新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

張瑤瑤

鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（451150）

0 前言

土木工程在施工過(guò)程中涉及到很多環(huán)節(jié)，需要應(yīng)用多種類(lèi)型的混凝土材料?；炷潦┕け容^復(fù)雜，施工人員需要處理好各個(gè)工序相關(guān)的事項(xiàng)才能切實(shí)發(fā)揮混凝土材料應(yīng)有的價(jià)值。隨著施工水平的不斷提升，在土木工程領(lǐng)域混凝土材料的類(lèi)型更加多樣化。新型混凝土材料的研發(fā)和使用為土木工程施工提供了重要的材料支撐。加強(qiáng)新型混凝在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 新型混凝土材料的內(nèi)涵及在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的意義

新型混凝土材料是相對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土生產(chǎn)工藝而言的，是指在傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)工藝中通過(guò)增加化學(xué)或者非化學(xué)物質(zhì)成分，按照一定的比例添加相關(guān)的纖維、礦物質(zhì)或者煤炭顆粒等，從而完成混凝土材料的制備，實(shí)現(xiàn)新處理的材料總稱(chēng)。

在土木工程施工領(lǐng)域最常用的材料之一就是混凝土，混凝土材料的質(zhì)量及性能一定程度上影響整體土木工程施工的成效。所以加強(qiáng)混凝土材料的研發(fā)成為目前施工領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。在土木工程施工領(lǐng)域引入新型混凝土材料，一方面可以對(duì)傳統(tǒng)的混凝土施工工藝、材質(zhì)等進(jìn)行升級(jí)，更好地提升混凝土材料的性能，保障土木工程施工質(zhì)量。另一方面，和傳統(tǒng)的混凝土材料相比，新型混凝土材料具有更高的強(qiáng)度和耐久性、環(huán)保性，所以應(yīng)用新型混凝土材料有助于降低施工成本，提升施工效益，最大限度地減少對(duì)環(huán)境等帶來(lái)的不良影響，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益多贏[1]。

2 新型混凝土材料具體應(yīng)用

在土木工程施工過(guò)程中混凝土材料是非常重要的原材料，混凝土材料質(zhì)量、性能直接影響施工效能。

2.1 活性微粉混凝土的應(yīng)用

活性微粉混凝土是指具有超高強(qiáng)度的混凝土材料，具有超強(qiáng)的抗壓性能，抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為 200～800 MPa、25～150 MPa，并且斷裂、單位體積質(zhì)量可以分別達(dá)到30 kJ/m2、2.5～3.0 t/m3。想要打造活性微粉混凝土可以在一般混凝土材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到高效能要求，主要處理方式如下：

第一步是對(duì)顆粒進(jìn)行縮小化改良，不斷提升混凝土的均勻化水平，提高抗壓與抗拉能力等。第二步是在使用微粉、極微粉材料過(guò)程中保持堆積密度最優(yōu)化的原則進(jìn)行處理，提升材料的性能。第三步是采取相關(guān)的方式進(jìn)行鋼釬維增放處理，提升材料的延展性。第四步是加強(qiáng)水量的調(diào)控，盡量應(yīng)用非水化水泥顆粒填料劑進(jìn)行處理，不斷提升堆積密度。第五步是進(jìn)行硬化處理，利用升高溫度、增加壓力等方式不斷提升材料的強(qiáng)度[1]。

通過(guò)上述處理可以制備活性微粉混凝土材料，和常規(guī)的混凝土材料相比，活性微粉混凝土級(jí)配曲線(xiàn)不具備連續(xù)性，不能形成連續(xù)臺(tái)階形曲線(xiàn)，并且制備的材料骨料粒直徑與水泥顆粒尺寸差不多，比較小，可以滿(mǎn)足施工的要求。

2.2 高性能混凝土材料

高性能混凝土材料最早是從西方國(guó)家開(kāi)始研制并使用的。隨后越來(lái)越多的國(guó)家研究探索高性能混凝土材料。該類(lèi)材料與普通的混凝土材料相比，一方面具有更高的強(qiáng)度，通?？梢赃_(dá)到60 MPa，進(jìn)一步縮小了混凝土結(jié)構(gòu)的大小，從而減少了自身的負(fù)荷及對(duì)地基的壓力，節(jié)約了成本，提升了施工效能和使用空間。另一方面，該類(lèi)材料通常有助于減少人工作業(yè)的難度，提升施工效率，減輕工作負(fù)荷。

另外，該類(lèi)材料還具有較強(qiáng)的耐久性和良好的環(huán)境適用性，不斷提升施工質(zhì)量，降低后續(xù)維修等帶來(lái)的成本損耗，有助于減少對(duì)環(huán)境帶來(lái)的不良影響。所以多方面的優(yōu)勢(shì)有助于提高高性能混凝土材料的使用率。

值得注意的是高強(qiáng)混凝土雖然提高自身密實(shí)性，但是會(huì)導(dǎo)致防火性能下降，所以可以通過(guò)增加聚丙烯纖維的方式，進(jìn)一步提升高強(qiáng)混凝土材料的密實(shí)度與防火性能。

2.3 碾壓混凝土與纖維增強(qiáng)混凝土材料

碾壓混凝土主要在大體積混凝土結(jié)構(gòu)、大規(guī)模的機(jī)場(chǎng)、公路施工等領(lǐng)域比較常見(jiàn)。與常規(guī)的混凝土材料相比，碾壓混凝土通常需要配置專(zhuān)業(yè)的澆筑機(jī)具進(jìn)行輔助應(yīng)用，需要用推土機(jī)平整，碾壓機(jī)振實(shí)，刷毛機(jī)和切縫維護(hù)切縫，對(duì)機(jī)械化水平要求較高。在碾壓混凝土材料中加入粉煤灰等進(jìn)行融合處理[2]，可提高施工效率，縮短澆筑工期，又可減少水、水泥等的應(yīng)用，從而提高施工效益。

纖維增強(qiáng)混凝土中的纖維可改善混凝土的性能，提升其抗拉水平和延性能力。纖維增強(qiáng)混凝土可根據(jù)不同的纖維改良劑發(fā)揮不同的性能，如常見(jiàn)的鋼纖維混凝土主要應(yīng)用在土木工程施工中。在纖維增強(qiáng)混凝土制備的過(guò)程中要嚴(yán)格控制纖維的長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比、纖維摻量，從而確保纖維混凝土的抗拉、抗彎及抗剪水平。纖維增強(qiáng)混凝土在彈性階段的變形與常規(guī)的基體混凝土差距不大，但是在性能方面尤其是韌性方面纖維混凝土更具優(yōu)勢(shì)。

2.4 智能混凝土材料

智能混凝土材料主要是通過(guò)添加砂石、水及外加劑等成分調(diào)整常規(guī)混凝土材料的不良性能，更好地發(fā)揮混凝土材料的性能優(yōu)勢(shì)。如在高強(qiáng)混凝土材料中增加硅灰等活性材料可以提升混凝土密實(shí)度，為了確保在硬化前期高強(qiáng)混凝土材料性能不發(fā)生裂縫等問(wèn)題，可以通過(guò)增加預(yù)濕輕骨料等方式構(gòu)建混凝土內(nèi)部蓄水池，以便更好地提高混凝土材料的高效性，減少裂縫。

智能混凝土還可以通過(guò)添加一些功能性的材料，打造成綠色生態(tài)混凝土、凈化空氣混凝土、生物相容混凝土、光纖傳感混凝土等，更好地滿(mǎn)足施工多樣化的要求。

3 新型混凝土材料的應(yīng)用展望

隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提升，人們對(duì)土木工程施工要求不斷提高，對(duì)新型混凝土材料的開(kāi)發(fā)研究將更為關(guān)注。目前新型混凝土材料在研究使用等方面越來(lái)越受到青睞，新型混凝土材料的性能優(yōu)勢(shì)得到良好的體現(xiàn)，當(dāng)然也存在一些不足和短板。未來(lái)新型混凝土材料類(lèi)型將更加多樣化，在土木工程建設(shè)乃至其他領(lǐng)域的應(yīng)用也將更為廣泛，優(yōu)勢(shì)更加明顯。

新型混凝土材料的研發(fā)還需要廣大技術(shù)人員的積極努力，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上摸索創(chuàng)新，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能更好地提高材料質(zhì)量。所以一方面在新型混凝土材料的研發(fā)方面，技術(shù)人員可以不斷學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和做法，加強(qiáng)技術(shù)的引進(jìn)和現(xiàn)代化設(shè)備的購(gòu)置，更好地結(jié)合國(guó)情探索更多的新型混凝土材料，提高新型混凝土及其添加劑等輔助材料的綜合應(yīng)用成效。另一方面，要全面加強(qiáng)材料質(zhì)量管理，從生態(tài)環(huán)保的角度進(jìn)行新型混凝土材料的開(kāi)發(fā)研究，注重新工藝、新技術(shù)的探索，加強(qiáng)新型材料性能試驗(yàn)、材料質(zhì)量管控及材料應(yīng)用情況分析，從而更好地體現(xiàn)新型混凝土材料的經(jīng)濟(jì)性、高性能及生態(tài)性，更好地為土木工程領(lǐng)域發(fā)展提供強(qiáng)大的材料支撐。