高性能混凝土技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用初探

#/31和風(fēng)吹,防止混凝土的水分蒸發(fā),這樣高性能混凝土早期開裂就會(huì)得到有效的抑制。高性能混凝土摻加了粉的普通混凝土都得到了顯著降低,這對(duì)于大體積混凝土的溫控和防裂十分有利。國內(nèi)已有研究表明,對(duì)于外摻加40%粉煤灰的高性能混凝土,不管是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)還是在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下,其360d齡期的徐變度（單位徐變應(yīng)力的徐變值）均小于同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土,高性能混凝土徐度度僅為普通混凝土的50%左右。高性能混凝土長期的力學(xué)穩(wěn)定性要求其在長期的荷載作用與惡劣環(huán)境侵蝕下抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與彈性模量等力學(xué)性能保持穩(wěn)定。五、研發(fā)綠色高性能混凝土的必要性1990年美國首先提出了高性能混凝土，得到了世界各國和專家的認(rèn)可，法國政府組織包括政府研究機(jī)構(gòu)、高等院校、建筑公司等單位開展了高性能混凝土的研究。1996年,法國公共工程部和教育與研究部又組織了為期4年的國家研究項(xiàng)目“高性能混凝土2000",投入了600萬美元作為研究經(jīng)費(fèi)。1994年,美國聯(lián)邦政府16個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出了一個(gè)在基礎(chǔ)設(shè)施施工中應(yīng)用高性能混凝土的決議,并決定在10年投資2億美元進(jìn)行研究。綠色是綠色環(huán)保,人類社會(huì)越發(fā)展,對(duì)綠色環(huán)保的要求越迫切。國外有位學(xué)者寫一篇綜述，題為“昨天和今天的水泥，明天的混凝土〃，文中指出21世紀(jì)水泥工業(yè)應(yīng)改名為水硬性膠凝材料工業(yè),而且應(yīng)是一種綠色工業(yè)。水泥和混凝土堪稱為世界上耗用量最大的材料,在我國尤其如此。我國人多地少,資源缺乏,同時(shí)也是世界上能源消耗的大國，以水泥和混凝土為例,我國水泥的年產(chǎn)量大約9億噸，占世界水泥產(chǎn)量的三分之一,混凝土產(chǎn)量約12億m3,世界混凝土年產(chǎn)量大約30億m3,混凝土的大量使用，需要大量水泥,水泥的生產(chǎn)又極大地影響了環(huán)境,直接影響子孫后代的生活,所以綠色高性能的發(fā)展是事在必行。綠色高性能混凝土的研究與使用，即保護(hù)了環(huán)境,又提高了混凝土的性能。以粉煤灰為例,現(xiàn)已研發(fā)與使用的綠色高性能混凝土,絕大部分把粉煤灰作主要摻料,粉煤灰是工業(yè)廢料,如不很好利用,會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,在綠色高性能混凝土中采用粉煤灰，即解決了二次污染,又降低了混凝土的成本，同時(shí)提高了混凝土的性能,主要表現(xiàn)在提高了混凝土的耐久性和工作性?；炷恋脑u(píng)價(jià)已由高強(qiáng)度轉(zhuǎn)為高性能,高性能中耐久性是一個(gè)主要的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),混凝土不是一勞永逸的材料,它也是隨時(shí)間的增長、環(huán)境的影響和使用情況直接影響其使用壽命,一些發(fā)達(dá)國家面臨這個(gè)問題，我們國家也面臨同樣的問題。1991年美國在提交國會(huì)《國家公路與橋梁現(xiàn)狀》的報(bào)告中指出，為了修理或更換現(xiàn)已存在缺陷的橋梁,需投資91億美元如拖延維護(hù)進(jìn)程,費(fèi)用將增至1310億美元,美國每年用于混凝土維修的費(fèi)用大約300億美元。我國是發(fā)展中國家,在工程建設(shè)中基本沒有維修費(fèi)用,工程費(fèi)用主要在新建工程,建國以來,五、六十年代的工程量大,經(jīng)過幾十年的使用，可以說需維修的工程量肯定也是巨大的,費(fèi)用是驚人的，因此,站在歷史的角度,站在發(fā)展的角度,研究混凝土高性能的意義巨大。六、高性能混凝土的發(fā)展前景1997年3月的“高強(qiáng)與高性能混凝土〃會(huì)議上，吳中偉院士首次出“綠色高性能混凝土（GHPC）〃的概念，并指出：GHPC是混凝土的發(fā)展方向,更是混凝土的未來。提高混凝土的綠色度,可以節(jié)約更多的資源與能源,將對(duì)環(huán)境的破壞減到最小。人類已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì),混凝土應(yīng)該更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣摻和料,更多地節(jié)約水泥,有更高的強(qiáng)度和耐久性。高性能混凝土（HPC）具有下列特征：（1）更多地節(jié)約熟料水泥,降低能耗與環(huán)境污染；（2）更多地?fù)郊庸I(yè)廢料為主的細(xì)摻料；（3）更大地發(fā)揮混凝土的高性能優(yōu)勢(shì),減少水泥與混凝土的用量。因此，高性能混凝土本身就可成為綠色混凝土。事實(shí)上,許多工程如大體積水工建筑、基礎(chǔ)等對(duì)強(qiáng)度要求不高，但對(duì)耐久性、工作性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高要求，都應(yīng)采用HPC。例如日本跨海明石大橋基墩混凝土（50萬m3）要求高耐久性、高抗沖刷性與低升溫,而強(qiáng)度只要求20MPa,使用的就是摻加了復(fù)合外加劑與復(fù)合細(xì)摻料的HPC。由此可見,高性能混凝土并不一定強(qiáng)調(diào)高強(qiáng),我國目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和應(yīng)用。因此,傳統(tǒng)的GHPC的應(yīng)用范圍可以進(jìn)一步擴(kuò)大,可以將歐美對(duì)HPC強(qiáng)度的低限50MPa降低到C30左右,原則是只要不損害混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)與界面結(jié)構(gòu)等,保證混凝土具有良好的耐久性與體積穩(wěn)定性。納米混凝土、再生混凝土、免振搗自密實(shí)高性能混凝土等都是綠色高性能混凝土。綠色高性能混凝土已被廣泛應(yīng)用于市政工程、民用建筑和工業(yè)建筑,與普通混凝土相比,高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性，同時(shí)可以更多地利用工業(yè)廢渣與其它廢棄物，有良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保意義,因此,綠色高性能混凝土是混凝土的發(fā)展方向。隨著HPC的開發(fā)和應(yīng)用，建筑對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響正引起社會(huì)的關(guān)注。建筑物在建造和運(yùn)行的過程中需消耗大量的自然資源和能源,并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。有專家指出,作為建筑工業(yè)主要原料的水泥,實(shí)際上是一種不可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。因此,高性能混凝土的技術(shù)核心是在限制水泥用量以獲得混凝土高性能的同時(shí),堅(jiān)持其可持續(xù)性的發(fā)展原則。21世紀(jì)前后,吳中偉等提出了綠色混凝土的概念,在高性能混凝土的基礎(chǔ)上增加了三個(gè)含義:1）節(jié)約資源、能源;2）不破壞環(huán)境,更有利于環(huán)境;3）可持續(xù)發(fā)展,既要滿足當(dāng)代人的需求,又不危害后代人滿足其需要的能力。大力開展綠色高性能混凝土的研究和應(yīng)用高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優(yōu)良性能,對(duì)混凝土的發(fā)展將起重要作用，并為HPC的發(fā)展指明了非常明確的方向。七、結(jié)論探討了高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求和技術(shù)途徑，主要從原材料的選擇、配合比參數(shù)的合理確定等方面進(jìn)行了闡述。通過摻入礦物微細(xì)粉和高性能化學(xué)外加劑的技術(shù)途徑來配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生產(chǎn)成本，有利于高性能混凝土的推廣應(yīng)用。文中提出的設(shè)計(jì)方法具有準(zhǔn)確、簡捷、適用范圍廣與程序化的特點(diǎn)，采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性、力學(xué)性與耐久性。通過對(duì)高性能混凝土抗凍性能試驗(yàn)研究可得出以下結(jié)論,混凝土的抗凍性主要與所引入的空氣含量、氣泡的質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度和水膠比等因素密切相關(guān)，高性能混凝土的含氣量宜為2%?4%,這樣配制的混凝土具有200次以上的抗凍性能。高性能混凝土的抗凍性能與外加劑密切相關(guān)，外加劑的摻量存在一個(gè)最優(yōu)值，本試驗(yàn)中最優(yōu)摻量在0.95%?1.00%之間。如今我國HPC發(fā)展形勢(shì)一片良好，但是要使HPC在建筑工程中推廣使用還需一個(gè)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的過程。隨著我國建筑基礎(chǔ)建設(shè)的不斷增強(qiáng)，HPC必將成為新世紀(jì)的重要建筑工程材料。有關(guān)資料[12][13]顯示，我國的混凝土工業(yè)在污染防治與能源消耗控制方面與發(fā)達(dá)國家還存在著相當(dāng)?shù)牟罹?，還有許多艱巨的任務(wù)要完成。我們必須高度重視保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意義，堅(jiān)持科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略，全力發(fā)展綠色高性能混凝土。發(fā)展的過程必須有政府的控制管理和法律、法規(guī)的保障,必須有企業(yè)的自律和積極參與,必須有科技的投入和創(chuàng)新。有了這些，我們可以相信：混凝土的未來是綠色的。參考文獻(xiàn)：［1］廉慧珍，閻培渝．21世紀(jì)的混凝土與其面臨的幾個(gè)問題［2］張射墟，黃祖華.生態(tài)水泥的特性與應(yīng)用仃］.中國建材，2002,(1)：36－37［3］吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土加］.:中國鐵道，1999.［4］馮乃謙編著.高性能混凝土［M］.:，1996.［5］JGJ55-2011，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，，2011［6］鐘佳墻，劉凱等.11級(jí)粉煤灰在C80泵送大流動(dòng)性混凝土中的試驗(yàn)研究用］.第三屆全國商品混凝土大會(huì)論文集［C］,2006［7］杭美艷，趙根田，高春彥.用超細(xì)礦渣微粉配制C80混凝土的研究仃］.混凝土，2007:55-57［8］張傳倉，楊利民等.大體積混凝土測溫技術(shù)工程實(shí)踐應(yīng)用J］.混凝土，2007〔4〕:101-102［9］趙鐵軍.高性能混凝土的滲透性研究卬］.［博士學(xué)位論文］.：清華大學(xué)，1997［10］童良.混凝土中堿一一集料反應(yīng)研究出］.［博士后研究工作報(bào)告］.：清華大學(xué)，1996［11］吳中偉.高性能混凝土一一綠色混凝土J］.混凝土與水泥制品，2000，(1)：3－6［12］高長明，國際水泥工業(yè)最新技術(shù)進(jìn)展與預(yù)測J］.水泥技術(shù)，2005(3)：15－19［13］汪瀾.論水泥工業(yè)能源消耗控制戰(zhàn)略仃］.中國水泥，2006(10)：22－25致謝本論文從立題到