淺談新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

王瑞 李福忠

1.廣東麥興建設(shè)工程有限公司 山東濟(jì)南 250000

2.山東億能工程設(shè)計有限公司 山東濟(jì)南 250000

近些年來，混凝土材料在項目建設(shè)中被廣泛的應(yīng)用，由于成本低廉的特性，也使得其成為了企業(yè)工程項目中首選的重要材料之一。此外，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的不斷增強(qiáng)，混凝土材料的種類也越來越多，其質(zhì)量和性能也在不斷地優(yōu)化，這也使得混凝土在工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍變得更加廣泛。

1 混凝土的基本概念

1.1 混凝土的概念

混凝土簡稱為砼，是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。通常情況下，土木工程施工過程中所使用的普通混凝土是指以水泥為主要膠凝材料，并與水、砂礫、石子等材料（必要時加入礦物摻合料以及化學(xué)外加劑）按照適當(dāng)比例配合，然后經(jīng)過攪拌、密實(shí)成型、養(yǎng)護(hù)硬化等步驟而形成的一種人造石材，因此也常被稱為三合土。另外混凝土的強(qiáng)度等級是以立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行劃分，我國將普通混凝土的強(qiáng)度等級劃分為14級，分別為 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C55、C60、C70、C75以及C80。目前，混凝土材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土木工程行業(yè)領(lǐng)域中，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、原材料豐富、強(qiáng)度高、耐久性好且具有良好的可塑性。而其缺點(diǎn)就在于混凝土自重大、屬于脆性材料[1]。

1.2 新型混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的必然性

現(xiàn)如今，隨著社會的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸上升，對土木工程建設(shè)的質(zhì)量也提出了更嚴(yán)格的要求，但是，傳統(tǒng)混凝土材料的性能與質(zhì)量已無法滿足工程項目的質(zhì)量與用戶的需求，為此，新型混凝土材料應(yīng)運(yùn)而生，它可以說是在傳統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級而形成的，但與傳統(tǒng)混凝土材料相比更加環(huán)保節(jié)能，對企業(yè)效益的發(fā)展也有著巨大的促進(jìn)作用，并且極大程度地提高了傳統(tǒng)混凝土原有的抗壓抗損優(yōu)勢。因此，在未來新型混凝土材料廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的趨勢是必然的[2]。

2 新型混凝土材料在土木工程中的應(yīng)用

2.1 活性微粉混凝土

該混凝土材料的強(qiáng)度極高，單位抗壓強(qiáng)度在200-800Mpa，抗拉強(qiáng)度為25-150Mpa。這種類型的混凝土容重為2.5-3t/m3。為了將普通混凝土轉(zhuǎn)化為活性微粉混凝土，首先必須降低粒徑的范圍，并提高混凝土的均勻性；其次，當(dāng)使用微粉和非常細(xì)小的粉末材料時，必須確保其堆積密度達(dá)到最優(yōu)；最后，在硬化的過程中，應(yīng)使用加壓和加熱等方法來增加混凝土的強(qiáng)度。普通混凝土的級配曲線是連續(xù)的，但是活性微粉混凝土的級配曲線不同，而且骨料粒的直徑較小，與水泥顆粒的大小差不多[3]。

2.2 智能型混凝土在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

所謂智能型混凝土并不是真的將傳統(tǒng)的混凝土材料改變成為具有智能化效果的工程材料，而是通過在傳統(tǒng)混凝土的組成成分中加入適當(dāng)比例的化學(xué)添加劑或某些智能性的添加劑，從而能夠在一定程度上提高混凝土的部分性能，并可以優(yōu)化其在土木工程建設(shè)過程中的應(yīng)用效果。目前，我國最成功的智能型混凝土材料就是具有凈化空氣、環(huán)境調(diào)節(jié)、綠色生態(tài)等性能混凝土材料，這種混凝土不僅能夠有效地減少鋼筋對環(huán)境的威脅和破壞，而且能夠?qū)崿F(xiàn)綠色環(huán)保、凈化空氣的效果[3]。

2.3 高性能混凝土

目前，高性能混凝土已得到了許多國家的重視，已作為一種新型材料進(jìn)行了深入的研發(fā)。高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在三個方面：①高性能混凝土具有重量上的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以減小混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸，而且可以減少地基的荷載和結(jié)構(gòu)自重，減少施工過程中使用的材料量，擴(kuò)大可用空間，節(jié)省整個項目的成本；②高性能混凝土在工作性能方面有很大的優(yōu)勢，可以減輕施工強(qiáng)度，簡化施工過程；③高性能混凝土的耐久性也極佳，能夠在惡劣的條件下保持優(yōu)良的性能，因此在建筑業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在使用階段無需花費(fèi)過多的維護(hù)成本，可以減少對周圍環(huán)境的影響，提高社會經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 碾壓混凝土

碾壓混凝土一般用于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)或公路路面等領(lǐng)域，并且這種類型的混凝土發(fā)展非常迅速。碾壓混凝土施工的機(jī)械化程度和施工效率較高，與普通混凝土相比，實(shí)際澆筑時間可減少近一半，耗水量也能減少20%；另外，水泥的用量可以減少30%以上。在混凝土高壩施工過程中，可以充分利用碾壓混凝土間層的抗剪特性[4]。

2.5 纖維混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用

纖維混凝土是我國專業(yè)研究人員受鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和特性的啟發(fā)而發(fā)明出的一種新型混凝土材料，其與鋼筋混凝土的區(qū)別就在于它采用鋼纖維、玻璃纖維、蘇倫纖維以及碳纖維等纖維材料來替代鋼筋作為混凝土材料的主要成分。以玻璃纖維混凝土為例，其主要結(jié)構(gòu)是由纖維束構(gòu)成，而纖維束又是由數(shù)千根細(xì)如發(fā)絲的玻璃纖維組成，因此這種混凝土材料的抗壓強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的鋼筋混凝土材料，而且成本也比鋼筋混凝土的價格要便宜一些。

2.6 纖維增強(qiáng)混凝土

在混凝土中加入纖維可有效解決混凝土抗拉強(qiáng)度和延性不理想的問題。在承重結(jié)構(gòu)中，鋼纖維混凝土的發(fā)展速度最快，應(yīng)用的范圍也最廣，廣泛用于土木工程項目中。如果纖維長度與長徑比在正常范圍內(nèi)，纖維產(chǎn)量通常為1%-2%。在這種情況下，與基礎(chǔ)混凝土相比，鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度可以提高至少40%，同時還可以提高抗彎曲強(qiáng)度。在纖維增強(qiáng)混凝土的彈性階段，其變形性能與基體混凝土沒有太大的區(qū)別，但可以提高其塑性變形的韌性[5]。

3 結(jié)語

作為土木工程施工的重要材料，混凝土因其特殊的材料性質(zhì)而在土木工程項目建設(shè)中被廣泛運(yùn)用。但是隨著時代的不斷發(fā)展，人們對工程項目的要求也越來越高，傳統(tǒng)混凝土材料的性能已無法滿足現(xiàn)代化建設(shè)的要求，因此，各種新型混凝土材料隨著專業(yè)人員的研究而相繼產(chǎn)生，這些新型材料對現(xiàn)代化的工程建設(shè)起到至關(guān)重要的作用，而企業(yè)只有對這些新型混凝土材料進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，才能夠有效地促進(jìn)工程項目的良好發(fā)展。