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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030303905

商品编码：29154458761

包装：精装

出版时间：2012-03-01

基本信息

书名：现代混凝土理论与技术

：150.00元

作者：孙伟,缪昌文； 孙伟,缪昌文

出版社：科学出版社

出版日期：2012-03-01

ISBN：9787030303905

字数：

页码：708

版次：1

装帧：精装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑

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内容提要

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《现代混凝土理论与技术》基于国家自然科学基金重点项目“高性能水泥基建筑材料的性能及失效机理研究”的成果，介绍了现代混凝土各项关键技术性能及在多场因素耦合作用下不同强度等级混凝土损伤劣化时变特征，初步建立了服役寿命预测模型，揭示了混凝土耐久性评价和服役寿命预测的科学性、可靠性与安全性。采用现代测试技术与方法，描述了高性能混凝土与超高性能纤维增强水泥基材料结构形成与损伤劣化过程中微结构演变的时变特征及其与宏观行为的本构关系。通过理论和试验研究、制备技术、结构形成与损伤劣化机理分析及工程应用，建立了相应的理论模型和模拟方法，为工程应用提供了新理论、新方法与新技术，便于科学高效应用矿物掺合料和化学外加剂，充分发挥其优势，促进工业废渣资源化和节能减排的实施。
《现代混凝土理论与技术》内容丰富，重点问题突出，具有很好的指导应用价值，并体现了材料与结构必须耦合的互动力，可供混凝土及相关的技术人员和大学师生参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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第1章概述
1.1现代混凝土材料的定义
早在1959年，我国混凝土科学的奠基人吴中伟在其发表的“中心质效应假说”中，就对水泥基复合材料进行了分析。吴中伟认为，水泥基复合材料的每一层次包容了下一个层次，各级中心质是分散相，分散在介质（连续相）中，形成上一级的介质，各层次之间通过界面联系成整体。各层次的行为是相互影响的，例如，混凝土的行为受水泥行为影响，但水泥的行为是在混凝土中产生的，因此应当把水泥放在混凝土中进行研究，把混凝土放在钢筋混凝土构件中研究，钢筋混凝土构件应当放在工程中研究。
水泥是混凝土的胶凝材料，尽管随着混凝土技术的发展，水泥已不是当今社会可使用的胶凝材料，但无论如何，使用量大的胶凝材料仍是水泥。为了满足混凝土结构设计的要求，为了提高混凝土的抗裂能力和耐久性，在混凝土中掺加一些混合材料，改善混凝土性能，是很必要的。这些混合材料，有的是在水泥生产过程中就加进去了，有的则是在混凝土生产过程中加进去的。因此，除粗集料、细集料、水泥和水之外，凡含有矿物掺合料和化学外加剂的混凝土材料均称为现代混凝土材料。
1.2混凝土材料的发展简史
混凝土材料的发展可以追溯到水硬性石灰的诞生。希腊和罗马人用煅烧含有泥土夹杂物（黏土质）的石灰石生产出了水硬性石灰。经过中世纪，煅烧石灰的技术几乎失传。到14世纪又恢复了火山灰的使用。直到18世纪，才有了波特兰水泥。英国学者派克（Parker）在1796年提出一项关于天然水硬性胶凝材料（误称为罗马水泥）的，该水泥用含有黏土的不纯石灰石岩球煅烧制成。1824年，英国利兹的一个施工人员亚斯普丁（Aspdin）提出“波特兰”水泥的一个，尽管按照这一技术未必能制造出真正的波特兰水泥，但后来人们还是沿用了“波特兰”水泥这一术语至今。
波特兰水泥的应用，很快在世界迅速传播，尤其是在欧洲和北美。与此同时，一项项新的改进技术诞生了。对于波特兰水泥的研究，可以说自它问世后就没有停止过。
波特兰水泥的应用，为人类进步作出了巨大贡献，因其具有凝结较快、强度高等特点，而被工程界广泛采用。当今建筑，无论是高耸云天的摩天大楼，还是令人惊叹不已的标志性建筑，无论是核电工程还是水利大坝，无论是地上建筑还是地下工程，无处不显波特兰水泥的优势和重要性。
水泥产生的水化产物均是自然界中没有的矿物组分，因此它存在耐蚀性差、水化热大等缺陷。水泥的强度主要来自于水泥水化后的水化产物，同时水泥水化又会放出大量的热量。由此引起混凝土内部产生大量的微裂缝，给水泥混凝土带来天生的缺陷。
为了降低水泥早期的水化热，提高混凝土的抗裂性能，人们总是试图通过在混凝土中掺矿物细掺料的办法来减少水泥熟料的用量，改善水泥的水化热性能。例如，在混凝土的制备过程中，掺磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等，使混凝土的耐蚀性提高，水化热性能也有了明显改善，但随之而来的早期强度发展缓慢、易碳化、混凝土抗冻时表面易剥落等缺陷也给人们带来忧虑。
为了提高混凝土的强度，高强度等级的水泥也应运而生了，它满足了建筑施工中缩短工期、加快模板周转、早期强度发展快的要求，但仍存在耐蚀性差、水化热更大的缺陷。
20世纪90年代，以耐久性为主要设计指标的高性能混凝土问世了。混凝土要实现高性能化，发展高性能水泥基胶凝材料首当其冲。由东南大学、江苏省建筑科学研究院、南京大学等单位承担的国家自然科学基金重点项目“高性能水泥基建筑材料的性能及失效机理研究”，对高性能水泥基建筑材料的配制，关键技术性能及在使用过程中的损伤劣化失效机理进行了的研究，取得了许多令人瞩目的可喜成果，为现代混凝土材料理论与技术的发展与创新奠定了基础。
1.3现代混凝土材料的高性能化
一般混凝土建筑物的服役寿命都要求大于50年。一些重点工程（如桥梁、水利大坝等）则要求100年或100年以上的服役寿命。但在近半个世纪内，混凝土结构因材质劣化造成过早失效或提前退出服役的事故常有发生。据英国1979年调查，全国混凝土结构有36%需重建或改建；美国公路总局1969年用于公路桥梁路面修补的经费达26亿美元，1979年达63亿美元。美国1991年在提交国会的报告《国家公路和桥梁现状》中指出，美国现存的全部混凝土工程价值约6万亿美元，而每年用于维修的费用达300亿美元。英国1980年的建筑维修费用占建筑总费用的2／3。在我国，由于正处于建设高峰期，工程维修的问题未引起人们重视。事实上，工程维修的压力相当巨大，有些工程使用不到10年就出现了各种各样的病害。
延长混凝土的服役寿命是有效的节能、节材、减少环境污染的途径。近年来，我国水泥产量增长非常迅速。统计资料显示，20世纪80年代我国水泥产量的年平均增长率为10.2%，90年代则已上升到17.5%。2000年我国共生产水泥5.97亿t，2003年水泥产量高达8.63亿t，2010年我国水泥产量已超过18亿t，居世界首位，占世界总产量的50%。有人曾经计算过，像现在这样无限制地生产水泥，我国的水泥资源也只能满足几十年。众所周知，水泥厂历来就是污染源，现代水泥厂虽然采取了密闭和负压等措施以减少粉尘的排放量，但有害气体，如CO2、NOx和SO2，以及部分粉尘仍是通过高烟囱排放到大气中。有关资料表明，每生产1t熟料将排放约1t的CO2。2003年我国生产的8.63亿t水泥中，从低估计熟料约6亿t，也就是说，2003年我国仅水泥生产就为大气增加了超过6亿t的CO2。另外，水泥生产中还要排放出大量的NOx、SO2等有害气体，以及大量粉尘，也将严重污染我们的生存环境，破坏生态平衡，使人类的生存受到威胁。执行可持续发展战略是21世纪世界各国的重要任务，我国国民经济和社会发展“九五”计划，以及2010年远景目标纲要在将建筑业和建材行业列为支柱产业的同时指出，“建材工业应以调整结构、节能、节地、节水、减少污染为重点，大力增加产品，发展商品混凝土，积极利用工业废渣，走可持续发展的道路”。显然，如果我国的水泥按照现在的速度生产和发展下去，不仅会消耗大量的资源和能源，而且将给整个地球的环境增加不可想象的负担，这与走可持续发展的道路是严重相悖的。因此，发展现代环保节能型混凝土材料势在必行，迫在眉睫。
大力发展环保节能型高性能水泥基建筑材料，充分利用活性掺合料（工业废渣），一方面可以减少水泥熟料的需求量，减少资源和能源的消耗，减少CO2等有害物质的排放；另一方面，如果我们能够充分利用活性掺合料优化混凝土的胶结料化学组分，将混凝土的服役寿命从现在的50～60年延长至100～150年，乃至更长时间，不仅能化废为宝，从根本上大幅度地减少水泥熟料的需求量，起到保护环境的作用，而且能够因建筑物耐久性的提高、寿命的延长而带来巨大的社会和经济效益。
上，一些发达国家，如美国、日本、加拿大等对开发环保节能混凝土高度重视，主要采用以下技术：①采用环保型胶凝材料，在水泥中掺入的一种或几种活性掺合料，替代水泥，节约熟料；②研发与使用各种化学外加剂。
用于配制环保型胶凝材料的矿物细掺料包括磨细矿渣、硅灰、石英砂粉、粉煤灰和石灰石粉等，目前用得比较多的是硅灰、磨细矿渣和粉煤灰。英国教授Swany用细度为453m2／kg、786m2／kg和1160m2／kg的矿渣取代水泥熟料，分别制得强度为60～100MPa的环保节能混凝土。俄罗斯水泥科学研究院用磨细矿渣、粉煤灰、石英砂粉等复合取代50%～70%的熟料制得环保型胶凝材料，用这种胶凝材料制成的混凝土具有良好的耐久性、优异的工作性、水化热低等优点。日本配制环保节能混凝土时一般从矿渣、硅粉、石英砂粉、粉煤灰、石灰石粉等矿物细掺料中选择1～3种，并加入高效减水剂，有时还加入增稠剂、膨胀剂等有机或无机添加剂，由于外加组分多，使用这种方法要求施工部门同时采购多种原材料，在施工现场或混凝土搅拌站多次计量和加料，工艺复杂，成本也较高。另外，为了避免计量和加料的差错，对施工人员的要求也较高。
我国清华大学、同济大学、重庆大学等也对开发利用活性掺合料进行了一些有益的工作。清华大学用掺比表面积400m2／kg的磨细矿渣配制的混凝土，3d、7d强度低于掺比混凝土，用比表面积800m2／kg的矿渣配制的混凝土早期强度和后期强度均高于掺比混凝土，但碳化深度比同水胶比的掺比混凝土略大，抗氯离子渗透性，以及对碱-集料反应的能力较普通硅酸盐水泥强。同济大学用48%的P.O42.5硅酸盐水泥熟料掺4%的石膏，与48%矿渣分别磨细后，混合配制成环保型胶凝材料，与同标号硅酸盐水泥相比，这种胶凝材料不仅水化热低，而且抗化学侵蚀能力大大提高。天津市建筑材料科学研究所通过磨细技术与复合技术，生产出超细矿物掺合料，等量取代20%～50%的水泥，可提高混凝土强度10%～30%，用它可以配制出流动性好、水化热低的C50～C80的高强、环保节能混凝土，但其早期收缩及自收缩较纯水泥大。东南大学孙伟和江苏省建筑科学研究院缪昌文等采用二元激发和多元复合技术，仅用15%～30%的水泥熟料，采用75%左右的工业废渣，通过功能性改性剂配制出了性能指标达到或超过目前常用的P.O32.5、P.O42.5、P.O52.5级水泥的低熟料、低能耗、低收缩、高耐久的现代混凝土材料，并解决了大掺量活性掺合料水泥基材料长期存在的早期强度低、泌水大、收缩大、易碳化和冻害时表面易剥落的技术难题，使我国现代高性能混凝土材料的研究与应用向前迈进了一大步。
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序言

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好的，以下是一本关于现代混凝土理论与技术的图书的详细简介，内容聚焦于该领域的前沿进展、关键技术以及实际应用，但不提及您所指的特定书名。 --- 图书简介：现代结构材料的革新与展望 导言：混凝土科学的演进与当代挑战 混凝土，作为人类历史上应用最广泛的结构材料，正处在一个前所未有的技术变革时期。从最初的简单混合物，到如今能够精准控制性能的高性能复合材料，混凝土科学的进步深刻地影响着全球基础设施的建设和城市化进程。然而，面对气候变化、资源约束以及对结构耐久性和可持续性的更高要求，传统的混凝土技术正面临严峻的挑战。 本书旨在深入探讨当前结构工程领域中最前沿的混凝土理论、材料科学进展以及高效的施工技术。它不仅是对既有知识体系的梳理，更是对未来混凝土技术发展方向的深度剖析。本书面向土木工程师、材料科学家、结构设计师以及相关领域的科研人员和高级学生，提供一个全面、系统且具有实践指导意义的知识框架。 第一部分：先进混凝土材料的微观结构与本构理论 1.1 水泥水化反应动力学与微观结构演化 现代混凝土性能的提升，根植于对其内部微观结构的精准理解。本书详细阐述了硅酸盐水泥水化反应的复杂动力学过程，包括早期水化产物的形成、后期C-S-H凝胶的结构演变及其对孔隙结构的影响。通过先进的表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和动态热机械分析（DMA），我们揭示了不同龄期、不同温度下材料内部相态的转变规律。特别关注了钙矾石（AFt）和单硫铝酸钙（AFm）相在抗氯离子渗透和硫酸盐侵蚀中的作用机制。 1.2 高性能混凝土（HPC）的本构模型与多尺度分析 高性能混凝土（HPC）的特点在于其极低的渗透性和极高的强度。本书深入探讨了描述HPC力学行为的本构关系，包括非线性应力-应变曲线、剪切锁定效应以及裂缝扩展的细观机制。我们采用了多尺度建模方法，从原子尺度模拟C-S-H的分子结构，到介观尺度分析骨料与基体的界面过渡区（ITZ）的薄弱环节，最终实现宏观性能的预测。特别介绍了基于损伤力学和塑性损伤模型的混凝土本构描述，以准确反映其在复杂荷载条件下的退化过程。 1.3 新型胶凝材料与活性矿物掺合料的效能 为降低碳足迹并提高耐久性，新型胶凝材料的应用已成为必然趋势。本书详尽分析了粉煤灰、高炉矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料（Supplementary Cementitious Materials, SCMs）在混凝土中的协同作用。重点讨论了活性矿物掺合料如何通过填充效应、火山灰效应以及对孔隙结构的网络化调控，显著提升混凝土的抗碳化、抗渗透能力。此外，还引入了地聚合物（Geopolymers）技术，探讨其作为零或低碳替代品在特定结构应用中的潜力与限制。 第二部分：结构耐久性与长期性能保障 2.1 渗透性控制与结构防护策略 结构耐久性是现代基础设施长久服役的关键。本书将渗透性视为决定混凝土寿命的核心指标。我们详细分析了影响渗透性的主要因素，包括水胶比、养护条件以及大气环境中的侵蚀介质（如氯离子、二氧化碳、硫酸盐）。在防护策略方面，本书系统地介绍了表面涂层技术、渗透性抑制剂的化学作用机制，以及通过优化配筋设计来抵抗腐蚀性离子的侵入。 2.2 钢筋腐蚀机理与电化学防护技术 钢筋锈蚀导致的结构失效是钢筋混凝土结构面临的最主要威胁之一。本书深入剖析了钢筋在不同侵蚀环境下的电化学腐蚀机理，包括钝化膜的破坏与再生过程。针对性地介绍了多种主动和被动防护措施，如阴极保护（牺牲阳极法和外加电流法）、不锈钢筋和环氧涂层钢筋的应用，以及自修复技术在延缓锈胀破坏中的作用。 2.3 极端环境下的结构响应与评估 随着全球气候变化，混凝土结构需要承受更极端的温度变化、冻融循环以及海洋环境的侵蚀。本书专门章节讨论了超高低温对混凝土微观结构和力学性能的影响，并评估了这些影响在模拟极端环境下的长期累积效应。对于海洋工程结构，则着重分析了盐雾侵蚀和电化学反应的耦合作用。 第三部分：前沿技术与工程应用 3.1 超高性能混凝土（UHPC）的设计与施工 超高性能混凝土（UHPC）以其接近钢材的抗压强度、优异的韧性以及极高的耐久性，正在重塑结构设计理念。本书详细阐述了UHPC的材料组成（特别是高比例的细粉和钢纤维的引入）、纤维增强机理以及特有的流变学特性。内容涵盖了UHPC构件的预制、后张拉技术以及在复杂连接节点中的应用，并探讨了UHPC在桥梁、核设施和高耸建筑中的创新案例。 3.2 纤维增强复合材料混凝土（FRCC）的本构描述与韧性设计 为提升混凝土的抗裂性和抗震性能，纤维增强复合材料混凝土（FRCC，又称拟韧性混凝土）成为研究热点。本书从细观力学角度出发，解释了随机分布的纤维如何有效实现应力重分配，从而产生多裂缝、微裂纹状态取代单裂缝破坏的韧性行为。内容包括纤维的类型（聚合物纤维、玄武岩纤维等）、铺设密度对韧性提升的影响，以及在抗震结构和构件修复加固中的应用方法。 3.3 智能混凝土与原位健康监测技术 面向“智慧城市”和“基础设施健康管理”（SHM）的需求，本书介绍了将传感元件集成到混凝土内部的技术，即智能混凝土。内容涵盖了导电填料（如碳纳米管、石墨烯）对混凝土电阻率的影响及其在应变和损伤监测中的应用。此外，还系统梳理了嵌入式光纤传感器、压电传感器等技术在长期、实时监测结构应力、温度和内部腐蚀状态方面的工程实践。 结语：面向可持续发展的未来展望 本书的最后一部分展望了未来混凝土技术的发展趋势，重点强调了循环经济与绿色制造的结合。讨论了再生骨料的性能提升技术、工业废渣的深度利用，以及如何通过优化设计和维护策略，最大限度地延长基础设施的使用寿命，从而实现结构工程领域的可持续发展目标。 --- 本书的特点： 理论深度与工程实践的完美结合： 从分子层面的机理分析深入到结构层面的设计规范。 聚焦前沿： 覆盖了UHPC、FRCC、智能传感等当前科研和工程界的热点方向。 图文并茂： 包含大量细观结构示意图、性能曲线和工程案例分析，帮助读者直观理解复杂概念。 通过阅读本书，读者将能够掌握现代混凝土材料的最新理论框架，并有能力将其应用于解决当前和未来结构工程中遇到的复杂挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直打开了我对混凝土这个看似朴实无华的材料的全新认知！我原本以为混凝土就是水泥、沙子、石子加水搅拌一下，但这本书的深度和广度完全颠覆了我的想法。它不仅仅是介绍了混凝土的基本组成和配合比设计，更深入探讨了材料的微观结构，比如水泥水化过程的化学反应机理，各种掺合料（例如粉煤灰、矿渣）是如何通过物理和化学作用来改善混凝土性能的，以及它们对环境友好的意义。我之前对这些细节完全没有概念，现在读完，才明白为什么有些混凝土能承受巨大的压力，有些却容易开裂。书中还详细阐述了混凝土的耐久性问题，包括抗冻融、抗侵蚀、抗碳化等，这些都是我在实际工程中经常遇到的挑战，但之前却只是靠经验摸索，现在有了理论指导，感觉心里更有底了。特别是关于混凝土的收缩和开裂机理的论述，细致入微，让我明白了如何通过合理的配合比设计和施工措施来预防这些问题。作者的讲解清晰易懂，即使是比较复杂的概念，也通过图示和实例解释得十分到位，让我这个非材料学专业出身的读者也能逐步掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性真的超出了我的预期！作为一名一线施工技术人员，我一直希望能有一本能够切实指导我工作的混凝土相关书籍，而《现代混凝土理论与技术》恰好满足了我的需求。书中关于混凝土配合比设计的章节，提供了多种不同等级混凝土的参考配合比，并且详细介绍了如何根据工程需求（例如强度、抗渗、抗裂等）进行调整和优化。这对我来说太有价值了，省去了我很多试配和调整的时间。而且，书中对各种外加剂（如减水剂、缓凝剂、膨胀剂等）的作用机理和适用范围的介绍，也让我能够更精准地选择和使用它们，从而提高混凝土的和易性、施工性能，甚至降低成本。我尤其欣赏书中关于混凝土施工工艺的章节，从拌合、运输、浇筑到养护，每一个环节都给出了详细的操作要点和注意事项，还有常见的施工问题及解决方案。这对我日常工作中处理突发情况非常有帮助。我感觉这本书就像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教我，让我能够更自信、更专业地处理混凝土工程的各项事务。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度让我惊叹不已，它仿佛是一个精心构建的知识体系，将混凝土的科学奥秘一一揭示。我一直对材料科学充满好奇，尤其对混凝土这种最常用的工程材料背后的科学原理感到着迷。《现代混凝土理论与技术》在这方面做得非常出色。它不仅从宏观上介绍了混凝土的性能，更深入到微观层面，解释了水泥颗粒的水化反应过程，各种掺合料与水泥水化产物之间的相互作用，以及这些微观变化如何最终影响到混凝土的宏观性能，比如强度、耐久性、收缩等。书中关于混凝土内部微观结构的描述，让我得以一窥材料内部的“秘密花园”，理解了为什么不同的成分组合会带来天壤之别的结果。作者运用了大量的科学图表和数据分析，将复杂的科学原理可视化，让读者能够更直观地理解。读完这本书，我对混凝土材料的认识不再停留在“知其然”，而是达到了“知其所以然”的境界，这对于我未来在材料研究领域的探索，无疑是奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术严谨性和前瞻性让我印象深刻，它不仅仅是一本教科书，更像是一份混凝土技术发展的路线图。我关注工程技术领域的前沿动态，并且一直在寻找能够代表行业最新发展方向的书籍。《现代混凝土理论与技术》在这方面表现出了非凡的洞察力。书中不仅涵盖了传统的混凝土理论和技术，还对一些新兴的领域进行了深入的探讨，例如高性能混凝土、超高性能混凝土（UHPC）、纤维增强混凝土以及绿色环保混凝土的发展趋势。特别是对UHPC的介绍，让我看到了混凝土材料在未来的巨大潜力，它在结构轻量化、大跨度桥梁、高层建筑等领域的应用前景令人振奋。书中对这些新型混凝土材料的组成、性能、制备和应用都进行了详细的阐述，让我对未来的工程建设有了更清晰的认识。同时，书中也关注到了混凝土的可持续发展，例如如何利用废弃物作为原材料，如何降低生产过程中的碳排放等，这体现了作者对社会责任的担当。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对混凝土的理解发生了质的飞跃，它像是一盏明灯，照亮了我过去理解的盲区。我之前在学习工程材料时，对混凝土这部分内容总是感觉有些浮于表面，知道它很重要，但具体重要在哪里，以及如何更好地利用它，却知之甚少。《现代混凝土理论与技术》的出现，彻底改变了我的这一认知。它不仅仅是罗列了各种技术参数和规范，而是通过一种非常系统和有逻辑的方式，将混凝土的“前世今生”和“方方面面”都呈现在我面前。从最基础的化学反应，到复杂的力学模型，再到实际的施工应用，每一个环节都衔接得天衣无缝。我之前对于混凝土疲劳、徐变等方面的理解非常模糊，读完之后，我才明白这些看似“微不足道”的性能，在长期工程应用中会产生多么巨大的影响，以及如何通过科学的设计来规避这些风险。这本书让我从一个“混凝土的使用者”，变成了一个“混凝土的理解者”，甚至可以说是一个“混凝土的欣赏者”。