土建工程混凝土材料使用

劉濤

摘要：混凝土作為一種傳統(tǒng)的建筑材料具有悠久的歷史，而隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，建筑的形式也在不斷發(fā)展。高層、大跨度結(jié)構(gòu)對建筑材料的要求越來越高，混凝土材料的品種不斷增多，質(zhì)量逐步提高，使用范圍越來越廣。當(dāng)今根據(jù)性能的要求，在普通混凝土中添加材料并實施在工藝上，派生出名目繁多、性能特異、用途不一的新型混凝土，本文介紹了幾種新型混凝土在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：土建工程；混凝土；材料使用

1混凝土的特點

我們都知道，傳統(tǒng)的混凝土材料由水泥、沙子、石灰、石子和水組成，一直以來，在建筑工程中發(fā)揮重要的作用。然而，近年來，高性能混凝土以其顯著的特點和優(yōu)越的性能，在土建工程中逐步取代傳統(tǒng)混凝土材料，處于重要地位。新型混凝土材料的特點如下：

1.1在組成上，高性能混凝土增加了多種礦物摻合料和超塑化劑，且在配比方面也比普通混凝土復(fù)雜很多，流動性大及流動度經(jīng)時損失小。

以上特點滿足了混凝土在攪拌、澆注、運輸?shù)冗^程的要求，甚至在澆注時要求混凝土不振搗自流平，具有良好的填充性和穩(wěn)定性。這些特點和功能是普通混凝土難以達到的效果。

1.2高性能混凝土以其新型的外加劑和膠凝材料的使用使其呈現(xiàn)出獨特的力學(xué)性能和耐久性能。

現(xiàn)代的建筑形式追求高層和跨度大的風(fēng)格，這就對混凝土的性能提出了更高更強的要求，而高性能混凝土恰恰能滿足這樣的要求。特別是其早期下沉和硬化程度收縮小、水化后放熱量低，因而提高了混凝土抗裂縫能力，硬化后的混凝土密實、滲透性低耐久性能優(yōu)越。

1.3高性能混凝土具有高強的特性，使得其在應(yīng)用中大大減小結(jié)構(gòu)尺寸，從而減少材料的耗用量，降低工程總體造價。

建筑物的層數(shù)是由所使用的混凝土強度來決定的，而建筑層數(shù)越高，對混凝土的強度要求越大，而高性能混凝土的這種高強特性可以輕松的達到要求，并能在土建工程中節(jié)省空間，節(jié)省了大量建筑資金。

1.4性能混凝土的耐性特別強，從而能夠抵擋外界惡劣環(huán)境的侵襲，使建筑物本身的壽命延長，從長遠(yuǎn)方面來說，具有極高的社會經(jīng)濟效益?；谶@一特點，高性能混凝土北用于高層建筑、大跨度橋梁、海上采油平臺、礦井工程、海港碼頭等工程中。

2高性能混凝土

一些發(fā)達國家相繼研制成功高性能混凝土，這在很大程度上，使混凝土進入了高科技時代，同時，也受到國際材料界和工程界的重視。高性能混凝土之所以受人們的重視是由于其本身在應(yīng)用時，存在著以下優(yōu)點：首先，高性能混凝土具有超高強特性，可使混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大大減少，從而減輕結(jié)構(gòu)自重和對地基的荷載，并減少材料用量，增加使用空間，大幅度的降低工程造價；其次，具有高工作性，可以減輕施工勞動強度，節(jié)約施工能耗。

3預(yù)應(yīng)力混凝土

預(yù)應(yīng)力混凝土，是利用預(yù)先施加的拉應(yīng)力抵抗使用過程中出現(xiàn)的壓應(yīng)力，或利用預(yù)先施加的壓應(yīng)力抵抗使用過程中出現(xiàn)的拉應(yīng)力。混凝土的抗拉性能遠(yuǎn)好于抗壓性能，其抗拉強度僅為抗壓強度的1/18-1/8，極限拉應(yīng)變僅為0.10×10-3-0.15×10-3。

在正常使用階段，普通鋼筋混凝土梁一般是帶裂縫工作的，截面的開裂導(dǎo)致構(gòu)件剛度降低、變形增大，結(jié)構(gòu)的耐久性降低。預(yù)加應(yīng)力的目的是將混凝土變成彈性材料“無拉應(yīng)力”或“零應(yīng)力”作為預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計準(zhǔn)則，使高強鋼材和混凝土能夠共同工作，進而達到荷載平衡。預(yù)應(yīng)力混凝土的主要優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾點：一、變被動設(shè)計為主動設(shè)計；在使用荷載作用下不開裂或延遲開裂、限制裂縫開展，提高結(jié)構(gòu)的耐久性；二、可以合理、有效地利用高強鋼筋和高強混凝土，從而節(jié)省材料，減輕結(jié)構(gòu)自重；同時，還可以提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍進一步擴大；三、施加預(yù)應(yīng)力相當(dāng)于對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件作了一次檢驗，有利于保證質(zhì)量，而由于在正常使用階段鋼筋和混凝土的應(yīng)力變化幅度較小，重復(fù)荷載下的抗疲勞性能較好；此外，其還具有良好的裂縫閉合性能，與其相應(yīng)的抗剪性能也有所提高。

4活性微粉混凝土

這種混凝土也具超強性，通常情況下，其抗壓強度可以達到200MPa-800MPa左右，是建立于普通混凝土基礎(chǔ)上，在形成過程中，主要采用了以下措施：一、增大堆積密度；二、減少混凝土用水量；等等，從而來使得混凝土達到超高強度。另外，在使用過程中，由于其骨料粒徑很小，接近于水泥顆粒的尺寸。因此，在配合比設(shè)計時，要以單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例，確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作，進行混凝土配合比設(shè)計。一般情況下，混凝土配合比設(shè)計必須達到以下四項基本要求，即：一、滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級要求；二、滿足混凝土施工所要求的和易性；三、滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；四、符合經(jīng)濟原則，即節(jié)約水泥以降低混凝土成本。

5輕質(zhì)混凝土

這種類型的混凝土主要是利用天然輕骨料、工業(yè)廢料輕骨料、人造輕骨料制成的輕質(zhì)混凝土，強度高、密度小、保溫好是其最為主要的特點，另外，保護環(huán)境方面也是極為有利的。對于這種類型的混凝土，在配合比設(shè)計時，要正確把握水灰比、單位用水量和砂率是的三個基本參數(shù)?；炷僚浜媳仍O(shè)計中確定三個參數(shù)的原則是：一、在滿足混凝土強度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比；二、在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格確定單位用水量；三、砂率應(yīng)以砂在骨料中的數(shù)量填充石子空隙后略有富余的原則來確定?；炷僚浜媳仍O(shè)計以計算Im3混凝土中各材料用量為基準(zhǔn)，計算時骨料以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)。

6預(yù)填骨料升漿混凝土

在預(yù)填骨料層中布置壓漿孔注入砂漿，形成預(yù)填骨料升漿混凝土。采取這種工藝，縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟效益。在制作時，其水灰比可低到0.15，需加人大量的超塑化劑，以改善其工作度。但是預(yù)填骨料升漿混凝土的價格比常用混凝土稍高，但大大低于鋼材，可將其設(shè)計成細(xì)長或薄壁的結(jié)構(gòu)，以擴大建筑使用的自由度。

7智能混凝土

智能混凝土一種應(yīng)用比較廣泛的新型混凝土。首先，要計算水泥用量，根據(jù)已確定的混凝土中水泥用量，保證混凝土的耐久性；其次，要控制合理砂率，通過試驗、計算求得，通過變化砂率檢測混合物坍落度，能獲得最大流動度的砂率為最佳砂率。第三，要根據(jù)骨料種類、規(guī)格及混凝土的水灰比，有效進行配合比的調(diào)整與確定。

8摻減水劑混凝土

混摻減水劑混凝土，是以干燥骨料為基準(zhǔn)的，由于在實際工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必須將實驗室配合比進行換算，換算成扣除骨料中水分后、工地實際施工用的配合比。摻減水劑混凝土配合比設(shè)計，首先要按混凝土配合比設(shè)計規(guī)程計算出空白混凝土的配合比；其次要在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基礎(chǔ)上，進行減水和減水泥，算出減水和減水泥后的每立方米混凝土的實際用水量和水泥用量，另外，還要重新計算砂、石用量。計算每立方米混凝土中的減水劑用量。

9結(jié)語

新型混凝土的研發(fā)對我國的工程建設(shè)質(zhì)量有了很大的提高，在工程領(lǐng)域已經(jīng)得到了應(yīng)用，但是范圍還不是很廣泛，要想大范圍大面積的使用還是需要一個過程的，新型混凝土以其優(yōu)良的性能在工程中普遍應(yīng)用將會成為發(fā)展的趨勢。在我國社會不斷發(fā)展的過程中，基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展勢頭良好，新型混凝土勢必會成為工程材料的主力軍，為我國的工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

（作者單位：福建福清核電有限公司）