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混凝土在现代社会中的重要性不容小觑。看看你的周围，你会发现到处都是混凝土结构，如建筑物、道路、桥梁和水坝。无法逃避混凝土对你日常生活的影响。那是什么？

混凝土是一种由填料和粘合剂组成的复合材料。粘合剂将填料“粘”在一起，形成合成砾岩。用于粘合剂的成分是水泥和水，而填料可以是细骨料或粗骨料。

水泥，通常被称为水泥，是一种通过将石灰石和粘土在1400到1600°C的高温下一起燃烧制成的化合物的混合物。

虽然还有其他用于特殊用途的水泥，但我们在这里将只关注波特兰水泥及其性能。硅酸盐水泥的生产始于石灰石的采石场.巨大的破碎机把炸裂后的石灰岩撕碎成小块。然后将压碎的石灰石与粘土（或页岩）、沙子和铁矿石混合，一起磨碎，形成均匀的粉末。

混合物在斜坡上旋转的窑中加热。窑炉直径可达6米，长180米。原料的混合物进入圆筒的高端，由于不断的旋转和倾斜，并沿着窑炉的长度缓慢移动。在窑炉的低端，燃料被注入和燃烧，从而提供使材料发生反应所需的热量。

当混合物向下移动圆柱体时，它经历四个阶段的转变。最初，粉末中的任何游离水都会因蒸发而流失。接下来，分解发生在结合水和二氧化碳的损失中。这叫做煅烧。第三个阶段被称为“锁定阶段”。在此阶段，硅酸盐钙被形成。最后一个阶段是冷却阶段。

由窑炉生产的大理石大小的碎片被称为熟料。熟料被冷却、研磨，并与少量石膏混合，生产通用硅酸盐水泥。

水是关键成分，当与水泥混合时，会形成一种糊状物，将骨料粘在一起。水通过一种叫做水化作用的过程导致混凝土硬化。水化反应是水泥中的主要化合物与水分子形成化学键，成为水合物或水化产物的一种化学反应。水需要是纯净的，以防止发生副作用，可能削弱混凝土或干扰水化过程。水的作用是重要的，因为水/水泥比是生产优质混凝土的最重要的因素。过多的水会降低混凝土的强度，而太少则会使混凝土无法工作。混凝土需要是可行的，以便它可以巩固和成形成不同的形状，因为混凝土必须既坚固又可行，所以在制造混凝土时需要仔细平衡水泥与水的比。

骨料是化学惰性的固体，由水泥粘合在一起。骨料有各种形状、大小和材料，从细粒到大的粗岩石。因为水泥是制造混凝土中最昂贵的成分，所以最好尽量减少水泥的使用量。70-80%的混凝土体积是骨料，保持混凝土成本较低。骨料的选择部分取决于混凝土的期望特性。例如，混凝土的密度是由骨料的密度决定的。软、多孔骨料可以产生弱混凝土，耐磨性低，而使用硬骨料可以制造具有高耐磨性的强混凝土。

骨料应干净、坚硬、坚固。骨料通常被清洗以去除任何灰尘、淤泥、粘土、有机物或其他杂质，这些杂质会干扰与水泥浆的粘合反应。然后，通过将材料通过一系列具有不同尺寸开口的屏幕，将其划分成不同的尺寸。

混凝土是将水泥、水和骨料混合在一起，制成可行的糊状物。它被模压或放置的需要，巩固，然后留下硬化。混凝土不需要像通常认为的那样为了硬化而变干。

混凝土（或者具体地说，其中的水泥）需要水分来水化和固化。当混凝土干燥时，它实际上就不再变得更坚固了。水太少的混凝土可能会干燥，但不能完全反应。这种混凝土的性能将小于湿混凝土。水与混凝土中水泥的反应对其性能极为重要，其反应可能会持续多年。

硅酸盐水泥由五种主要化合物和几种次要化合物组成。

硅酸三钙            Ca3SiO5或3CaO.SiO2

硅酸二钙            Ca2SiO4 或 2CaO.SiO2

铝酸三钙            Ca3Al2O6 或 3CaO.Al2O3

四钙铝铁矿         Ca4Al2Fe2O10或4CaO.Al2O3.Fe2O3

石膏                   CaSO4.2H2O

当水加入到水泥中时，每种化合物都经过水化作用，形成最终的混凝土产物。只有硅酸盐钙对强度有作用。硅酸三钙是负责大部分的早期强度。硅酸二钙反应较慢，只在后期增加强度。

混凝土的强度在很大程度上取决于水化反应。水起着关键的作用，特别是使用的量。当制造混凝土的水较少时，混凝土的强度会增加。水化反应本身会消耗特定数量的水。混凝土通常混合的水比水化反应所需的水要多。添加这些额外的水可以给混凝土提供足够的可加工性。流动混凝土需要实现适当的填充和组成。水化反应中未消耗的水将留在微观结构的孔隙空间中。由于缺乏形成强度的硅酸钙水合物键，这些孔隙使混凝土变弱。无论混凝土压实得如何，一些孔隙都会继续存在。