历史混凝土介绍

混凝土是一种用途极为广泛的建筑材料，自古以来就用于实用、装饰和纪念性建筑。由沙子、砾石、碎石或其他粗糙材料的混合物与石灰或水泥结合而成，混凝土会发生化学反应并在加水时硬化。插入钢筋增加了结构混凝土元件的抗拉强度。钢筋的使用对可以用混凝土建造的建筑和结构类型的范围和大小有很大贡献。

虽然20世纪初现代混凝土的支持者通常认为它是永久性的，但与所有材料一样，它也会变质。本简报概述了混凝土的历史及其在美国的普及，调查了混凝土劣化的主要原因和模式，并概述了适用于历史混凝土的修复和保护方法。在本简报的上下文中，历史混凝土被认为是用于建造具有历史、建筑或工程意义的结构的混凝土，无论这些结构是旧的还是相对较新的。

使用和制造简史

古罗马人发现石灰腻子和火山灰（一种精细的火山灰）的混合物在水下会变硬。由此产生的水硬性水泥成为罗马建筑实践的一大特色，并被用于许多建筑和工程项目，如桥梁和渡槽。混凝土技术在中世纪的西班牙和非洲一直存在。西班牙人在16世纪的头几十年将一种混凝土形式引入新世界，称为“tapia”或“虎斑猫”。这种材料是石灰、沙子和贝壳或石骨料与水混合的混合物，被放置在木制模板之间，夯实，然后逐层干燥。Tabby后来被美国东南部沿海的英国定居者使用。

图1。位于德克萨斯州塞金的塞瓦斯托波尔之家是一座年希腊复兴风格的房子，由石灰混凝土建造而成。石灰混凝土或“石灰混凝土”是一种流行的建筑材料，因为它可以用当地材料廉价制造。到年，该镇大约有90座石灰混凝土结构，其中20座仍然存在。照片：德克萨斯公园和野生动物部。

混凝土的早期历史是支离破碎的，材料和施工技术在不同大陆和不同国家都有发展。在美国，混凝土在建筑施工中被广泛接受的速度很慢，直到19世纪后期才开始流行。它更容易被用于运输和基础设施系统。

纽约的伊利运河是美国早期在交通中使用混凝土的一个例子。用于运河建设的天然水硬水泥是从年在锡拉丘兹东南部奇特南戈附近发现的石灰岩沉积物加工而成的。混凝土在住宅建筑中的使用在OrsonS.Fowler的AHomeforAll()的第二版中得到了宣传，该版向广大观众描述了“砾石墙”建筑的优点。德克萨斯州塞金镇位于圣安东尼奥以东35英里处，到年代已有许多混凝土建筑，被称为“混凝土城市之母”，大约有90座混凝土建筑由当地的“石灰水”制成”和砾石（图1）。

图2。ChattertonHouse是怀俄明州FortFredSteel邮商的住所，FortFredSteel是年代为保护联合太平洋铁路而建立的几个堡垒之一。邮差家的墙壁是用石料和石灰建造的，没有使用水泥。这种材料的使用带来了特殊的保存挑战。

被浇筑的碎石墙或“石灰浆”建筑的经济优势所打动，战争部军需官办公室开始了一项提高边防军事哨所建筑质量的运动。因此，在内战后不久，在几个西部哨所建造了石灰浆结构，包括怀俄明州的弗雷德斯蒂尔堡和拉勒米堡（图2）。到年代，使用无钢筋混凝土获得了足够的经验，可以建造更大的建筑物。这一时期的一个显着例子是佛罗里达州圣奥古斯丁的庞塞德莱昂酒店。

年代联邦政府委托为大西洋、太平洋和墨西哥湾沿岸建造海岸防御工事系统，也发生了大量的混凝土建筑。与当时的大多数混凝土建筑不同，沿海防御工事的特殊要求需要高达20英尺厚的混凝土墙，通常位于难以进入的地点。年代海防的主要结构是用大体积混凝土建造的，没有内部钢筋，这种做法被年左右建造的防御工事中使用钢筋所取代。

美国钢筋混凝土的使用可以追溯到年，当时STFowler获得了钢筋混凝土墙的专利。年代初期，威廉·E·沃德(WilliamE.Ward)在纽约切斯特港建造了自己的房子，所有结构元素都使用用铁棒加固的混凝土。尽管有这些发展，但直到年之后，这种结构仍然是一个新奇事物，当时ErnestL.Ransome引入的创新使钢筋混凝土的使用更加可行。Ransome为混凝土施工技术的发展做出了许多贡献，包括使用扭曲钢筋来改善混凝土和钢材之间的结合，他于年获得了专利。两年后，Ransome将回转窑引入美国水泥生产。新窑容量更大，烧得更彻底更均匀，允许开发更便宜、更均匀和更可靠的人造水泥。由Ransom发起的混凝土生产改进导致年后混凝土被更多人接受。

林肯公路协会成立于年，提倡使用混凝土建造海岸到海岸的公路系统。林肯公路协会和公路倡导者HenryB.Joy的目标是以改善的林肯公路为例，教育该国需要由混凝土制成的优质公路。在偏远地区建造混凝土“幼苗英里”，以强调混凝土优于未经改良的泥土。该协会相信，随着人们了解混凝土，他们会敦促政府在他们的州内修建良好的道路。美国人对良好道路的热情导致联邦政府参与道路建设，并在年代创建了编号为美国的路线（图3）。

图3。林肯公路协会在全国推动建设高质量的连续硬路面公路。年，美国童子军沿林肯公路安装了混凝土路标。

在20世纪初期，马萨诸塞州贝弗利的ErnestRansome、底特律的AlbertKahn和芝加哥的RichardE.Schmidt将混凝土用于“工厂式”实用建筑，其外露混凝土框架内填充有大片玻璃。托马斯·爱迪生(ThomasEdison)在新泽西州联合镇(UnionTownship)的现浇钢筋混凝土房屋()宣告了住宅建设中类似的功能重点。从年代开始，混凝土开始被使用，并取得了惊人的设计成果：例子包括华盛顿特区的约翰·J·厄利(JohnJ.Earley)的子午山公园；路易斯·布尔乔亚(LouisBourgeois)在伊利诺伊州威尔梅特(Wilmette,Illinois，-年)兴旺、优雅的巴哈伊圣殿，厄利(Earley)为其制作了混凝土（图4）；和弗兰克·劳埃德·赖特(FrankLloydWright)的《宾夕法尼亚州贝尔斯登附近的流水》()。质量控制的持续改进和创新制造工艺的开发，例如用于预制混凝土的Shockbeton方法，为建筑师和工程师提供了越来越多的机会。赖特在纽约市的古根海姆博物馆（年）；GeddesBrecherQuallsCunningham位于宾夕法尼亚州费城的警察总部大楼（年）；埃罗·沙里宁(EeroSaarinen)在华盛顿特区郊外的杜勒斯国际机场和纽约肯尼迪机场()的TWA航站楼高耸入云的航站楼，体现了现代对混凝土的巧妙使用（图5）。宾夕法尼亚州费城的坎宁安警察总部大楼（年）；埃罗·沙里宁(EeroSaarinen)在华盛顿特区郊外的杜勒斯国际机场和纽约肯尼迪机场()的TWA航站楼高耸入云的航站楼，体现了现代对混凝土的巧妙使用（图5）。宾夕法尼亚州费城的坎宁安警察总部大楼（年）；埃罗·沙里宁(EeroSaarinen)在华盛顿特区郊外的杜勒斯国际机场和纽约肯尼迪机场()的TWA航站楼高耸入云的航站楼，体现了现代对混凝土的巧妙使用（图5）。

图4。位于伊利诺伊州威尔梅特的巴哈伊灵曦堂外立面上极具装饰性的混凝土面板展示了制造商约翰·J·厄利的作品，他被称为“使混凝土变得美丽的人”。

图5。二战后，建筑师和工程师利用混凝土生产、质量控制和预制混凝土的进步来设计结构，例如年建造的宾夕法尼亚州费城警察总部大楼。照片：由费城警察局提供.

图6。位于密西西比州杰克逊的贝利磁铁学校于年由NWOverstreetTown公司设计为杰克逊初中。流线型建筑体现了混凝土在创造现代建筑美学方面的适用性。照片：BillBurris，Burris/WagnonArchitects，宾夕法尼亚州

图7。详细的浅浮雕和雕塑，例如贝利磁铁学校的这头狮子，可以用作混凝土建筑的装饰品。雕塑混凝土元素通常在模具中浇铸。

整个20世纪，大量的建筑和工程结构都使用混凝土作为一种实用且具有成本效益的选择——混凝土也因其美学品质而受到重视。现浇和预制混凝土很容易适应流线型的现代风格，例如密西西比州杰克逊的贝利磁铁学校，年由NWOverstreetTown设计为杰克逊初中（图6和7）。学校是在公共工程管理局的赞助下设计和建造的众多混凝土建筑之一。休闲结构和景观特征也充分利用了外露混凝土的结构范围和独特特征，如由莫里斯韦伯斯特于年设计的芝加哥林肯公园国际象棋馆（图8）和IraC.俄勒冈州波特兰市的凯勒喷泉，由劳伦斯·哈尔普林于年设计（图9）。混凝土在建筑内部也很受欢迎，其装饰特征和外露结构元素被认为是设计美学的一部分（见图10和11）。

图8。芝加哥林肯公园的国际象棋馆由建筑师莫里斯·韦伯斯特设计，建于年。该馆是一个独特的景观特色，其钢筋混凝土悬臂板为棋手提供了掩护。

图9。位于俄勒冈州波特兰的IraC.Keller喷泉由劳伦斯·哈尔普林(LawrenceHalprin)设计并于年建造。喷泉主要由带有模板纹理和周围元素的混凝土柱构成，并带有几何线条图案，有助于水的路径。照片：AnitaWashko,Wiss,Janney,ElstnerAssociates,Inc

图10。伯克利城市俱乐部拥有重要的室内空间，全部采用混凝土结构，包括大堂和游泳池。照片：UnaGilmartin（左）和BrianKehoe（右）、Wiss、Janney、ElstnerAssociates,Inc.

图11。无论是在大约年的办公室（左）还是在停车场和零售设施（右），外露的混凝土结构都有助于塑造这些建筑内部的特征。照片：明尼苏达历史学会（左）。