浅谈土建工程新型混凝土材料的应用

【摘要】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。 20世纪80年代以来，一些发达国家相继研制成功高性能混凝土，使混凝土进...

摘要：在现代的建筑中，混凝土对于建筑的质量起着关键的作用，本文针对于新型的混凝土材料做了探讨。

关键词：新型混凝土 土建工程 应用

混凝土造价较低，是土建工程结构中的首选材料，也是目前最常见的结构形式之一。广泛应用于工业与民用的土建工程、水利工程、地下工程等工程中。普通的混凝土材料是由胶结材料、细骨料、粗骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的具有一定强度特性的人工建筑材料。普通混凝土材料本身的耐久性不高，致使混凝土建筑工程的维修费用急剧增大，所以如何延长混凝土材料的使用寿命，提高混凝土的性价比，发展新型高性能的混凝土材料势在必行。

新型混凝土概述

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件，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。

20世纪80年代以来，一些发达国家相继研制成功高性能混凝土，使混凝土进入了高科技时代，日益受到国际材料界和工程界的重视。很多国家把HPC作为跨世纪的新材料加以研究与利用，使其成为当代混凝十研究和应用领域中的一个热点。HPC组成材料包括水泥、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，要求也高得多。

HPC的优点：

1.由于HPC的高强(60Mpa～100MPa)和超高强(≥100MPa)特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用镀，增加使用空间，大幅度的降低工程造价。

2.HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。

二、高性能混凝土在建筑工程中的应用

（一）高性能混凝土特性

1.新拌混凝土的工作性。新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性（坍落度20cm～25cm）及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。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。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂虽然对水泥浆有强的分散作用，减水率高达18以上，但并不能满足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此，必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂才能较全面满足HPC对工作性的要求。

2.硬化混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC的研究和开发。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。25～30层的建筑物要使用强度36MPa～42MPa的混凝土，30～35层要42MPa～48MPa，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30～35层居多。因此，上述讨论的强度范围60MPa～120MPa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。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。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。

（二）新型混凝土材料的应用及发展

混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料，新型混凝土在实际土建工程中得到了越来越广泛的应用。尤其是在高层建筑、大跨度的桥梁、海上的采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。目前，全国很多研究单位不仅已经研制出了大掺量粉煤灰高性能混凝土、高流态自密实高性能混凝土、纤维增加高性能混凝土、轻骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土、港几与海门高性能混凝土、高抛纤维高性能混凝土等等，还制定出C30至C80的各种强度等级的高性能混凝土，研制出完备的混凝土耐久性检测设备，并且掌握了配套的施工成套技术和各种混凝土耐久性检测技术，开发出适应发展方向的商品混凝土。我国是生产和使用混凝土的大国，混凝土的质量在不断地提高，涉足新型混凝土的研究和应用还是近十年的事情。随着新型混凝土的优越性不断地得到认可，混凝土应用技术的进步，城市建设速度的加快，商品混凝土获得了迅速发展。现如今，商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是在保证工作性、强度和耐久性的前提下使其成本和售价降到最低。

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。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，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。

参考文献：

【l】刘大成 浅谈土建工程新型混凝土材料的应用Ⅲ 中国高新技术企业，2009(9)

【2】张鹏 新型混凝土材料在土木工程领域中的应用 邢台职业技术学院学报，2008，（2）

【3】侯典军 浅谈现代建筑物框架结构的设计问题 城市规划，2007(1)