠢事。大約 1920年，達夫亞布拉姆斯公布了他的研究及觀測結(jié)果。他說明：混凝土的質(zhì)量直接受到用水量與水泥量之比的影響。在一定范圍內(nèi)，混凝土的質(zhì)量隨其水灰比的升高而降低。這已成為混凝土工藝的基本法則之一。 二、 混凝土的優(yōu)缺點及其水灰比 混凝土是波特蘭水泥、水、砂子與卵石或碎石的拌合物。水與水泥調(diào)制成水泥漿，在水泥漿中把砂子和碎石或卵石混合在一起。砂 子和碎石或卵石共同構(gòu)成混凝土拌合物的骨料。骨料不起結(jié)構(gòu)作用，它僅僅是加入到水泥漿中來降低成本的一種填充物。骨料通常占一塊特定混凝土體積的百分之七十五。劣質(zhì)骨料可以極大地降低混凝土的強度，可是優(yōu)質(zhì)骨料對于增加水泥的強度卻沒有多大影響。 作為建筑材料，混凝土有兩大主要優(yōu)點， — 是比較便宜，二是當它處于塑性狀態(tài)時容易操作和澆注?；炷恋闹饕Y(jié)構(gòu)優(yōu)點是它抗壓強度高、耐久性能好。它能承受很高的壓力荷載。這使它非常適用于建造基礎(chǔ)、墻壁、樓房的支柱，也適用于修筑公路及街道。 混凝土的主要結(jié)構(gòu)缺點是它抗拉強度 低。就是說，它承受拉伸或彎曲荷載時 容易斷裂。 因此，常常將鋼筋埋人混凝土中。加固鋼筋給混凝土提供了它所缺乏的抗拉強度。置人鋼筋的混凝土叫做鋼筋混凝土。 除了抗拉強度差之外，像大多數(shù)建筑材料一樣，混凝土還會熱脹冷縮，濕脹干縮。在施工中，如果這些脹縮運動超出允許限度，混凝土就會開裂。 與常識相反，硬化后的混凝土并不是不透水的。一些濕氣會遷移到加工最好的混凝土 中。在拌合中加入了太多的水會使混凝土內(nèi)出現(xiàn)過多的氣孔。萬一這種現(xiàn)象出現(xiàn)，混凝土 養(yǎng)護完后，濕氣會很容易地進入其內(nèi)。當冷天到來時，萬一水分還存在于混凝土內(nèi)，便會凍結(jié)，這會給建筑物帶來嚴重的結(jié)凍損傷。 盡管混凝土有這些缺點，它仍不失為一種天生具有堅固與耐久性的建筑材料。如果水、 9 水泥和骨料的比例經(jīng)過認真計算，如果混凝土的澆注與養(yǎng)護按照簡明的規(guī)章來進行，完全 可能獲得它固有的全部強度與耐久性。 混凝土的水灰比是它最終強度的決定因素。曾經(jīng)有一段時間，混凝土的配料比例規(guī)定為 l：2： 4。它表示從體積上一份波特蘭水泥、二份砂子和四份卵石拌合在一起，之后加人足夠的水來獲得和 易性良好的拌合物。這種作業(yè)過程完全忽視了水灰比的重要性。其結(jié)果 是經(jīng)常調(diào)配出強度非常低的混凝土。因為就工人而言，自然傾向于多加水，足以使混凝土的澆注盡可能容易，越稀滑越好。這種規(guī)定混凝土成分比例的做法現(xiàn)已淘汰，不應該再遵循。 從理論上講，僅有 3 加侖水便可完全水化 1 立方英尺水泥 (1 袋水泥正好 1 立方英尺，重94磅 )。可是按照這種水灰比加工出來的拌合物太干不能操作。因此，在實踐中需要再多加些水來獲得和易性良好的拌合料，每袋水泥加水在； 4— 8加侖之間為宜。 但是在水灰比中，水的比例越大，最終制成的 混凝土的強度越低。為了得到和易性好的混凝土而需要多加人的水將隨著混凝土的硬化從混凝土中蒸發(fā)掉，這將在混凝土內(nèi)留下無數(shù)的氣孔。這便是為什么在混凝土內(nèi)總存在一些孔隙的原因。當超量的水使用后，就會產(chǎn)生超量的孔隙，這會使混凝土嚴重滲漏。萬一當冷天到來，這些孔隙充滿了水分，它們會引起上述的結(jié)凍損傷。 因此，作為一般規(guī)定，每袋水泥加人 6 加侖水應該被視為配制混凝土的最大加水量，并且所用的水量越少，混凝土強度越高。作為骨料組成部分的砂子所含表面水分也應包括在 6加侖加水量之內(nèi)。 三、 砂漿 砂漿 是一種膠凝材料 (可能是硅酸鹽水泥或石灰或是二者兼有 )．和砂子的混合物。當把水加入到這些成分中時，就形成了一種可塑性物質(zhì)，這種物質(zhì)可用來粘結(jié)磚、瓦、混凝土砌塊和其他種類的砌塊。砂漿硬化后，砌塊就被砂漿牢牢地粘結(jié)起來，形成了一個結(jié)構(gòu)單元。 砂漿與其他膠凝材料，如混凝土、熟石膏和灰泥有著密切的關(guān)系，但是若把砂漿和這些材料混同起來，或是想用這些材料來替代砂漿是錯誤的，因為每一種材料均具有各自的特點，互不相同。 由于“一環(huán)薄弱，全局必垮”的錯誤推論，人們普遍認為，要想使砌體結(jié)構(gòu)堅固，砂漿也必須是堅固的 。例如：熟悉混凝土的人常會推斷，作為一種類似混凝土的膠凝材料，砂漿應具有與混凝土類似的特性，并應按照同樣的方式進行調(diào)制和使用：又比如：既然混凝土有或是應該有很高的抗壓強度，那么，砂漿也應該有很高的抗壓強度。但是砂漿的主要作用是粘結(jié)砌塊，而不是抵抗壓力，也不是增加砌塊的強度。 10 對由各種不同強度的砂漿建成的磚墻已經(jīng)做了大量的實驗。這些實驗一致表明，當用來粘結(jié)磚塊的砂漿比磚塊的強度低時，磚墻的強度最高。實際上，在不影響結(jié)構(gòu)整體強度的情況下，砂漿實質(zhì)上可以比磚的強度低很多。只要砂漿強度能夠抵抗天氣和凍結(jié)水的 侵蝕作用，它就堅固得足以用于一般外墻。 但為了論證，假定一面磚墻是用比磚的抗壓強度還高的砂漿砌成的，這面墻所承受的任何應力一比如說由墻下土的沉陷而導致的應力，將導致磚塊沿最大應力方向斷裂，這種斷裂將形成一條從墻頂?shù)綁δ_，貫穿墻體的鋸齒狀裂縫。 但是，當砂漿像應該的那樣比磚的強度低時，結(jié)構(gòu)中的任何應力將全部被砂漿所吸收，砂漿吸收這些應力后將形成許多肉眼看不見的微小裂縫，這樣，結(jié)構(gòu)的基本強度沒有受到損壞，墻的整體外觀及其結(jié)構(gòu)的完整性不變。 然而，砌體結(jié)構(gòu)還可能出現(xiàn)另一種斷 裂現(xiàn)象。有時應力是通過砂漿與磚的分離得以釋放的，結(jié)果，沿著磚的砌筑模式穿過砂漿出現(xiàn)了鋸齒形裂縫。由于在砌筑完好的磚墻中最不應出現(xiàn)的就是砌塊與砂漿粘結(jié)薄弱，而導致砌塊和砂漿粘結(jié)薄弱的是由于疏忽或是工藝較差，也可能是二者兼而有之，或是由于砂漿配合的比例和調(diào)制方法有誤，或是由于向磚上抹砂漿方式不當，也可能是二者共同導致 的結(jié)果。 以適當比例的水泥、石灰和砂子加入適量的水剛調(diào)制成的砂漿具有一種特性叫和易性，有時也稱為可塑性。就像很難說明煎薄餅用的面糊或者軟化了的奶油的稠度一樣，砂漿的和易性很難用 語言來描述，但不具備這一特點的新砂漿是不能將砌塊緊緊地粘結(jié)在尸起的。和易性好的砂漿，可用一把瓦刀毫不費力，光滑而均勻地涂抹在砌塊表面上。砂漿具有粘性，當把砂漿涂抹在磚的側(cè)面時，這一特性使砂漿能保持自身的形狀，并防止由于自身的重量而坍落。和易性好的砂漿具有彈性，這就使泥瓦工能將砌塊緊密地安裝就位。從微觀來看，可以說和易性好的砂漿和砌塊表面接觸極為緊密，因而使砂漿和砌塊之間的粘結(jié)極為牢固。