关于高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文

高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文

时间：2021-08-31

　　当今世界高性能混凝土的使用越来越广, 高性能混凝土是对传统混凝土技术根本性的革新, 不但有着优良的技术性能、明显的经济效果,而且对于建设环保节约型社会有着重要的现实意义。

　　1、高性能混凝土提出的背景及涵义

　　水泥混凝土，是当今世界上用量最大的的人造材料，目前我国混凝土的年用量估计已超过10亿立方米或24亿吨，混凝土为人类物质文明做出了重要贡献。

　　近代混凝土技术在其应用的百年多的过程中已经有了重要进展，但从总体看，混凝土的原料单纯依靠开采天然资源，性能单纯依靠增加水泥用量的传统指导思想依然没有根本改变。虽混凝土的强度比起过去有了很大提高，但综合性能却未见本质改善。

　　首先，钢筋混凝土结构设计者往往只对混凝土的强度特别感兴趣，但是，很多实际的钢筋混凝土结构，却由于耐久性不足而发生过早破坏，使设计强度丧失殆尽。据美国资料显示，到2009年为止，美国每年将需60~85亿美元，来消除因耐久而损坏桥梁的缺陷。论文参考。这些教训已促使一些国家规定桥梁等重要基础设施工程的使用寿命必须超过100~120年，甚至150年的要求。众多的工程事故及惊人的维修费用使人们意识至对混乱凝土的耐久性应像其力学性质一样予以高度考虑。当代工程结构的跨度、高度和承受的荷载越来越大，所处的环境也更为恶劣，要求混凝土不但要有更好的力学性能，更要有高的抵抗环境和侵蚀的能力，对一些特别结构工程来说，混凝土的耐久性显得更加重要。

　　其次，混凝土的广泛应用与环境间协调的矛盾日渐突出。混凝土作为现代应用最大的工程材料，必须充分考虑它的使用对生态环境的影响。不论是水泥、砂、石等这些来自天然资源的传统混凝土的原材料对资源的破坏和对生态环境及来自自然景观的严重影响，还有水泥工业所排放的CO2，造成的地球的温室效应，使人们愈来愈认识到无节制的扩大水泥生产和消耗天然资源的做法是难以为继的`，混凝土必须走可持续发展的道路，尤其是对中国这样正在从事大规模基础设施建设的发展中国家，如果仍采用传统混凝土技术，（据推测20XX年的水泥年用量将达到8亿吨），我国的自然资源将很难承受这一重负。

　　混凝土的使用寿命是混凝土与环境协调性的重要指标。提高混凝土的耐久性与长期性能，从而提高混凝土的使用寿命，不但意味着能源及资金的大量节约，同时也意味着可避免结构、构件的过早破坏而带来的环境污染。

　　过去一般都认为混凝土技术是一种经验性的总结。论文参考。从原材料的选择，配制与工艺都比较简单。但从20世纪70年代末期，混凝土技术已有很大发展，混凝土所达到强度已远远超出了工程所要求的范围，混凝土技术进入了高科技的领域。在原材料方面，高性能减水剂、矿渣，粉煤灰等掺合料等广泛使用，改善和提高了混凝土的技术性能。这些新材料不但高强度，而且使混凝土的性能设计和控制达到了更高的水准，在混凝土施工技术方面，各种搅拌设备、原材料的检验与监测设备、计算机的应用等高新技术，提高了混凝土的生产和控制水平。目前已可以根据新拌混凝土的指标检测，预测混凝土28天强度，混凝土拌合物可以达到高流态，而且在搅拌运输与施工过程中坍落度基本上无损失，泵送后的混凝土可以免振捣自密实。

　　高性能混凝土一词的出现也不过是近10年来的事，我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，针对不同用途的要求，对下列性能加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、稳定性和经济性。他认为，高性能混凝土不仅在性能上对传统混凝土有很大突破，在节约资源、能源、改善劳动条件、经济合理等方面，尤其对环境保护有着十分重要的意义。

　　从特定的含义或狭义理解，至少在现阶段，可以将高性能混凝土定义为以耐久性和可持续发展为基本要求，与传统相比，较低的水泥用量，并以化学外加剂和矿物掺合料作为水泥、水、砂、石之外的必需组分，目前国内外学术界和工程界普遍认为耐久性体现在那些特殊的技术方面，但只有以足够的耐久性做保证和前提，才有高性能的实用价值。

　　2、高性能混凝土的技术途径

　　高性能混凝土的技术途径主要从材料选择、配合比设计及拌制工艺等方面着手。

　　2、1材料选择

　　（1）水泥

　　配置高性能混凝土宜选用强度等级不低于42、5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等中低热水泥，对水泥的主要要求：C3A含量不宜超过8%，含碱量不宜超过0、7%，需水量小，细度不宜过高，颗粒级配合理。

　　（2）矿物掺合料

　　矿物掺合料能改善胶结材的级配，提高浆体的流动性，减少混凝土拌和物的泌水、离析，提高混凝土抗化学腐蚀性，增加混凝土的密实度。研究和实践表明，大掺量矿物掺合料主要以粉煤灰和磨细矿渣粉为代表。不同种类的矿物掺合料有不同的特性和作用，因此可将不同矿物掺合料复合使用，以取长补短。

　　（3）高性能混凝土外加剂

　　对高性能混凝土用化学外加剂的要求是：减水率高（20~35%），保塑性好，能减少坍落度损失，对水泥适应性好，提高抗渗性、耐久性等，能调节混凝土的凝结速度，要按胶结料和外加剂相融的原则和工程要求选用新型高效减水剂和其他组分多元复合而成的高性能，多功能混凝土外加剂。

　　（4）粗细骨料

　　配制高性能混凝土的骨料颗粒尺寸必须有良好的级配，这样才能减少用于填充骨料间的空隙的浆体量，减少混凝土收缩而有利于防裂。高性能混凝土应选用粒径较小（最大粒径不宜大于25）的石子，以获得混凝土拌合物良好的施工性能，并对硬化后强度有利。配制高性能混凝土的细骨料一般要求中、粗砂，我国许多地方只出产细砂，但细砂也可配制出高强高性能混凝土。

　　2、2配合比设计

　　为能得到很低的渗透性并使活性矿物掺合料充分发挥强度效应，高性能混凝土水胶比一般低于0.40。高性能混凝土在配合比上的特点是较低的水泥用量，并以大量掺用的优质矿物掺合料和配用的高性能混凝土外加剂作为水泥、水、砂、石之处的必需组分。

　　建筑工程用的具有良好的流动性和粘聚性的高性能混凝土，一般需有较多的胶结材料和较高的砂率。其用水量宜不大于175kg/m3，胶结,砂率宜在35~45%。具体的配合比必须根据工程的具体条件和要求，通过试验得出，并须经现场试验确认满足要求后，方可正式使用。

　　2、3拌制工艺

　　高性能混凝土用水量小，混凝土拌合物组分多，粘性较大，不易拌合均匀，需要采用拌合性能好的强制搅拌设备，适当延长搅拌时间。在制备高性能混凝土时，对多个生产环节均需严格控制，各种原材料计量要准确，通常允许偏差可控制在：水泥和矿物掺合料±1%，粗细骨料±2%，水和化学外加剂±1%，使出机的混凝土拌合物工作稳定，波动小。尤其是使砂石含水率尽量稳定，加强监控力观测，及时调整用水量和砂石用量，调控好混凝土稠度。

　　3、高性能混凝土的应用和发展前景

　　在世界范围内，高性能混凝土，包括现代强混凝土已成为土木工程技术中的研究和开发热点。如今，我国已经步入了大规模的基础设施建设的年代，结合我国国情发展高性能混凝土，为建设高质量的工程设施提供性能可靠、经济耐久且符合持续发展要求的建筑材料，比其他的国家来说更为紧迫。论文参考。有关高性能混凝土的设计施工规程和检测方法，我国正在研究编制，高性能混凝土将在发展中不断完善。

　　高性能混凝土适合预拌生产和机械化施工，我国多数大城市和重点工地，现已具备推广应用的基本条件，推广应用高性能混凝土需要有关部门加以组织、协调、干预，技术经济上的支持，混凝土工业是传统产业，需要用高新技术加以改造和提高。可以断言，高性能混凝土的研发和推广应用必将是我国今后新型混凝土发展的主要方向。

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