混凝土材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展應(yīng)用

劉飛宇

（武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院 福建南平 354300）

1 混凝土材料使用概況

混凝土是組成鋼筋混凝土主要材料之一，其發(fā)展方向是強(qiáng)度、硬度、耐久度、抗災(zāi)以及抗爆能力的提升，通過混凝土材料使用，能夠促使現(xiàn)代化建筑更加穩(wěn)固。

1.1 高性能混凝土

HPC是現(xiàn)代化發(fā)展中混凝土材料最為主要的方向之一，高性能混凝土擁有良好的強(qiáng)度與硬度、高耐久，同時(shí)還存在著高流動(dòng)性能。相對來說，混凝土材料抗壓強(qiáng)度大于C50則被稱之為高強(qiáng)混凝土，其運(yùn)用方面也較為廣泛，包括對于高聳結(jié)構(gòu)、高層建筑等等。使用這種高性能混凝土能夠有效減輕自重，縮小截面尺寸，幫助相關(guān)建設(shè)組織節(jié)省資源，從而獲得效益提升。同時(shí)，高強(qiáng)混凝土的耐久性將會(huì)為其提供良好的使用壽命，在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，通過使用高性能混凝土將會(huì)使得建筑物獲得更好的抗壓與抗災(zāi)效果。

1.2 低強(qiáng)度混凝土

通過現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展和科技進(jìn)步，能夠有效配備且控制的低強(qiáng)度混凝土也得到了強(qiáng)大發(fā)展，其抗壓強(qiáng)度小于等于8MPa，其在配料、泵送、澆筑等方面都可以進(jìn)行一定控制。使用低強(qiáng)度混凝土能夠幫助建筑工程中的基礎(chǔ)進(jìn)行填補(bǔ)，當(dāng)出現(xiàn)有隔離路基或孔洞情況存在時(shí)，則可以進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)，這種低強(qiáng)度混凝土也能夠被用于地下構(gòu)造，根據(jù)實(shí)際情況可以針對混凝土進(jìn)行關(guān)于密度、強(qiáng)度、彈性度等方面指標(biāo)設(shè)定，在幫助相關(guān)基礎(chǔ)進(jìn)行塑造與修整的同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化，且使用過程中不易產(chǎn)生收縮裂縫。以荷蘭的一座隧道工程為例，在該工程實(shí)際運(yùn)用中就曾采用低強(qiáng)度砂漿，其具體配比為：水泥 150kg/m3，砂 1080kg/m3，水 570kg/抽 3，超塑化劑6kg/m3，膨潤土35kg/m3，所制成砂漿抗壓強(qiáng)度為3.5MPa，彈性模量低于500Mpa。采用低強(qiáng)度砂漿，能夠進(jìn)一步降低造價(jià)。

1.3 輕質(zhì)混凝土

通過使用天然輕骨料，包括浮石、凝灰?guī)r等，以及工業(yè)廢料輕骨料、人造輕骨料等可以進(jìn)行輕質(zhì)混凝土配備。這種輕質(zhì)混凝土相對來說使用密度較小、強(qiáng)度較高，且耐溫、耐凍，實(shí)際運(yùn)用極為廣泛。通過使用一些工業(yè)廢渣以及煤礦、渣的煤矸石、粉煤灰等進(jìn)行輕質(zhì)混凝土在一定程度上可以節(jié)省開支，為建筑工程提供更為良好的資金保障。

輕質(zhì)混凝土的制備與使用不僅擁有著一定的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)還擁有良好的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，包括廢物利用的本質(zhì)，減少相關(guān)污染、促使城市和廠區(qū)得到更加良好的發(fā)展環(huán)境，減少堆積廢料占用的土地等，對于現(xiàn)實(shí)環(huán)境保護(hù)以及廢物利用存在著極高的價(jià)值。使用輕度混凝土在一定程度上不僅能夠滿足相關(guān)使用發(fā)展需求，同時(shí)也符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對于現(xiàn)代化社會(huì)和諧發(fā)展來說有著較大貢獻(xiàn)。

1.4 纖維增強(qiáng)混凝土

纖維增強(qiáng)混凝相較于撲通混凝土來說，擁有著較強(qiáng)的抗拉性能，同時(shí)延性也到了極大的提升，通過在混凝土中添加相關(guān)纖維材料，獲得纖維增強(qiáng)混凝土使得相關(guān)建筑事業(yè)得到了巨大發(fā)展，在現(xiàn)代化社會(huì)中纖維增強(qiáng)混凝土也在不斷的發(fā)展完善。目前來說，針對纖維增強(qiáng)混凝土的發(fā)展多種多樣，包括使用碳纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維等等，都在一定程度上促進(jìn)了纖維增強(qiáng)混凝土的發(fā)展。針對其使用性能以及相關(guān)程中結(jié)構(gòu)來說，鋼纖維混凝土得到了重要發(fā)展，其主要運(yùn)用于土木建筑工程的碳素鋼纖維以及用于耐火材料工業(yè)中的不銹鋼纖維。

1.5 自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土如字面意思所說，其使用不需要運(yùn)用機(jī)械輔助，能夠根據(jù)自身性能進(jìn)行混凝土密實(shí)效果?；炷恋牧鲃?dòng)性相對來說較高，但是仍然處于可以防止離析的狀態(tài)。自密實(shí)混凝土的制備方式可以分為以下三步：①組骨料的體積需要為固體混凝土體積的50%；②細(xì)骨料的體積需要為砂漿體積的40%；③再根據(jù)25%的比例將水與灰配置。完成之后進(jìn)行流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，確定最后比例，讓材料能夠獲得最優(yōu)組合。

2 配筋與增強(qiáng)材料

2.1 纖維筋的使用

相對來說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的配筋材料主要還是鋼筋，目前在發(fā)展研究中較為突出的是樹脂粘接的纖維筋，作為混凝土以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的非金屬配筋，經(jīng)常使用的有GFRP以及AFRP。即樹脂粘接的碳纖維筋、玻璃纖維筋以及芳綸纖維筋。

2.2 環(huán)氧樹脂涂覆鋼筋

在一些具有腐蝕性的環(huán)境中，則需要對鋼筋進(jìn)行必要材料填充，比如在海洋環(huán)境、冬季撒鹽的橋面等等，鋼筋銹蝕將會(huì)使得其耐久度快速下降，從而使得其使用壽命得不到保障。因此，為了使得鋼筋在特殊情況或環(huán)境下出現(xiàn)銹蝕，一種做法是運(yùn)用不銹鋼制造鋼筋，但是其建造價(jià)格相對較高，使用性價(jià)比不高。還有一種則是通過使用環(huán)氧樹脂涂覆鋼筋，將這種鋼筋作為表層，不僅能夠有效防止鋼筋銹蝕，還擁有較高的性價(jià)比。目前使用環(huán)氧樹脂涂覆鋼筋的做法在日本與美國較為廣泛。

3 結(jié)束語

混凝土是多種材料共同作用形成的，其具有多樣性與復(fù)雜性特征，使用性能與材料選擇存在著密切的關(guān)系，同時(shí)與相關(guān)施工技術(shù)以及環(huán)境等因素存在聯(lián)系。因此，研究與發(fā)展混凝土材料對于現(xiàn)代化混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展以及相關(guān)建造事業(yè)發(fā)展將會(huì)起到良好的推動(dòng)作用，進(jìn)而為我國社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。