關(guān)于高性能混凝土技術(shù)的新發(fā)展的建筑工程論文
當(dāng)今世界高性能混凝土的使用越來越廣, 高性能混凝土是對傳統(tǒng)混凝土技術(shù)根本性的革新, 不但有著優(yōu)良的技術(shù)性能、明顯的經(jīng)濟(jì)效果,而且對于建設(shè)環(huán)保節(jié)約型社會有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1、高性能混凝土提出的背景及涵義
水泥混凝土，是當(dāng)今世界上用量最大的的人造材料，目前我國混凝土的年用量估計(jì)已超過10億立方米或24億噸，混凝土為人類物質(zhì)文明做出了重要貢獻(xiàn)。
近代混凝土技術(shù)在其應(yīng)用的百年多的過程中已經(jīng)有了重要進(jìn)展，但從總體看，混凝土的原料單純依靠開采天然資源，性能單純依靠增加水泥用量的傳統(tǒng)指導(dǎo)思想依然沒有根本改變。雖混凝土的強(qiáng)度比起過去有了很大提高，但綜合性能卻未見本質(zhì)改善。
首先，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者往往只對混凝土的強(qiáng)度特別感興趣，但是，很多實(shí)際的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，卻由于耐久性不足而發(fā)生過早破壞，使設(shè)計(jì)強(qiáng)度喪失殆盡。據(jù)美國資料顯示，到2009年為止，美國每年將需60~85億美元，來消除因耐久而損壞橋梁的缺陷。論文參考。這些教訓(xùn)已促使一些國家規(guī)定橋梁等重要基礎(chǔ)設(shè)施工程的使用壽命必須超過100~120年，甚至150年的要求。眾多的工程事故及驚人的維修費(fèi)用使人們意識至對混亂凝土的耐久性應(yīng)像其力學(xué)性質(zhì)一樣予以高度考慮。當(dāng)代工程結(jié)構(gòu)的跨度、高度和承受的荷載越來越大，所處的環(huán)境也更為惡劣，要求混凝土不但要有更好的力學(xué)性能，更要有高的抵抗環(huán)境和侵蝕的能力，對一些特別結(jié)構(gòu)工程來說，混凝土的耐久性顯得更加重要。
其次，混凝土的廣泛應(yīng)用與環(huán)境間協(xié)調(diào)的矛盾日漸突出。混凝土作為現(xiàn)代應(yīng)用最大的工程材料，必須充分考慮它的使用對生態(tài)環(huán)境的影響。不論是水泥、砂、石等這些來自天然資源的傳統(tǒng)混凝土的原材料對資源的破壞和對生態(tài)環(huán)境及來自自然景觀的嚴(yán)重影響，還有水泥工業(yè)所排放的CO2，造成的地球的溫室效應(yīng)，使人們愈來愈認(rèn)識到無節(jié)制的擴(kuò)大水泥生產(chǎn)和消耗天然資源的做法是難以為繼的，混凝土必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，尤其是對中國這樣正在從事大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展中國家，如果仍采用傳統(tǒng)混凝土技術(shù)，（據(jù)推測20XX年的水泥年用量將達(dá)到8億噸），我國的自然資源將很難承受這一重負(fù)。
混凝土的使用壽命是混凝土與環(huán)境協(xié)調(diào)性的重要指標(biāo)。提高混凝土的耐久性與長期性能，從而提高混凝土的使用壽命，不但意味著能源及資金的大量節(jié)約，同時也意味著可避免結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的過早破壞而帶來的環(huán)境污染。
過去一般都認(rèn)為混凝土技術(shù)是一種經(jīng)驗(yàn)性的總結(jié)。論文參考。從原材料的選擇，配制與工藝都比較簡單。但從20世紀(jì)70年代末期，混凝土技術(shù)已有很大發(fā)展，混凝土所達(dá)到強(qiáng)度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了工程所要求的范圍，混凝土技術(shù)進(jìn)入了高科技的領(lǐng)域。在原材料方面，高性能減水劑、礦渣，粉煤灰等摻合料等廣泛使用，改善和提高了混凝土的技術(shù)性能。這些新材料不但高強(qiáng)度，而且使混凝土的性能設(shè)計(jì)和控制達(dá)到了更高的水準(zhǔn)，在混凝土施工技術(shù)方面，各種攪拌設(shè)備、原材料的檢驗(yàn)與監(jiān)測設(shè)備、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等高新技術(shù)，提高了混凝土的生產(chǎn)和控制水平。目前已可以根據(jù)新拌混凝土的指標(biāo)檢測，預(yù)測混凝土28天強(qiáng)度，混凝土拌合物可以達(dá)到高流態(tài)，而且在攪拌運(yùn)輸與施工過程中坍落度基本上無損失，泵送后的混凝土可以免振搗自密實(shí)。
高性能混凝土一詞的出現(xiàn)也不過是近10年來的事，我國著名的混凝土科學(xué)家吳中偉教授定義高性能混凝土為一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，針對不同用途的要求，對下列性能加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。他認(rèn)為，高性能混凝土不僅在性能上對傳統(tǒng)混凝土有很大突破，在節(jié)約資源、能源、改善勞動條件、經(jīng)濟(jì)合理等方面，尤其對環(huán)境保護(hù)有著十分重要的意義。
從特定的含義或狹義理解，至少在現(xiàn)階段，可以將高性能混凝土定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求，與傳統(tǒng)相比，較低的水泥用量，并以化學(xué)外加劑和礦物摻合料作為水泥、水、砂、石之外的必需組分，目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界普遍認(rèn)為耐久性體現(xiàn)在那些特殊的技術(shù)方面，但只有以足夠的耐久性做保證和前提，才有高性能的實(shí)用價值。
2、高性能混凝土的技術(shù)途徑
高性能混凝土的技術(shù)途徑主要從材料選擇、配合比設(shè)計(jì)及拌制工藝等方面著手。
2、1材料選擇
（1）水泥
配置高性能混凝土宜選用強(qiáng)度等級不低于42、5的.硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等中低熱水泥，對水泥的主要要求：C3A含量不宜超過8%，含堿量不宜超過0、7%，需水量小，細(xì)度不宜過高，顆粒級配合理。
（2）礦物摻合料
礦物摻合料能改善膠結(jié)材的級配，提高漿體的流動性，減少混凝土拌和物的泌水、離析，提高混凝土抗化學(xué)腐蝕性，增加混凝土的密實(shí)度。研究和實(shí)踐表明，大摻量礦物摻合料主要以粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉為代表。不同種類的礦物摻合料有不同的特性和作用，因此可將不同礦物摻合料復(fù)合使用，以取長補(bǔ)短。
（3）高性能混凝土外加劑
對高性能混凝土用化學(xué)外加劑的要求是：減水率高（20~35%），保塑性好，能減少坍落度損失，對水泥適應(yīng)性好，提高抗?jié)B性、耐久性等，能調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)速度，要按膠結(jié)料和外加劑相融的原則和工程要求選用新型高效減水劑和其他組分多元復(fù)合而成的高性能，多功能混凝土外加劑。
（4）粗細(xì)骨料
配制高性能混凝土的骨料顆粒尺寸必須有良好的級配，這樣才能減少用于填充骨料間的空隙的漿體量，減少混凝土收縮而有利于防裂。高性能混凝土應(yīng)選用粒徑較小（最大粒徑不宜大于25）的石子，以獲得混凝土拌合物良好的施工性能，并對硬化后強(qiáng)度有利。配制高性能混凝土的細(xì)骨料一般要求中、粗砂，我國許多地方只出產(chǎn)細(xì)砂，但細(xì)砂也可配制出高強(qiáng)高性能混凝土。
2、2配合比設(shè)計(jì)
為能得到很低的滲透性并使活性礦物摻合料充分發(fā)揮強(qiáng)度效應(yīng)，高性能混凝土水膠比一般低于0.40。高性能混凝土在配合比上的特點(diǎn)是較低的水泥用量，并以大量摻用的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料和配用的高性能混凝土外加劑作為水泥、水、砂、石之處的必需組分。
建筑工程用的具有良好的流動性和粘聚性的高性能混凝土，一般需有較多的膠結(jié)材料和較高的砂率。其用水量宜不大于175kg/m3，膠結(jié),砂率宜在35~45%。具體的配合比必須根據(jù)工程的具體條件和要求，通過試驗(yàn)得出，并須經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確認(rèn)滿足要求后，方可正式使用。
2、3拌制工藝
高性能混凝土用水量小，混凝土拌合物組分多，粘性較大，不易拌合均勻，需要采用拌合性能好的強(qiáng)制攪拌設(shè)備，適當(dāng)延長攪拌時間。在制備高性能混凝土?xí)r，對多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)均需嚴(yán)格控制，各種原材料計(jì)量要準(zhǔn)確，通常允許偏差可控制在：水泥和礦物摻合料±1%，粗細(xì)骨料±2%，水和化學(xué)外加劑±1%，使出機(jī)的混凝土拌合物工作穩(wěn)定，波動小。尤其是使砂石含水率盡量穩(wěn)定，加強(qiáng)監(jiān)控力觀測，及時調(diào)整用水量和砂石用量，調(diào)控好混凝土稠度。
3、高性能混凝土的應(yīng)用和發(fā)展前景
在世界范圍內(nèi)，高性能混凝土，包括現(xiàn)代強(qiáng)混凝土已成為土木工程技術(shù)中的研究和開發(fā)熱點(diǎn)。如今，我國已經(jīng)步入了大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的年代，結(jié)合我國國情發(fā)展高性能混凝土，為建設(shè)高質(zhì)量的工程設(shè)施提供性能可靠、經(jīng)濟(jì)耐久且符合持續(xù)發(fā)展要求的建筑材料，比其他的國家來說更為緊迫。論文參考。有關(guān)高性能混凝土的設(shè)計(jì)施工規(guī)程和檢測方法，我國正在研究編制，高性能混凝土將在發(fā)展中不斷完善。
高性能混凝土適合預(yù)拌生產(chǎn)和機(jī)械化施工，我國多數(shù)大城市和重點(diǎn)工地，現(xiàn)已具備推廣應(yīng)用的基本條件，推廣應(yīng)用高性能混凝土需要有關(guān)部門加以組織、協(xié)調(diào)、干預(yù)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的支持，混凝土工業(yè)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，需要用高新技術(shù)加以改造和提高。可以斷言，高性能混凝土的研發(fā)和推廣應(yīng)用必將是我國今后新型混凝土發(fā)展的主要方向。
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