高性能混凝土的研制與發(fā)展現(xiàn)狀

丁文廣

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，怎樣保證建筑工程質(zhì)量是工程長(zhǎng)久使用的關(guān)鍵，在土木工程建設(shè)中混凝土應(yīng)用廣泛，高性能混凝土技術(shù)正在快速發(fā)展，高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性優(yōu)良特性，應(yīng)用在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。本文對(duì)高性能混凝土的研制與發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；研制；發(fā)展現(xiàn)狀

一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)狀

隨著大跨、高層、海洋、軍事工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的要求越來(lái)越高，處在惡劣環(huán)境的的建筑會(huì)有劣化、退化導(dǎo)致的失效，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，尤其是現(xiàn)狀砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重的影響混凝土的使用，為了提高混凝土的耐久性，多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施?；炷磷鳛槿嗽觳牧希瑧?yīng)考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，混凝土的配比原料需要大量的水、砂、石、電能，而且需要排放出大量的二氧化碳。雖然比其他建筑材料比造成的污染比較小，但是由于用量很大，過度的開采礦石和砂、石骨料造成資源破壞。

1.綠色高性能混凝土

水泥混凝土是人造材料，對(duì)資源、能源的消耗對(duì)環(huán)境的影響很大，綠色高性能混凝土是粉煤灰混凝土，與過去混凝土比很大程度提高工作性能，降低混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土的強(qiáng)度，節(jié)約水泥，減少污染。

2.超高性能混凝土

超高性能混凝土活性粉末混凝土的特點(diǎn)就是高強(qiáng)度，具有高密實(shí)性，是軍事、核電站等特殊工程的應(yīng)用。

3.智能混凝土

智能混凝土是在原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性材料，隨著損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土等出現(xiàn)，為智能混凝土的研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)研究奠定基礎(chǔ)。

二、高性能混凝體的使用與性能分析研究

1.高性能混凝土耐久性更強(qiáng)

與一般的混凝土進(jìn)行比較，筆者發(fā)現(xiàn)高性能混凝土擁有更為優(yōu)秀的耐久性。一般來(lái)說(shuō)，決定混凝土耐久性的重要參考指標(biāo)是混凝土的抗?jié)B性能，而抗?jié)B性能又和混凝土內(nèi)沙石的緊密程度以及混凝土當(dāng)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有直接的關(guān)系。因?yàn)樵诟咝阅芑炷羶?nèi)，添加有高效減水材料，這讓高性能混凝土擁有遠(yuǎn)低于一般混凝土的水膠比。在高性能混凝土當(dāng)中的水泥完全水化以后，混凝土內(nèi)部毛細(xì)水的量會(huì)變的極少，混凝土中的空隙變得更加細(xì)化，直接的結(jié)果就是其密實(shí)程度的大幅度上升。再有就是高性能混凝土中添加有一定量的礦物質(zhì)細(xì)粉，這些礦物質(zhì)細(xì)粉能讓混凝土內(nèi)的縫隙寬度顯著降低，并且改變混凝土中沙石的孔結(jié)構(gòu)。通過觀測(cè)，筆者發(fā)現(xiàn)在高性能混凝土當(dāng)中，因?yàn)榈V物質(zhì)細(xì)粉的加入，在混凝土當(dāng)中空隙的數(shù)量得到了大幅度降低，并且讓混凝土的抗裂能力能到了很好的強(qiáng)化。上述辦法能夠讓混凝土的抗老化、抗堿集料、抗凍融、抗酸腐蝕性能都得到明顯加強(qiáng)，高效減水劑與礦物質(zhì)細(xì)粉進(jìn)行搭配運(yùn)用，能夠強(qiáng)化混凝土多方面的綜合性能，由此使得混凝土的耐久性顯著提高。保守估計(jì)，高性能混凝土的使用壽命至少在70-100年以上。

2.高性能混凝土擁有更好工作性

混凝土質(zhì)量的重要檢測(cè)指標(biāo)還有坍落度，HPC的坍落度的控制能力優(yōu)秀，在震蕩的過程之中，筆者發(fā)現(xiàn)高性能混凝土擁有較強(qiáng)的粘性，并且在混凝土當(dāng)中的粗骨料的下沉速度極低。在震蕩時(shí)間相同的情況下，若混凝土中粗骨料的下沉速度越低，則代表混凝土擁有越好的均勻性與穩(wěn)定性。并且，因?yàn)楦咝阅芑炷林械暮枯^低，因此造成了混凝土中擁有較低的水灰比，混凝土中自由水含量很低。同時(shí)添加超細(xì)粉，所以在高性能混凝土當(dāng)中，一般不會(huì)產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，在水泥將當(dāng)中也擁有較強(qiáng)的粘性，基本不會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象。

高性能混凝土還擁有很好的流變學(xué)性能，混凝土因?yàn)楦吡鲃?dòng)性、不離析、不泌水，在進(jìn)行施工的過程中混凝土能夠始終保持其均勻性與密實(shí)性，針對(duì)在施工過程當(dāng)中的特殊位置，例如梁柱接頭的鋼筋密集分布區(qū)域等。還能夠使用高性能混凝土當(dāng)中的自流密實(shí)成型混凝土，以此對(duì)該連接處的穩(wěn)定性與密實(shí)性進(jìn)行強(qiáng)化，降低相關(guān)技術(shù)施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約在進(jìn)行工程施工過程當(dāng)中的人力資源消耗。

3.高性能混凝土擁有更好的強(qiáng)度

混凝土其實(shí)是一種非均勻分布的建筑材料，所以混凝土自身的強(qiáng)度，會(huì)因?yàn)楹芏嗟脑蚨a(chǎn)生影響。其中，影響混凝土強(qiáng)度的最為主要的原因就是水灰比。針對(duì)普通的混凝土來(lái)講，隨著其內(nèi)部水灰比的降低，混凝土本身的抗壓能力就會(huì)得到大幅度的提高。而高性能混凝土當(dāng)中所添加的高效減水劑能夠?qū)炷廉?dāng)中的水泥起到強(qiáng)分散的作用，并且高效減水劑還可以增強(qiáng)混凝土本身的減水率，所以在配置高性能混凝土的過程當(dāng)中，其用水量會(huì)得到極大程度的減少。而在高性能混凝土中添加適量的礦物質(zhì)超細(xì)粉，又可以把混凝土當(dāng)中水泥顆粒之間的微小縫隙進(jìn)行填充，有效改良混凝土的原有界面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性，由此達(dá)到大幅度強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度的目的。高性能混凝土還擁有極佳的韌性、優(yōu)秀的體積穩(wěn)定性與長(zhǎng)時(shí)間的力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以高性能混凝土因?yàn)槠涓唔g性的特點(diǎn)，在面對(duì)地震等突發(fā)事件時(shí)，能夠有效抵抗地震所帶來(lái)的疲勞荷載、沖擊荷載與地震荷載。高性能混凝土的韌性強(qiáng)化可以依靠在混凝土中使用高性能纖維混凝土等辦法進(jìn)行混凝土韌性性能的強(qiáng)化。高性能混凝土能夠有優(yōu)良的初期抵抗開裂的性質(zhì)源自于其混凝土本身?yè)碛袠O佳的體積穩(wěn)定性，因?yàn)闇夭畹淖兓?，高性能混凝土不?huì)產(chǎn)生過大的形變，即使產(chǎn)生應(yīng)變也只是自身的收縮變形。盡管高性能混凝土已經(jīng)擁有了極低的水灰比，但若在高性能混凝土當(dāng)中再摻入增粘劑與新型高效減水劑，以此最大程度減少混凝土的用水率，杜絕混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象。在施工工程進(jìn)行混凝土澆筑并搗實(shí)完成之后，立刻使用濕草簾或者濕布加附在混凝土上進(jìn)行覆蓋保養(yǎng)，最大程度降低太陽(yáng)照射和風(fēng)吹，減少因?yàn)樯鲜鲈蚨纬傻母咝阅芑炷廉?dāng)中的水分的蒸發(fā)。通過這個(gè)辦法，高性能混凝土在施工過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的早期開裂這一現(xiàn)象的發(fā)生概率就會(huì)大大降低，高性能混凝土中增添了超細(xì)粉的普通混凝土的開裂可能會(huì)得到明顯的降低。

4.高性能混凝土擁有優(yōu)秀的體積穩(wěn)定性

高性能混凝土擁有優(yōu)秀的體積穩(wěn)定性，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在混凝土早期的硬化過程當(dāng)中，產(chǎn)生的水化熱能量很低，因此高性能混凝土不會(huì)產(chǎn)生過大的形變。并且在高性能混凝土完全硬化之后，也不會(huì)產(chǎn)生過大的收縮變形。

結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施不斷增加，高性能混凝土的市場(chǎng)需求量巨大，本文對(duì)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求和技術(shù)途徑進(jìn)行探討，設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確、簡(jiǎn)捷、適用范圍廣及程序化特點(diǎn)的混凝土，這種混凝土具有良好的工作性、力學(xué)性和耐久性，使其被人們廣泛的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁大鈞.高性能商品混凝土及其在工程中的應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]曹輝；低溫高性能混凝土性能與應(yīng)用研究[D]；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）；2009年

[3]初少鳳；施養(yǎng)杭；；高性能混凝土的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]；低溫建筑技術(shù)；2007年06期