试论高性能混凝土及其在工程中的应用(一)

试论高性能混凝土及其在工程中的应用

摘要

本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，由于影响高性能混凝土性能的因素很多，本文结合工程实践应用，从原材料、配合比设计、生产施工技术等技术环节出发，初步探讨了高性能混凝土的配制施工技术，探讨研发绿色混凝土的必要性，并对高性能混凝土的发展趋势作出展望。

关键词:高性能混凝土,原材料,配合比,质量控制,绿色混凝土

目  录

引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„                        1        

一、高性能混凝土产生的背景和研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„„          1  

    (一)背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„                        1

    (二)研究现状及发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„           2 

二、高性能混凝土的性能研究和应用分析„„„„„„„„„„„„„„„„           4  

    (一)高性能混凝土的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„           4 

    (二)高性能混凝土的性能特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„              5

三、高性能混凝土质量与施工控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„               7  

    (一)高性能混凝土原材料及其选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          7 

    (二)高性能混凝土的配合比设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          10 

      1、高性能混凝土配制目标和影响因素„„„„„„„„„„„„„          10  

      2、高性能混凝土配合比设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          12 

      3、高性能混凝土配合比参数的选择„„„„„„„„„„„„„„„          13  

    (三)高性能混凝土的施工控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          15 

四、高性能混凝土的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          18 

    (一)高耐久性能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„           18 

    (二)高工作性能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„          19 

   （三）其他„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„           19 

五、研发绿色高性能混凝土的必要性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„            20 

六、高性能混凝土的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„             21

七、高性能混凝土的发展前景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„             24

八、结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„                 26 

九、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„                27

    

高性能混凝土技术发展与应用初探

  

引 言

  高性能混凝土（HPC）是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，利用现代混凝土技术配制的一种新型高科技混凝土。它以高性能为主要设计指标，具有高耐久性、高强度和高工作性能。流动性强，凝聚力强，倾倒能力强。总之，它是一种高科技混凝土。高性能混凝土以其高耐久性、高工作性、高强度等特点而进入人们的视野。

一、高性能混凝土产生的背景和研究现状

（一）背景

    传统的混凝土已有近200 年的历史，是近代使用最广的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。据不完全统计，世界水泥产量已超过13亿吨，折合混凝土不少于40亿立方米。水泥混凝土与其他常用建筑材料如钢铁、木材、塑料等相比，生产能耗低、原料来源广、工艺简单，因而生产成本低，并具有耐久、防火、适应性强、应用方便等特点。近百年来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。30年代平均为10 MPa，50年代约为20 MPa，60年代约为30 MPa，70年代已上升到40 MPa，发达国家越来越多地使用50 MPa以上的高强混凝土[[1] 廉慧珍，阎培渝．21世纪的混凝土及其面临的几个问题][1]。

随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土结构以及用于恶劣环境的主要混凝土结构，如高层建筑，正在得到发展。跨海大桥、海底隧道、海洋石油平台、核反应堆、有毒有害废物处理工程等的建设正在增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣，养护难度大，所以对混凝土的要求不仅施工性能好，在浇筑时尽量无缺陷，而且具有良好的耐久性，使用寿命长。

混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1tCO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。实践证明绿色混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题，是保护生态环境，实现零污染最为有效的途径。[2]

因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用工业废料作为其原材料；必须充分考虑废混凝土的回收利用，未来的混凝土必须是高性能，特别是耐用性。经久耐用，强度高，节约资源。正是在这种背景下，产生了“高性能混凝土”。