（一）概述
混凝土是以胶材料水泥、水、细骨料、粗骨料，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、浇捣成型及养护硬化而成的一种人造石材。
1.混凝土的优缺点
（1）优点
原材料非常丰富，水泥的原材料以及砂、石、水等材料，在自然界极为普遍，均可就地取材，而且价格低廉，制作混凝土耗能少，环境污染小。
于不受尺寸和形状的限制，能够制成任意尺寸和形状的结构构件。
能适应各种用途，具有耐火、耐酸、耐油、防辐射等特点。
经久耐用，在通常使用条件下，几乎不要或很少要维修保养费用。
施工方法简单，不要求特别的技能。
混凝土具有较高的抗压强度。
（2）缺点
自重大，运输安装不方便。
于与抗压强度比，抗拉、抗弯强度低，易干缩和产生裂缝，属脆性材料。
现浇成型需大量模板，浇筑后需一定的养护条件和时间。
一旦发生破坏，加固和修复较为困难。
2.混凝土的分类
混凝土按胶材料分，有水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。
混凝土按质量密度分，有特重混凝土（质量密度大于2700千克/米3，含有重骨料如钢屑、重晶石等）、普通混凝土（质量密度为1900—2500千克/米3，以普通砂石为骨料）、轻混凝土（质量密度为1000—1900千克/米3）、特轻混凝土（质量密度小于1000千克/米3，如泡沫混凝土、加气混凝土等）。
混凝土按使用功能分，有结构混凝土、保温混凝土、耐酸混凝土、耐碱混凝土、耐火混凝土、防水混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、防辐射混凝土等。
混凝土按施工工艺分，有普通浇筑混凝土、离心成型混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土等。
混凝土按配筋情况分，有无筋混凝土（又称素混凝土）、钢筋混凝土、劲性钢筋混凝土、纤维混凝土、预应力钢筋混凝土等。
混凝土按拌和料的流动度分有干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土等。
3.混凝土发展前景
现代混凝土和其他建筑材料一样，正朝着轻质、高强、多功能、经久耐用的方向发展。其特点是：
（1）高强度
采用高强度混凝土可减小结构构件的尺寸，达到节约水泥和降低建筑物自重的目的。目前，高强度、高性能混凝土（强度大于100兆帕）已在研制使用中。使用高强混凝土浇筑的构件在承受同等荷载的情况下，无论受压或受弯均可减小构件断面，如将混凝土强度等级从C30提高到C60，浇筑构件的体积和重量可减小1/3，如采用超高强C100的混凝土，则可使构件重量接近于钢结构构件。
（2）轻质
由于轻质材料具有一系列的优越性能，因此要求采用多种途径减轻混凝土的自重，同时采用良好热工性能的新型墙体，以适应高层、大跨度建筑日益发展的需要。
（3）多功能
随着建筑工业化发展，对混凝土性能的要求越来越高。
根据不同的用途，往往要求达到减水、早强、高强、防火、防水、防辐射、抗冻、抗渗及耐酸碱等要求。通过不断地改善混凝土的骨料和胶材料性能，并发展各种外加材料，将能制成满足各种功能的新型混凝土。
（4）新技术
混凝土新技术的发展，一是在材料结构方面的复合化开拓了新领域，如外加剂、聚合物、纤维材料等在混凝土中的应用；二是通过高科技手段改善混凝土生产工艺方面的传统方法，如真空混凝土、喷射混凝土、造壳混凝土等。
（二）硬化机理
1.混凝土的组成
所谓普通混凝土，是将水泥、普通砂（细骨料）、石（粗骨料）加水拌和均匀，再经成型硬化后得到的坚固整体。不用粗骨料时称为砂浆，完全不用骨料时称为水泥浆。
混凝土经拌和但尚未成型及结硬化时的状态称为混凝土拌和物或新拌混凝土。混凝土拌和物具有一定的塑性，因此可以浇制成各种形状和大小的构件或构筑物。成型硬化以后的混凝土称为硬化混凝土。
混凝土中砂、石等地方性材料的用量达75%以上，它们在混凝土中起骨架作用，所以称为骨料。水泥浆的作用则是填充骨料之间的空隙，并使尚未固的混凝土具有一定的流动性。混凝土硬化以后，粗细骨料均匀地镶嵌于水泥石之中，混凝土就是这样依靠水泥将骨料胶成为一个整体。骨料的性质对混凝土的各种力学性质、耐磨性、不透水性及其耐久性能均有明显影响。
混凝土内部的空气是不可避免的。在加料搅拌过程中，外界的空气必然会被带入拌和物中，而在成型时，一般的机械无法将夹杂的空气完全排出。在硬化混凝土中，除了这部分夹杂空气产生的气孔外，还存在一些在干燥过程中水分蒸发留下的小通道，通常把这些通道称为毛细孔。因此，混凝土是一多孔体系。混凝土内部空气孔和毛细孔的性质对混凝土的基本物理性能及强度和耐久性等有很大的影响。
2.混凝土强度形成机理
（1）水泥的结硬化
水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠，失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的“结冶。随后产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化冶。水泥的结硬化是一个连续的、复杂的物理化学变化过程。
水泥加水拌和，未水化的水泥颗粒分散在水中成为水泥浆体。水泥颗粒的水化从其表面开始，颗粒表面的熟料矿物与水反应，形成相应的水化物，水化物溶解于水，暴露出新的表面，使水化反应继续进行。在初始阶段，水化进行很快，由于各种水化物的溶解度很小，水化物的生成速度大于水化物向溶液中扩散速度，所以很快就在水泥颗粒周围达到过饱和，析出以水化硅酸钙胶为主体的半渗透膜层，包在水泥颗粒表面，称为水泥胶体。
随着水化反应进一步发生，水泥胶体膜层向外增厚和随后的破裂伸展，使原来水泥颗粒之间被水所占的空隙逐渐缩小，而包有胶体的颗粒则逐渐接近，以至在接触点相互粘结。这个过程的进展，使水泥浆的可塑性逐渐降低，这就是水泥的结过程。
水泥颗粒之间不断缩小的空隙称为毛细孔。毛细孔中的溶液，其中的水分有一部分消耗于水化，水化物数量逐渐增多，所以溶液终于达到过饱和，形成的胶体进一步填充毛细孔，使浆体逐渐产生强度而进入硬化阶段。
随着胶体膜层的逐渐加厚，水泥颗粒内部的水化愈来愈困难，经过长时间（几个月以上）的水化以后，除原来极细的水泥颗粒外，多数颗粒仍剩余尚未水化的内核。所以，硬化后的水泥石是由胶体、未水化内核和毛细孔组成。
（2）混凝土强度形成
水泥水化形成水泥胶体与砂石拌制成混凝土。其骨料界面之间形成三种力，使混凝土产生强度。
一是物理作用形成的粘结力。这是在水泥及骨料接触面上由不饱和分子引起的强力吸附效应。
二是机械咬合作用。这种作用产生于凹凸不平的骨料表面，它与水泥石紧密地咬合在一起。
三是化学键的作用。用含有碳酸钙、碳酸镁的岩石或石英砂作骨料时，在一定的条件下能与水泥的组分发生化学反应，形成较强的化学键粘结层。
综上所述，混凝土的强度主要决定于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度。而水泥石强度及其与骨料的粘结强度与水泥的强度等级、水灰比及骨料的性质有着密切关系，还与骨料的表面状况有关，碎石表面越粗糙，粘结力越大。
（三）物理力学性能
1.强度
混凝土的强度主要有立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等，在混凝土的各种强度中，以抗压强度值为最大，混凝土的质量检验也往往以检验其抗压强度为主，因而以抗压强度的高低来划分等级。
（1）混凝土立方体抗压强度（混凝土强度等级）
混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值确立，立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150毫米的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
根据混凝土立方体抗压强度标准值，通常把混凝土的强度等级分为14级，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，其中C表示混凝土，后面的数字表示混凝土立方体抗压强度标准值，单位是牛/毫米2，如C20表示混凝土立方体抗压强度标准值为20牛/毫米2，即20兆帕。
