高性能混凝土的发展及应用

高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-1-高性能混凝土的发展及应用杨绍华[摘要]：自1994年开始，我国应用高性能混凝土已经10多年，在不断研究和应用中，国内外学者对高性能混凝土的内涵理解也在不断地完善，也更加贴合实际工程应用。聚丙烯纤维混凝土作为一种高性能混凝土，具有很多优秀的性能。进入21世纪，全球都在提倡节能环保，所以混凝土为了避免被淘汰，近期较好的解决途径就是发展高性能混凝土-绿色混凝土。[关键词]：混凝土；高性能混凝土；聚丙烯纤维混凝土；绿色混凝土DevelopmentandApplicationofHighPerformanceConcreteYAOKai-cheng（KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming）Abstract：Wehavealreadyusedhighperformanceconcreteformorethantenyearsfrom1994.Inthecontinuousresearchandapplication,Scholarsathomeandabroadtotheunderstandingoftheessenceofthehighperformanceconcretehasbeenperfect,thiskindofunderstandingisalsobetterclosetoengineeringapplication.Polypropylenefiberconcrete,asakindofhighperformanceconcrete,hasalotofgoodperformance.Inthe21stcentury,peopleovertheworldallcallonsavingenergyandprotectingenvironmental,sorecentthedevelopmentofthehighperformanceconcrete-greenconcreteisthegoodsolutiontoavoidbeingknockedout.Keywords：concrete；highperformanceconcrete；polypropylenefiberconcrete；greenconcrete从1924年波特兰水泥的发明算起，混凝土材料至今已有100多年的历史。混凝土已广泛应用于土木建筑、交通运输与海洋开发等方面，甚至航天工业也有混凝土的足迹，为人类的文明与建设做出了巨大的贡献。混凝土100多年来的应用与发展过程也是强度与性能不断提高的过程。如果按其强度和性能提高划分其高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-2-发展过程，混凝土可以简单地划分成普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土。普通混凝土的抗渗性低，耐久性差，工作寿命短。在普通混凝土大量应用的基础上，发展了高强混凝土，它的渗透性低于普通混凝土，但高于相应强度等级的高性能混凝土，但并不一定具有高的耐久性。高性能混凝土是在高强混凝土的基础上发展起来的，它具有高抗渗性与高耐久性。自从1994年清华大学向国内介绍和发起应用高性能混凝土以来,高性能混凝土国内土建工程中得到了较多的应用。1.国内高性能商品混凝土的研究进展及成果中国对高性能商品混凝土的研究基本与国际同步。自上世纪90年代初期国家自然科学基金支持高性能商品混凝土研究开始，在多个国家大型科研项目的支持下，我国在高性能商品混凝土新材料研发、耐久性控制、设计和施工技术等方面取得突破：开发了多品种的工业废渣掺合料，通过物理活化和化学活化解决早期活性、抗裂、收缩等问题，并大量应用；从控制各种原材料的氯离子和含碱量入手控制商品混凝土的碱-集料反应和钢筋锈蚀反应，全国很多地区和大型工程都建立了碱—集料反应分布图和安全集料矿山；清水商品混凝土技术及自流平商品混凝土制作的大型体育馆看台、盾构管片、大口径预应力钢筒商品混凝土管都达到国际领先水平。国内外通过近20年的研究和实践，已经得出一些制备高性能商品混凝土的具体技术措施：水泥、集料、掺合料的性能对商品混凝土耐久性影响很大，对其品种需加以认真选择。商品混凝土配合比设计时，尽量减少水泥用量和用水量，降低水化热，减少裂缝，提高密实度；合理使用减水剂和引气剂，改善商品混凝土内部结构；掺入足量的矿物掺合料，提高商品混凝土耐久性能。按照使用环境设计相应的商品混凝土保护层厚度，预防外界气体和液体介质渗入内部，腐蚀钢筋。商品混凝土工程拌制过程中应提高商品混凝土拌合物的和易性，并减少用水量；大体积商品混凝土的浇筑振捣应控制商品混凝土的温度裂缝、收缩裂缝、施工裂缝；商品混凝土浇筑后，应进行充分合理的振捣，提高商品混凝土密实度和抗渗性，加强养护，减少商品混凝土裂缝。结构在使用阶段还应注意检测、维护和修理，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此。提高商品混凝土耐高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-3-久性需要从原材料选择、配合比设计和结构设计、施工和后期维护等环节加以重视。目前全世界都已经把高性能商品混凝土的研究重点集中到商品混凝土服役寿命的设计方面。国际结构商品混凝土联合会在2006年6月提出了全概率方法的寿命设计流程图，法国土木工程师学会在2007年提出了商品混凝土结构服役寿命设计指南，欧盟也正在研究提出一个过渡的基于性能的耐久性设计方法。我国的GB/T50476-2008《商品混凝土结构耐久性设计规范》也是吸纳了最新的国内高性能商品混凝土耐久性研究最新成果，根据商品混凝土的环境条件进行分级，规定商品混凝土的最大水胶比和最小水泥用量等参数来进行耐久性设计。商品混凝土服役寿命的设计研究建立的耐久性模型尚有许多不确定因素，有些模型参数还不能量化，确定这些参数的难度较大，另外还缺少重复性好的测试方法，对有些破坏类型还缺少可靠的模型，如干湿循环和硫酸盐腐蚀等。随着我国建筑事业的蓬勃发展，建筑材料用量不断增加，尤其混凝土的用量每年均在15亿立方米以上。如此庞大用量势必导致混凝土的浪费并易造成_些工作质量问题，同时还会污染环境，这就需要发展高性能混凝土来缓解这一矛盾。另一方面，高效预应力混凝土所用的高强低松驰钢纹线已生产出来，强度达到，并能大量供应，而混凝土的技术发展水平与钢材的发展水平还不相匹配。所以发展高性能混凝土是必然的趋势。其次，实现社会的可持续发展也是发展混凝土必须考虑的问题，人类已经进人21世纪，混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料，更多地节约水泥，有更高的强度和耐久性。高性能混凝土将向绿色绿色混凝土发展。这样，高性能混凝土(HPC)应该具有下列特征：(1)更多地节约熟料水泥，降低能耗与环境污染；(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料；(3)更大地发挥混凝土的高性能优势，减少水泥与混凝土的用量。2.用高性能混凝土特点、分类及工程应用高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-4-的基础上采用现代混凝土技术制作的。高性能混凝土的基本性能首先是硬化混凝土的耐久性能和塑性混凝土的工作性能；其次是为了满足人们的特殊需要的某个或某些特殊性能。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。2.1高性能混凝土的独特性能2.1.1具有高效的强度混凝土的强度的提升可以帮助建筑物的强度增加，增加建筑物的质量，高效的混凝土就是通过增加水泥等原料的科技含量提高混凝土的整体强度，这样可以减少建筑物使用混凝土的用量，从而减低建筑物本身的重量，增加建筑物的空间，这样的结果最终就是减少建筑成本。2.1.2工作性好高性能混凝土的和易性很好它具有很好的工作性能，因为高效的混凝土可以保持各项原料调理的科学，而且具有水分的不流失保持混凝土不出现我们常见的水泥与原料之间的离析，更主要的特点是这种高效混凝土适用于泵作业，它能很好的适用于泵送混凝土，从而大大加快了施工速度，减少浪费提高了工作的效率。2.1.3耐久性好高性能混凝土可以说它的强度是目前所有的混凝土中最好的，它除了具有一般的混凝土的特点以外还具有较长时间的耐久性的特点，我们纵看现在的建筑物的事故中，主要就是建筑物的强度不够，它的寿命都是几十年，它的建筑材料就是普通的混凝土，但是高效的混凝土具有耐冻、抗渗等特点，它不易被外界的环境所影响，因此它的性能均优于普通混凝土。2.1.4体积稳定性混凝土的体积变形包括收缩变形、弹性变形、徐变变形和温度变形。体积稳定性不良的混凝土会产生收缩开裂，使混凝土的抗渗性及其物理、化学、力学性高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-5-能降低，耐久性下降。由于HPC中掺入大量矿物掺合料，相对降低了水泥的用量，在水泥水化早期矿物掺合料活性没有得到发挥，所以HPC早期具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩形变，HPC具有较高的体积稳定性。2.2高性能混凝的技术及适用范围2.2.1混凝土的抗裂技术(1)主要技术内容：混凝土裂缝已成为混凝土工程质量的通病，如何防治混凝土裂缝是工程技术人员迫切希望解决的技术难题。然而防治混凝土裂缝是一个系统工程，包括设计、材料、施工中每一个技术环节。混凝土的抗裂技术主要是叙述防治裂缝的一些关键，提高混凝土抗裂性能，从而达到防治混凝土裂缝的目的。对于高性能混凝土而言，引起混凝土早期开裂的原因是混凝土自收缩和混凝土内部的温度梯度和湿度梯度。(2)适用范围：适用于具有较高抗裂要求的混凝土结构的设计、原材料的选择、抗裂混凝土配合比的设计和施工以及对混凝土抗裂性能的评价。2.2.2自密实混凝土技术(1)主要技术内容：混凝土在自重的作用下，不采取任何密实成型措施；能充满整个模腔而不留下任何空隙的匀质的混凝土称之为自密实混凝土。本技术提供的主要技术内容：对混凝土原材料的技术要求、自密实混凝土设计要点即流动性、充填性、抗离析性以及保塑性和自密实混凝土配合比设计等。(2)适用范围：适用于难以用机械振捣的混凝土的浇筑。由于自密实混凝土细粉含量较大，更应重视混凝土抗裂性能。在采取抗裂措施的情况下，自密实混凝土抗裂性能相对较差。不适用于连续墙、大面积楼板的浇筑。2.2.3混凝土高耐久性技术(1)主要技术内容：在以往的混凝土配合比设计中，主要考虑的是强度指标，对耐久性考虑较少。高性能混凝土以高工作性、高强度、高耐久性为特征，区别于普通混凝土。对于海洋工程、喷洒化冰盐的公路与桥梁工程、盐渍地区的工程，由于氯盐侵入混凝土导致钢筋锈蚀，引起混凝土膨胀开裂，严重影响了建筑物使用寿命。提高其耐久性的最重要的技术措施就是采用高抗氯离子渗透性的高性能高等混凝土课程论文高性能混凝土的发展及应用-6-混凝土，从根本上提高混凝土本身的护筋性能。采用常规材料、常规工艺可以在常温下配制出抗氯离子渗透能力和抗冻融能力都较的高性能混凝土。配制的关键在于选用与水泥相匹配的高效减水剂，在水胶比不大于0．35的条件下，使用粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等矿物掺和料替代部分水泥作胶凝材料。这些磨细矿物掺和料在拌制的混凝土中发挥填充效应和火山灰反应，使混凝土变得更加致密，从而降低混凝土的渗透性。降低混凝土拌和物的用水量，采用低水胶比是提高混凝土耐久性的关键。(2)适用范围：适用于海洋工程、冬季撤除冰盐的公路与桥梁工程、盐渍地区和距离海洋较近的岸上建筑物等处于氯盐污染环境下的建构筑物。3高性能商品混凝土的性能研究和应用分析高性能混凝土是最近建筑工程中应用比较广泛的一种建筑材料，它具有比较高的工作性、高耐久性、高稳定性以及高强度性，正是这些优点受到世界建筑行业的青睐，尤其在房屋建筑、桥梁、海港建设中，应用最为广泛。随着我国的房屋建筑正朝向一个高层化、大型化以及现代化方向发展，高性能混凝土一定能够变成这个世纪最为重要的建筑工程的材料。混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝