淺談新型混凝土材料在土木工程中的應(yīng)用

王旭

摘 要：在我國土建工程的施工中，混凝土材料屬于主要的工程材料?；炷敛牧现饕ù止橇?、細(xì)骨料、水和膠結(jié)材料，按照一定比例配置而成，通過攪拌及搗振成型侯，借助一定的養(yǎng)護(hù)工作使其形成有一定強(qiáng)度的人工建筑材料。本文擬對新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討，供參考。

關(guān)鍵詞：新型混凝土材料；土木工程；運(yùn)用分析

混凝土（三合土）作為一種傳統(tǒng)的建筑材料具有悠久的歷史。普通的混凝土材料系由膠結(jié)材料（石灰、水泥）、細(xì)骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所組成。在性能及其應(yīng)用與發(fā)展的普通混凝土基礎(chǔ)上，根據(jù)添加材料和施工工藝的不同，派生出名目繁多、性能特異、用途不一的新型混凝土，近些年來混凝土的性能研究不斷發(fā)展的同時(shí)，在普通混凝土相關(guān)基礎(chǔ)上依據(jù)施工工藝以及添加材料的不同具有更過性能的新型混凝土派生出來。

1.新型混凝土在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的必然性

新型混凝土可以說是傳統(tǒng)普遍的混凝土發(fā)展前提下進(jìn)行升級形成的。在傳統(tǒng)混凝土的構(gòu)成中，加入纖維、礦物質(zhì)、煤炭顆粒等等化學(xué)或非化學(xué)成分中的其中一種或者幾種搭配，都是制作新型混凝土的有效方式。新型的混凝土在環(huán)保節(jié)能等社會效益實(shí)現(xiàn)方面有著巨大的促進(jìn)作用，在降低土木工程項(xiàng)目主要經(jīng)營者的成本投資的經(jīng)濟(jì)效益上也有很大的貢獻(xiàn)，同時(shí)在提升新型混凝土在抗壓抗損傷方面的特質(zhì)優(yōu)勢。

隨著社會的快速進(jìn)步，人民的生活水平穩(wěn)步提升，對土木工程建設(shè)的質(zhì)量也提出了更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因此，新型混凝土的發(fā)展方向也逐步轉(zhuǎn)向具有更高強(qiáng)度、更有助于工作開展、和更能長期耐久、性能優(yōu)越等趨勢進(jìn)步。我國目前致力于建設(shè)社會主義和諧社會，經(jīng)濟(jì)的建設(shè)必然響應(yīng)資源節(jié)約型、環(huán)境保護(hù)型的號召。加之科技的不斷進(jìn)步，對材料的要求也越來越高，新型混凝土的出現(xiàn)是必然的。

2土木工程領(lǐng)域中新型混凝土材料的應(yīng)用分析

2.1高性能混凝土（簡稱HPC）

HPC的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：1.由于HPC的高強(qiáng)（60Mpa-100MPa）和超高強(qiáng)（≥IOOMPa）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(jià)；2.由于HPC具有高工作性，可以減輕施工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約施工能耗；3.HPC的高耐久性可增加對惡劣環(huán)境的抵御能力，延長建筑物的使用壽命，減少維修費(fèi)用及對環(huán)境帶來的影響，具有顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2活性微粉混凝土（Reactive Powder Concrete）

活性微粉混凝土（簡稱RPC）是一種超高強(qiáng)的混凝土，其立方體抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPa-8OOMPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)25MPa-150MPa，斷裂能可達(dá)30kJ/m，單位體積質(zhì)量為2.5t-3.0t/m。在普通混凝土基礎(chǔ)上制成RPC的主要措施有：1.減小顆粒的最大尺寸，改善混凝土的均勻性；2.使用微粉及極微粉材料，達(dá)到最優(yōu)堆積密度（packing density）；3.減少混凝土用水量，使用非水化水泥顆粒作為填料，以增大堆積密度；4.增放鋼纖維以改善其延性；5.在硬化過程中加壓及加溫，使其達(dá)到很高的強(qiáng)度。普通混凝土的級配曲線是連續(xù)的，而RPC的級配曲線是不連續(xù)的臺階形曲線，其骨料粒徑很小，接近于水泥顆粒的尺寸。RPC的水灰比可低到O.15，需加入大量的超塑化劑，以改善其工作度。RPC的價(jià)格比常用混凝土稍高，但大大低于鋼材，可將其設(shè)計(jì)成細(xì)長或薄壁的結(jié)構(gòu)，以擴(kuò)大建筑使用的自由度。目前，加拿大Sherbrook已設(shè)計(jì)建造了一座跨度為60m、高3.47m的B200級RPC的人行摩托車用預(yù)應(yīng)力桁架橋。

2.3纖維增強(qiáng)混凝土

鋼纖維混凝土采用常規(guī)的施工技術(shù)，其鋼纖維摻量一般為O.6%-2.O%。再高的摻量，將容易使鋼纖維在施工攪拌過程中結(jié)團(tuán)成球，影響鋼纖維混凝土的質(zhì)量。但是國內(nèi)外正在研究一種鋼纖維摻量達(dá)5%-27%的簡稱為S～CON的砂漿滲澆鋼纖維混凝土，它與普通鋼纖維混凝土相比，其特點(diǎn)是抗壓、抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度以及延性、韌性等有更大的提高。雖然SIFCON力學(xué)性能優(yōu)良，但由于其鋼纖維用量大、

在砂漿中鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)及網(wǎng)與網(wǎng)之間的骨架鋼筋（簡稱鋼絲網(wǎng)水泥）所做成的薄壁結(jié)構(gòu)，具有良好的抗裂能力和變形能力，在國內(nèi)外造船、水利、建筑工程中應(yīng)用較為廣泛。近年來，在鋼絲網(wǎng)水泥中又摻入鋼纖維來建造公路路面、漁船、農(nóng)船等，取得了更好的增韌、增強(qiáng)效果。

2.4自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土不需機(jī)械振搗，而是依靠自重使混凝土密實(shí)。該種混凝土的流動(dòng)度雖然高，但仍可以防止離析。配制這種混凝土的方法有：（1）粗骨料的體積為固體混凝土體積的50%；（2）細(xì)骨料的體積為砂漿體積的40%；（3）水灰比為0.9-1.0；（4）進(jìn)行流動(dòng)性試驗(yàn)，確定超塑化劑用量及最終的水灰比，使材料獲得最優(yōu)的組成。

這種混凝土的優(yōu)點(diǎn)有：現(xiàn)場施工無振動(dòng)噪音，可進(jìn)行夜間施工，不擾民；對工人健康無害；混凝土質(zhì)量均勻、耐久；鋼筋布置較密或構(gòu)件體型復(fù)雜時(shí)也易于澆筑；施工速度快，現(xiàn)場勞動(dòng)量小。

2.5智能混凝土

智能混凝土利用混凝土組成的改變，可克服混凝土的某些不利性質(zhì)。例如；高強(qiáng)混凝土水泥用量多，水灰比低，加入硅灰之類的活性材料，硬化后的混凝土密實(shí)度好。但高強(qiáng)混凝土在硬化早期階段，具有明顯的自生收縮和孔隙率較高，易于開裂等缺點(diǎn)。解決這些問題的一個(gè)方法是，用摻量為25%的預(yù)濕輕骨料來替換骨料，從而在混凝土內(nèi)部形成一個(gè)“蓄水器”，使混凝土得到持續(xù)的潮濕養(yǎng)護(hù)。這種加入“預(yù)濕骨料”的方法，可使混凝土的自生收縮大為降低，減少了微細(xì)裂縫的數(shù)量。

2.6碾壓混凝土

用于大體積的碾壓混凝土結(jié)構(gòu)施工的澆筑機(jī)具與普通混凝土不同，其平整使用推土機(jī)，振實(shí)用碾壓機(jī)，層間處理用刷毛機(jī)，切縫用切縫機(jī)。整個(gè)施工過程的機(jī)械化程度高，施工效率高，勞動(dòng)條件好，可大量摻用粉煤灰。與普通混凝土相比，澆筑工期可縮短1/3-1/2，用水量可減少20%，水泥用量可減少3O%-6O%。

碾壓混凝土的層間抗剪性能是其被用來修建混凝土高壩的關(guān)鍵。在公路、工業(yè)廠房地面等大面積混凝土工程中，采用碾壓混凝土，或者在碾壓混凝土中再加入鋼纖維，成為鋼纖維碾壓混凝土，則其力學(xué)性能及耐久性還可進(jìn)一步改善。

2.7其他混凝土

緊跟目前工業(yè)的快速發(fā)展，還出現(xiàn)了很多類的混凝土，比如：樹脂混凝土、耐磨混凝土、噴射混凝土、快硬混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、耐堿混凝土、瀝青混凝土、壓漿混凝土、水工混凝土等等。這樣新型的混凝土有著自身的獨(dú)特特性，且應(yīng)用在不同的工程當(dāng)中。

3 結(jié)束語

混凝土作為工業(yè)生產(chǎn)的重要材料，其獨(dú)特的基礎(chǔ)材料特性也使其在土木工程建設(shè)項(xiàng)目中得到了普遍的利用。新型混凝土已經(jīng)成為工程建設(shè)項(xiàng)目中的寵兒，當(dāng)然，在材料選擇中，要加強(qiáng)審核各種新型混凝土的特質(zhì)、考慮何種混凝土才是最適合該土木工程項(xiàng)目的材料，做出準(zhǔn)確的選擇，只有恰當(dāng)?shù)牟牧线x擇和控制，才能促進(jìn)工程的良性建設(shè)，才能提升題目工程的使用壽命玉質(zhì)量，最終促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會的穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：山東省單縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站）