關於高效能混凝土技術的新發展的建築工程論文
關於高效能混凝土技術的新發展的建築工程論文
當今世界高效能混凝土的使用越來越廣, 高效能混凝土是對傳統混凝土技術根本性的革新, 不但有著優良的技術性能、明顯的經濟效果,而且對於建設環保節約型社會有著重要的現實意義。
1、高效能混凝土提出的背景及涵義
水泥混凝土，是當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已超過10億立方米或24億噸，混凝土為人類物質文明做出了重要貢獻。
近代混凝土技術在其應用的百年多的過程中已經有了重要進展，但從總體看，混凝土的原料單純依靠開採天然資源，效能單純依靠增加水泥用量的傳統指導思想依然沒有根本改變。雖混凝土的強度比起過去有了很大提高，但綜合性能卻未見本質改善。
首先，鋼筋混凝土結構設計者往往只對混凝土的強度特別感興趣，但是，很多實際的鋼筋混凝土結構，卻由於耐久性不足而發生過早破壞，使設計強度喪失殆盡。據美國資料顯示，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樑的缺陷。論文參考。這些教訓已促使一些國家規定橋樑等重要基礎設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用使人們意識至對混亂凝土的耐久性應像其力學性質一樣予以高度考慮。當代工程結構的跨度、高度和承受的荷載越來越大，所處的環境也更為惡劣，要求混凝土不但要有更好的力學效能，更要有高的抵抗環境和侵蝕的能力，對一些特別結構工程來說，混凝土的耐久性顯得更加重要。
其次，混凝土的廣泛應用與環境間協調的矛盾日漸突出。混凝土作為現代應用最大的工程材料，必須充分考慮它的使用對生態環境的影響。不論是水泥、砂、石等這些來自天然資源的傳統混凝土的原材料對資源的破壞和對生態環境及來自自然景觀的嚴重影響，還有水泥工業所排放的CO2，造成的地球的溫室效應，使人們愈來愈認識到無節制的擴大水泥生產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發展的道路，尤其是對中國這樣正在從事大規模基礎設施建設的發展中國家，如果仍採用傳統混凝土技術，（據推測20XX年的水泥年用量將達到8億噸），我國的自然資源將很難承受這一重負。
混凝土的使用壽命是混凝土與環境協調性的重要指標。提高混凝土的耐久性與長期效能，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約，同時也意味著可避免結構、構件的過早破壞而帶來的環境汙染。
過去一般都認為混凝土技術是一種經驗性的總結。論文參考。從原材料的選擇，配製與工藝都比較簡單。但從20世紀70年代末期，混凝土技術已有很大發展，混凝土所達到強度已遠遠超出了工程所要求的範圍，混凝土技術進入了高科技的領域。在原材料方面，高效能減水劑、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性能。這些新材料不但高強度，而且使混凝土的效能設計和控制達到了更高的水準，在混凝土施工技術方面，各種攪拌裝置、原材料的檢驗與監測裝置、計算機的應用等高新技術，提高了混凝土的生產和控制水平。目前已可以根據新拌混凝土的指標檢測，預測混凝土28天強度，混凝土拌合物可以達到高流態，而且在攪拌運輸與施工過程中坍落度基本上無損失，泵送後的混凝土可以免振搗自密實。
高效能混凝土一詞的出現也不過是近10年來的事，我國著名的混凝土科學家吳中偉教授定義高效能混凝土為一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土效能的基礎上，針對不同用途的要求，對下列效能加以保證：耐久性、施工性、適用性、強度、穩定性和經濟性。他認為，高效能混凝土不僅在效能上對傳統混凝土有很大突破，在節約資源、能源、改善勞動條件、經濟合理等方面，尤其對環境保護有著十分重要的意義。
從特定的含義或狹義理解，至少在現階段，可以將高效能混凝土定義為以耐久性和可持續發展為基本要求，與傳統相比，較低的水泥用量，並以化學外加劑和礦物摻合料作為水泥、水、砂、石之外的必需組分，目前國內外學術界和工程界普遍認為耐久性體現在那些特殊的技術方面，但只有以足夠的耐久性做保證和前提，才有高效能的實用價值。
2、高效能混凝土的技術途徑
高效能混凝土的技術途徑主要從材料選擇、配合比設計及拌制工藝等方面著手。
2、1材料選擇
（1）水泥
配置高效能混凝土宜選用強度等級不低於42、5的.矽酸鹽水泥、普通矽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%，含鹼量不宜超過0、7%，需水量小，細度不宜過高，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，提高混凝土抗化學腐蝕性，增加混凝土的密實度。研究和實踐表明，大摻量礦物摻合料主要以粉煤灰和磨細礦渣粉為代表。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複合使用，以取長補短。
（3）高效能混凝土外加劑
對高效能混凝土用化學外加劑的要求是：減水率高（20~35%），保塑性好，能減少坍落度損失，對水泥適應性好，提高抗滲性、耐久性等，能調節混凝土的凝結速度，要按膠結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複合而成的高效能，多功能混凝土外加劑。
（4）粗細骨料
配製高效能混凝土的骨料顆粒尺寸必須有良好的級配，這樣才能減少用於填充骨料間的空隙的漿體量，減少混凝土收縮而有利於防裂。高效能混凝土應選用粒徑較小（最大粒徑不宜大於25）的石子，以獲得混凝土拌合物良好的施工效能，並對硬化後強度有利。配製高效能混凝土的細骨料一般要求中、粗砂，我國許多地方只出產細砂，但細砂也可配製出高強高效能混凝土。
2、2配合比設計
為能得到很低的滲透性並使活性礦物摻合料充分發揮強度效應，高效能混凝土水膠比一般低於0.40。高效能混凝土在配合比上的特點是較低的水泥用量，並以大量摻用的優質礦物摻合料和配用的高效能混凝土外加劑作為水泥、水、砂、石之處的必需組分。
建築工程用的具有良好的流動性和粘聚性的高效能混凝土，一般需有較多的膠結材料和較高的砂率。其用水量宜不大於175kg/m3，膠結,砂率宜在35~45%。具體的配合比必須根據工程的具體條件和要求，透過試驗得出，並須經現場試驗確認滿足要求後，方可正式使用。
2、3拌制工藝
高效能混凝土用水量小，混凝土拌合物組分多，粘性較大，不易拌合均勻，需要採用拌合效能好的強制攪拌裝置，適當延長攪拌時間。在製備高效能混凝土時，對多個生產環節均需嚴格控制，各種原材料計量要準確，通常允許偏差可控制在：水泥和礦物摻合料±1%，粗細骨料±2%，水和化學外加劑±1%，使出機的混凝土拌合物工作穩定，波動小。尤其是使砂石含水率儘量穩定，加強監控力觀測，及時調整用水量和砂石用量，調控好混凝土稠度。
3、高效能混凝土的應用和發展前景
在世界範圍內，高效能混凝土，包括現代強混凝土已成為土木工程技術中的研究和開發熱點。如今，我國已經步入了大規模的基礎設施建設的年代，結合我國國情發展高效能混凝土，為建設高質量的工程設施提供效能可靠、經濟耐久且符合持續發展要求的建築材料，比其他的國家來說更為緊迫。論文參考。有關高效能混凝土的設計施工規程和檢測方法，我國正在研究編制，高效能混凝土將在發展中不斷完善。
高效能混凝土適合預拌生產和機械化施工，我國多數大城市和重點工地，現已具備推廣應用的基本條件，推廣應用高效能混凝土需要有關部門加以組織、協調、干預，技術經濟上的支援，混凝土工業是傳統產業，需要用高新技術加以改造和提高。可以斷言，高效能混凝土的研發和推廣應用必將是我國今後新型混凝土發展的主要方向。