浅谈土建工程新型混凝土材料的应用.docx

浅谈土建工程新型混凝土材料的应用 摘要: 混凝土是主要的建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥涵及国防建设等工程中. 我国每年混凝土用量约10亿m3 ,钢筋用量约2 500 万t ,规模之大,耗资之巨,居世界前列.近十年来，新型混凝土迅速发展，愈来愈受到重视，并越来越多地应用于重大的工程建设中。基于新型混凝土材料的兴起与发展，对其在土建工程中的应用加以探讨。 关键词:土建工程；新型混凝土材料；应用 普通的混凝土材料系由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所组成。在性能及其应用与发展的普通混凝土基础上，根据添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝为例，探讨了其在建筑工程领域中的应用。 一、新型混凝土材料的概述与特性 自19世纪20年代波特兰水泥问世以来，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而成为土建工程中不可缺少的材料。其技术的发展距今已有百年历史，20世纪初，发表的水灰比定理等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础，随后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，在1938年发现了引气剂，六十年代初又出现了高效的减水剂等等，随着混凝土外加剂的广泛使用，衍生出了高效减水剂和相应的流态混凝土，伴着现代技术高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土和多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现如今，在普通混凝土的基础上，根据添加的材料和施工工艺的不同，派生出了名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，如石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土、结构混凝土、保温混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、防辐射混凝土、离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土、高性能混凝土、活性微粉混凝土、低强度混凝土、钢纤维混凝土、自密实混凝土和智能混凝土等。 混凝土技术发展已有170多年的历史，在缓慢的发展过程中，曾出现几次变革，那就是1919年发现了水灰比定理，1938年发现了引气剂，60年代初出现高效减水剂。目前，混凝土技术发展又处在一个变革时期。新型外加剂和胶凝材料的出现使既有良好的工作性，又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。这种新型混凝土称为高性能混凝土，简称HPC.HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用。因此，美国、日本、英国、法国、加拿大、挪威等国都将HPC作为跨世纪的新材料，投入大量人力物力进行研究和开发。组成HPC的材料包括水泥、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂，其组成和配比要比普通混凝土复杂得多，要求也相应高得多。从强度而言，HPC具有高强（60100MPa）和超高强（100MPa）的特性，采用高强混凝土，可以减小截面尺寸，从而减轻结构自重和对地基的负荷，并减少材料的用量，增大使用的空间，大幅度的降低工程造价，因而获得较大的经济效益。由于HPC具有高工作性，可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，并减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著经济效益。综合材料的性能，HPC代表着当今混凝土发展的总趋势，具有大流动性、高强度、高耐久性、低水化热、高体积稳定性等多方面的优越性能，它的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起到重要的作用。 二、新型混凝土材料的应用及发展 1、新型混凝土的工作性。新型混凝土所要求的标准要比普通混凝土高很多，需要具备很高的工作性，这个工作性是一个全面的综合的指标。它要求在流动性、可泵性和填充性等方面都要具有良好的性能，尤其是流动性，一般要保持坍落度在二十到二十五厘米之间，这样的话可以在搅拌、运输和浇注的过程中都满足工艺要求。新型混凝土可以达到在浇注的过程中，不用振捣就可以自流平，这是普通的混凝土所无法达到填充性，具有良好的稳定性。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比，HPC 的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。 2、新型混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展，在高层建筑中，混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。2530层的建筑物要使用强度36MPa42MPa的混凝土，3035层要42MPa48MPa，更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以3035层（高度约100m）居多。因此，上述讨论的强度范围60MPa120MPa的HPC是目前研究和今后发展的方向，而大量使用的强度标号是C40混凝土。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。 3、实际中的土木工程建设要求新型混凝土具有较大的流动性，以满足混合物集中搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程，甚至在浇注时可以流平（即良好的填充性），最终得到均匀稳定的混凝土材料。这些要求是普通混凝土难以满足的。相对于普通混凝土，新型混凝土的组分较为复杂。其中的关键技术是多种掺合料与超塑化剂的配合使用（目的在于通过这些组分来调整其性能），必须将高效的减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等混合配比，组成的复合超塑化剂才能较全面的满足混凝土对工作性的要求。在此情况下，配合比的设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要的组成材料和性能应满足新型混凝土的要求。新型混凝土可以比普通混凝土要耐久得多，因此在设计配合比时，就要考虑到耐久性的问题，特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小和水化放热低等。如今，我国高性能混凝土的研究、应用发展迅速。通过材料研究挑选、采用特殊工艺、制造出来的具有特殊结构与表面特性的新型高性能的混凝土，能减少环境的负荷，并能与生态环境相协调，从而为环保事业做出贡献，因此新型混凝土材料的发展前景被众多建筑人士所看好。新型混凝土材料应向着智能化、规模化、理论化、体系化和集成化的方向迅猛发展，以适应经济全球化的发展模式，促使我国建筑界得到更广阔的发展。 总结 新型混凝土的研发对我国的工程建设质量有了很大的提高，在工程领域已经得到了应用，但是范围还不是很广泛，要想大范围大面积的使用还是需要一个过程的，新型混凝土以其优良的性能在工程中普遍应用将会成为发展的趋势。在我国社会不断发展的过程中，基础建设发展势头良好，新型混凝土势必会成为工程材料的主力军，为我国的工程建设奠定良好的基础。 参考文献 张鹏，新型混凝土材料在土木工程领域中的应用J邢台职业技术学院学报，2008，（2）。 俞瑞堂，高性能混凝土