新型混凝土的研究及我國混凝土技術(shù)進(jìn)展

魏冰 趙康 趙一婧

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)對混凝土的需求量迅速增加?，F(xiàn)如今我國每年用于房屋、公路、鐵路、橋梁和港口等工程和基礎(chǔ)建設(shè)的混凝土用量約40億立方米，混凝土的研究生產(chǎn)和應(yīng)用取得了長足的進(jìn)步，但仍存在著諸多待改進(jìn)的問題。比如強(qiáng)度、抗壓性能、抗?jié)B的研究以及混凝土的回收利用等問題。其中對混凝土的強(qiáng)度問題研究是當(dāng)中的一個(gè)重要課題。采用天然細(xì)集料，摻加高達(dá)60%的外摻料，在熱水養(yǎng)護(hù)和高溫養(yǎng)護(hù)條件下成功地制備出高抗壓強(qiáng)度達(dá)200MPa抗折強(qiáng)度為50MPa的超高性能混凝土材料;同時(shí)系統(tǒng)研究了不同養(yǎng)護(hù)制度下超高性能混凝土力學(xué)性能的發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明：用這種超高性能混凝土制作的構(gòu)件具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌性、使用安全方便造、價(jià)低廉的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土;外摻料;強(qiáng)度

Abstract：With the accelerated process of urbanization，the demand for concrete is increasing rapidly.Now in our country every year for housing，engineering and foundation construction of highways，railways，bridges and ports consumption of concrete is about 40 billion cubic meters，production and application of concrete made great progress，but there are still mang problems to be improved.Such as strength，compressive strength，anti-permeability and recycling of concrete.The research on concrete strength is one of the important topics in the study.Using the mineral admixtures substitute up to 60% cement by weight to make ultra-high performance concrete.The specimens were cured under two conditions.The compressive strength and flexural strength were measured in different curing conditions.The test result show that the concrete with 60%（A+B+C）total substitution has the best mechanic properties（the compressive strength is up to 200MPa，flexure strength reach 50MPa）.The test results indicate that the cover plate of well has excellent properties and significantly and economic efficiency.

Keywords：filaments of steel concrete ? mineral admixtures ? strength

1 鋼纖維混凝土

近年來，國內(nèi)外都非常重視水泥混凝土的高性能化、高強(qiáng)化、多功能化和綠色化。先進(jìn)工業(yè)國家如美國、加拿大、日本、印度及歐美諸國先后投入巨資建立先進(jìn)的水泥基材研究中心、高性能混凝土研究網(wǎng)或開展水泥材料的基礎(chǔ)研究。日本在80年代后期研制開發(fā)了C60～C80的高強(qiáng)混凝土，并重視其施工性能，特別是高流動(dòng)性，要求混凝土澆筑后不振或微振，其免振自實(shí)混凝土用量超過80萬立方米。

我國“九五”期間對“重大工程混凝土安全性能”開展了研究，隨后又開展了高性能混凝土、機(jī)敏水泥基材等一系列的研究，形成了一些新概念，也通過工程應(yīng)用積累了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

在高性能混凝土方面，C50～C60的高強(qiáng)高性能混凝土已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如上海金茂大廈、北京新世紀(jì)飯店等都采用了C60的高強(qiáng)混凝土。上海國際大廈、北京海洋館等已經(jīng)用上了C80的混凝土，而國家大劇院部分鋼管柱的混凝土強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了C110。雖然在不少工程上使用了C60以上的混凝土，但應(yīng)用技術(shù)還并不成熟，還面臨著材料和工程方面的許多難題。

在輕集料混凝土方面，我們已經(jīng)在永定新河大橋引橋、北京健翔橋擴(kuò)建、新盧溝橋改造、武漢蔡甸漢江大橋橋面鋪裝、北京新保利大廈等工程中采用了輕集料混凝土。雖然輕集料混凝土在我國已有近50年的應(yīng)用歷史，但仍然面臨著分層離析、泵送、抗裂和抗凍融等一系列問題，這些問題影響和限制了輕集料混凝土應(yīng)用的進(jìn)一步擴(kuò)大和發(fā)展。

活性粉末混凝土是一 種超高性能混凝土，自1993年由法國Bouygues公司首次研制成功以來已經(jīng)成功用于許多重大工程?？v觀國外生產(chǎn)RPC所用的配方，發(fā)現(xiàn)其活性細(xì)粉主要是水泥、硅灰和石英粉，其中硅灰摻量達(dá)到25%以上，石英粉達(dá)30%以上，細(xì)集料采用磨細(xì)石英砂，其生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜，成本高、能耗大。近年來，我國對活性粉末混凝土雖也開展了一些初步研究工作，但都局限于其力學(xué)性能的研究，且在RPC材料組成和制備工藝上均沿用國外技術(shù)，其昂貴的成本和成型工藝的復(fù)雜性影響了這一超高性能混凝土材料在我國的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

結(jié)合我國國情，本文以天然細(xì)集料和外摻料替代國內(nèi)外RPC材料中的石英粉和硅灰制備出超高性能混凝土材料，首先研究了其力學(xué)性能的發(fā)展規(guī)律，并對這種超高性能混凝土用于市政工程井蓋的可行性進(jìn)行了研究。

2 混凝土抗?jié)B

從20 世紀(jì)80 年代起，人們重新對混凝土抗?jié)B性能產(chǎn)生興趣，是由于混凝土的耐久性問題日益為人們所關(guān)注?；炷恋哪途眯裕c水和其它有害液體、氣體向其內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)量、范圍等有關(guān)，因此抗?jié)B性能高的混凝土，其耐久性就好。近年來，高性能混凝土的概念大有取代高強(qiáng)混凝土概念的趨勢[2]，因?yàn)槿藗冋J(rèn)識(shí)到強(qiáng)度這一單一的指標(biāo)并不足以揭示結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)。高性能混凝土首先要求是耐久性有保證的混凝土。正是因?yàn)樯婕暗挠绊懸蛩靥啵囼?yàn)耗功耗時(shí)，因此，目前人們在這方面獲得的研究成果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意，有必要在這方面進(jìn)一步深入進(jìn)行研究。本文正是針對上述問題，分析了混凝土的抗?jié)B性能的主要影響因素，并且介紹了研究現(xiàn)狀。

總結(jié)如下：

（1）目前各種試驗(yàn)測試方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，不存在某種方法絕對強(qiáng)于另一種方法的說法。近年來，國外在一項(xiàng)研究中同時(shí)進(jìn)行水滲透性、氯化物滲透性、空氣滲透性測試、然后分別討論試驗(yàn)結(jié)果的情況增多，可以認(rèn)為這是一種趨勢;

（2）由于高效減水劑等的廣泛應(yīng)用，混凝土水灰比趨低，混凝土在服役初期其抗?jié)B性能往往是有保障的?；炷恋目?jié)B性能研究應(yīng)該進(jìn)一步關(guān)注荷載作用和微裂紋擴(kuò)展的影響;在研究材料組分、尤其是比較傳統(tǒng)的組分對抗?jié)B性能的影響時(shí)，也要更多地結(jié)合時(shí)間因素和服役環(huán)境來考慮才更有意義;總之，考慮混凝土在服役環(huán)境中抗?jié)B性能的劣化，是混凝土抗?jié)B性能研究的一個(gè)發(fā)展方向。對于混凝土孔結(jié)構(gòu)對抗?jié)B性能的影響問題，如果與適合于描述雜亂無章事物的分形幾何理論進(jìn)行結(jié)合，可能獲得進(jìn)展;

（3）應(yīng)該建立抗?jié)B性能指標(biāo)與耐久性指標(biāo)之間的聯(lián)系，為用抗?jié)B實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)評價(jià)混凝土耐久性提供依據(jù)。

3 總結(jié)

總結(jié)各種結(jié)構(gòu)形式的混凝土都具有普通混凝土不具有的優(yōu)點(diǎn)，也是工程界和學(xué)術(shù)界所期望的，但是不管是哪種結(jié)構(gòu)形式的混凝土還是哪種理論都有應(yīng)用局限性，還有待更進(jìn)一步的研究和探討，使其在民用建筑樓地面、公路路面、預(yù)制構(gòu)件、水利工程、機(jī)場跑道和停機(jī)坪、隧道以及各種構(gòu)筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)和保護(hù)方面得到更廣闊的發(fā)展和應(yīng)用。

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