高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用論文

1、高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用論文摘要：國(guó)內(nèi)外的學(xué)者和工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年努力在高性能混凝土研究上取得了一定的進(jìn)展，其中高性能輕混凝土、自密實(shí)混凝土和綠色高性能混凝土是現(xiàn)在研究的重點(diǎn)方向。自混凝土發(fā)明以來(lái)至今100多年的歷史，這種材料已成為現(xiàn)代土木工程中首選材料之一，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展，其用量將不斷增加。混凝土結(jié)構(gòu)工程的將朝高度，跨度，深度三個(gè)方向發(fā)展，特種結(jié)構(gòu)的發(fā)展也要求混凝土具備足夠的耐久性、工作性和強(qiáng)度，然而普通混凝土的缺點(diǎn)是自重大，易開(kāi)裂，因此一種新型混凝土的研制和應(yīng)用勢(shì)在必行。一、高性能混凝土的定義20世紀(jì)50年代美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)首次提出高性能混凝土（High

2、 performance concrete，簡(jiǎn)稱HPC） 的概念。而其高性能包括：易澆搗而不離析，力學(xué)性能穩(wěn)定，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的環(huán)境中使用壽命長(zhǎng)。中國(guó)工程院院士吳中偉教授于1992年在國(guó)內(nèi)首先提出研究與推廣高性能混凝土的建議，繼而根據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提出“環(huán)保型膠凝材料”與“綠色高性能混凝土”的新概念。他對(duì)高性能混凝土的定義為：高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，是以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同用途的要求，對(duì)下列性能有重點(diǎn)地予以保證，即耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)高性

3、能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（CECS207-2006）對(duì)高性能混凝土定義為：采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求各項(xiàng)力學(xué)性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝土。二、高性能混凝土的特征作為高性能混凝土應(yīng)具備三個(gè)基本要素：新拌混凝土的工作性、硬化混凝土的強(qiáng)度和耐久性，其中優(yōu)良的耐久性是首要的技術(shù)指標(biāo)。1.新拌混凝土的工作性新拌混凝土的工作性指拌合物在攪拌、運(yùn)輸、澆注等過(guò)程中都能均勻密實(shí)而不分層離析的性能，它具有流動(dòng)性大，易于均勻密實(shí)；粘聚性好，不易離析分層；保水性好，能保持水分不泌出三個(gè)方面的性能。其中免振自密實(shí)混凝土具有十分良好的工作性，使混凝土的填充性、密實(shí)性、均勻性得到顯著的提

4、高，成為混凝土技術(shù)的一項(xiàng)新的進(jìn)展而被列為高性能混凝土一族。免振自密實(shí)混凝土具有三個(gè)特性：流動(dòng)性；良好的穩(wěn)定性，不離析；鋼筋和模板中的任何間隙，具有良好的通過(guò)能力，不產(chǎn)生阻塞。因此免振自密實(shí)混凝土在工程上應(yīng)用可以取得提高混凝土質(zhì)量、改善混凝土施工操作、減少施工噪音以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、加快施工進(jìn)度降低工程費(fèi)用等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，近年來(lái)世界各國(guó)對(duì)此給予很大的重視與關(guān)注。日本到2003年已有1/2的混凝土工程使用免振自密實(shí)混凝土澆注。2.硬化混凝土的強(qiáng)度高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度已超過(guò)200MPa。28d平均強(qiáng)度介于100120MPa的高性能混凝土，已在工程中應(yīng)用，其抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度值比較高強(qiáng)混凝土有明顯增

5、加，高性能混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展加快，而后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)率卻低于普通強(qiáng)度混凝土。目前普遍存在兩種觀點(diǎn)一是高性能混凝土必須是高強(qiáng)混凝土（C50以上），高強(qiáng)混凝土未必是高性能混凝土；二是從工程應(yīng)用及安全性與耐久性等要求看，高強(qiáng)混凝土必須是高性能混凝土，而高性能混凝土不一定要高強(qiáng)度。三、獲得高性能混凝土的技術(shù)途徑配置高性能混凝土的重要措施是減小水膠比，使混凝土密實(shí)性提高，其強(qiáng)度和耐久性可顯著增長(zhǎng)，一般水膠比選擇在0.4以下，在工程中可以通過(guò)摻入減水劑、礦物質(zhì)細(xì)粉等方式達(dá)到目的。高效減水劑是表面活性劑，在攪拌混凝土?xí)r摻入，吸附在水泥顆粒的表面，可使顆粒分散，大大提高水泥漿的流動(dòng)性，使得低水灰比配制的混凝土

6、具有高坍落度能促進(jìn)水泥的水化作用，提高早期強(qiáng)度高效減水劑賦予混凝土高密實(shí)度即高強(qiáng)度、高耐久性，同時(shí)具有優(yōu)異的施工性能。礦物質(zhì)超細(xì)粉可填充水泥石中毛細(xì)管孔隙，通過(guò)參與水泥的水化反應(yīng)，改善水泥石孔隙結(jié)構(gòu)，從而使混凝土的滲透性降低。除此之外，獲得高性能混凝土的技術(shù)途徑還有：選擇符合要求的原材料；采用合理工藝參數(shù)；控制施工工藝。四、高性能混凝土在工程中的應(yīng)用高性能混凝土技術(shù)在世界范圍內(nèi)已是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，并且已經(jīng)成功地用于各個(gè)領(lǐng)域：高層建筑、橋梁、地下結(jié)構(gòu)和隧道、防護(hù)工事、港口和海洋工程、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)等。1.高性能混凝土在高層建筑中的應(yīng)用高性能混凝土首先用于30層以上高層建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)?/p>

7、這種建筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土?xí)r斷面很大。除節(jié)省材料費(fèi)用外，與鋼結(jié)構(gòu)相比，加快施工速度也是采用混凝土結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)。美國(guó)芝加哥79層的Water Tower Place大樓柱子采用了60MPa混凝土；多倫多的Scotia Plaza Building和西雅圖的Two union Square Building兩座建筑物則分別有90MPa和120MPa的高性能混凝土柱子。我國(guó)在沈陽(yáng)方園大廈、大西電業(yè)園等多項(xiàng)高層建筑鋼管混凝土柱中應(yīng)用C80高強(qiáng)與高性能混凝土。上海金茂大廈，采用C60混凝土泵送高度為到230m，C50泵送高度為265m，C40泵送高度為383m，且均為一次泵送到位；在

8、上海教育電視臺(tái)綜合樓大體積基礎(chǔ)，水泥用量只占膠凝材料總量的46%，配制的混凝土漿量飽滿，混凝土工作性、粘聚性和抗離析性能都十分優(yōu)異，強(qiáng)度達(dá)到C40的高性能混凝土。北京財(cái)稅大樓首層柱中選定4根柱采用C110商品預(yù)拌混凝土。2.高性能混凝土在道路工程中的應(yīng)用美國(guó)大約有70%的公路采用高性能道面混凝土。第十六屆國(guó)際混凝土路面會(huì)議，提出路面設(shè)計(jì)不僅要提出平均強(qiáng)度要求，還應(yīng)提出耐久性要求。在未來(lái)發(fā)展方向中提出抗拉強(qiáng)度達(dá)17MPa的超高強(qiáng)混凝土，用于鋪筑連續(xù)的混凝土路面。提高混凝土路面表面的致密性、抗?jié)B性都是很重要的，而這是需要通過(guò)高性能混凝土來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)青藏鐵路建設(shè)工程中全面推廣使用。3.高性能混凝土

9、在橋梁工程中的應(yīng)用我國(guó)目前C50C60級(jí)泵送混凝土的應(yīng)用已得到較大推廣，如錢塘江二橋、汕頭海灣大橋、黃石大橋、武漢長(zhǎng)江二橋、萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋等。4.高性能混凝土在海洋工程中的應(yīng)用提高港口水工建筑物耐久性研究提出技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、便于推廣應(yīng)用的新型海工高性能混凝土，大跨橋梁、海底隧道和離岸采油平臺(tái)，如：汕頭港外深水航道治理工程；珠江口伶仃洋深水航道治理工程；青島、寧波北侖等港口建成了能靠泊二十萬(wàn)噸級(jí)油輪和礦石船的深水泊位。五、高性能混凝土存在的問(wèn)題配制高性能混凝土的特點(diǎn)是低水膠比并摻有足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻合料和高效減水劑，從而使混凝土具有綜合的優(yōu)異的技術(shù)特性，但由此也產(chǎn)生了兩個(gè)值得重視的性能缺陷：自干燥引起的自收縮和脆性。在設(shè)計(jì)和施工時(shí)要注意高性能混凝土的塑性變形小、延性稍遜于普通混凝土的特點(diǎn)，宜加強(qiáng)構(gòu)造措施，提高安全施工管理和嚴(yán)格控制制配技術(shù)，以確保結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全度。六、高性能混凝土的發(fā)展前景國(guó)內(nèi)外的學(xué)者和工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年努力在高性能混凝土研究上取得了一定的進(jìn)展，其中高性能輕混凝土、自密實(shí)混凝土和綠色高性能混凝土是現(xiàn)在研究的重點(diǎn)方向