【《浅论高性能混凝土的研究与发展现状》8200字（论文）】.docx

浅析高性能混凝土的研究与发展现状目录1 .引言12 .高性能混凝土概述22.1 高性能混凝土的定义22.2 高性能混凝土与普通混凝土的共同点与不同点22.2.1 高性能混凝土与普通混凝土的共同点22.2.2 高性能混凝土与普通混凝土的不同点33高性能混凝土研究与应用现状33.1 高性能混凝土研究现状33.2 高强混凝土的工程应用现状44我国发展高性能混凝土存在的问题与建议54.1 原材料的选用和生产问题及解决措施54.2 混凝土的施工问题及解决措施643高性能混凝土的开裂问题75高性能混凝土未来展望75.1 绿色高性能混凝土75.2 不需养护85.3 裂缝自修复8结论9参考文献：9摘要：高耐久性、高工作性都是高性能混凝土所具备的优良的特性，当前高性能混凝土是世界上性特最全面的混凝土，尤其是被应用到桥梁、海港建筑、高层建筑等工程中去时。本文对高性能混凝土的定义及其与普通混凝土之间的相同与不同点进行了分析,结合具体案例分析了高性能混凝土研究与应用现状。指出我国发展高性能混凝土仍存在高性能混凝土的施工问题、原材料的选用和生产问题、高性能混凝土的开裂问题，在以后的发展过程高性能混凝土应趋向于绿色高性能混凝土、不需养护、裂缝自修复等方面及方向的发展及改进。关键词：高性能混凝土；研究；发展；展望1.引言在当代的建筑材料中，混凝土可以说是非常关键的,在人类的文明建设中，混凝土有着十分突出的贡献。当前，交通运输、土木建筑以及海洋开发是混凝土最常见的应用领域，另外，在航天工业方面也经常可以看见混凝土的身影。混凝土经历了100多年的发展和应用，在强度和性能方面得到了深入的发展。一般情况下，依据混凝土的性能和强度提升的过程，混凝土主要有普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土三类。高性能混凝土是在80年代和90年代初，一些基础上发展起来的一种新的混凝土结构耐久性设计理念的国家,其作为主要设计指标的耐久性，这种混凝土为基础设施项目提供100年的使用寿命的潜力。不同于传统的混凝土、高性能混凝土高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是混凝土最全面的性能，已被广泛应用于许多重要的项目，尤其是显示出独特的优越性在桥梁、高层建筑、港口建设等项目，在经济理性，期间有明显的环境条件、工程安全使用的适应性，因此世界各国学者所接受，被认为是未来混凝土技术的发展方向。2.高性能混凝土概述2.1 高性能混凝土的定义高性能混凝土(HighPerformanceConcrete,简称HPC)是近一、二十年才提出来的，据考证，混凝土的概念及对其的研究最早是由挪威学者在1986年提出来的,这之后欧美发达国家投入了大量人力与财力，对高性能混凝土的开发和研究更加深入和具体。对于高性能混凝土的定义，不同国家，或者是同一个国家的不同行业，对其的定义都不是完全一样。1998年混凝土协会(ACI)给高性能混凝土下了一个正式的定义，总体来说,混凝土的某些特性的制定是基于某一特定的环境和用途就是高性能混凝土。这里所指出的特性就是：振捣不离析，易于浇筑，早强，长期力学性能，密实性，抗渗性能，韧性，体积稳定性，水化温度，恶劣环境下的较长寿命。2.2 高性能混凝土与普通混凝土的共同点与不同点2.2.1 高性能混凝土与普通混凝土的共同点(1)高性能混凝土是一种以耐久性为主要设计指标，概念新颖的新型技术混凝土，是优化传统的混凝土和一些性能的现代混凝土技术显著提高，根据不同的用途，耐久性、强度、体积稳定性、经济性和施工的混凝土的性能重点保障。(2)使用的原材料仍然是水泥、砂、石、外加剂，但性能指标要求，且性能混凝土更严格。(3)生产过程是在宏观层面上的普通混凝土一致。2.2.2 高性能混凝土与普通混凝土的不同点(1)在普通混凝土基础很多活性混合材料,维修水平高于普通混凝土。高性能混凝土是混凝土的一种符合特定功能和均匀性。高性能混凝土的特点是为特定的应用环境要求。例如：强度好、体积稳定性、不离析、力学性能好、良好的韧性、使用寿命长等。因此，大量的活性掺合料应补充施工性能的改善。活性掺合料的量增加,而相应的固化过程中必须改进。(2)建设单位的管理水平高，而高性能混凝土施工过程控制应按IS09001标准严格操作。(3)普通混凝土的许多因素不是变得敏感,高性能混凝土是非常严格的原材料、配合比、生产工艺、搅拌和运输的维护方法，按照普通混原土生产观念不能适应要求。3高性能混凝土研究与应用现状3.1 高性能混凝土研究现状高性能混凝土的诞生和发展是工程发展的需要。在过去的10多年中，许多国家对高性能混凝土进行了大量的研究和开发。欧美等发达国家最早开始研究高性能混凝土，很明显，这些国家在HPe应用上也一直走在世界前列。其中，加拿大在大量高掺量粉煤灰混凝土应用的建设；英国、法国将HPC在英吉利海峡隧道的建设和机场的应用；德国CIlO高强混凝土中的应用已经相当熟练和建立相应的标准，这是世界上其他国家的,不是美国政府的2亿美元，支持基础设施建设的高性能混凝土中的应用。在中国高性能混凝土的研究起步比较晚。起初，它不是遍布全国，而是从一些科研机构和高等院校开始的。通过几年的努力,中国已经基本赶上了高性能混凝土的性能研究的世界。目前，高性能混凝土主要应用在我国，如超高层、高速铁路、跨海大桥等。为了促进和规范高性能混凝土的使用，近年来国家和工业界制定了相应的规范。早在2002年初，国家质量监督检验检疫总局建立GBt187362002高强高性能混凝土矿物掺合料的标准，中国建设标准化协会于2006年编制了CECS207-2006高性能混凝土应用技术规程。虽然高性能混凝土在我国的起步比较晚，但近些年来在我国经历了快速的发展，在国内的大跨桥梁、高层建筑、公路、海上建筑等建设中也得到了越来越多的应用。比如北京西客站，上海东方明珠电视塔，大跨桥梁上海大桥，首都机场新航站，京津塘高度公路等。对于高性能混凝土的研究各个国家的学者们都进行了大量的尝试,研究的成果主要涉及到高性能混凝土的原材料、作用机理、配合比设计、水胶比与强度的关系和如何应用推广等的方面。通过这些研究可以发现绿色高性能混凝土特征鲜明：1)强接口。低水胶比可以用来提高水泥强度和弹性模量，可以减小间隙和减小骨料与水泥浆体之间的弹性模量；减小界面水膜厚度，自由空间晶体生长得到抑制；在发生反应后掺入矿物掺合料和氢氧化钙，降低界面过渡层的孔隙率。2）加入足够的外加剂。绿色高性能混凝土的一个主要成分就是矿物掺合料。通过加入矿物掺合料，可以使中心效应、复杂的叠加效应、填料效应等效应良好。3）低水胶比。绿色高性能混凝土之所以能够保持较好的耐久性，前提条件之一就是低水胶比；4）环境友好型。绿色高性能混凝土可以节省水泥熟料，环境污染和能源消耗可以得到减少，处理工业废料的废渣得到增加，混凝土的高性能优势得到充分发挥，水泥和混凝土的用量得到减少。免振捣自密实混凝土是近十年来在日本发展和应用的一种现代混凝土技术。工程应用中较典型的是跨度为桥若叶（桥）由于自密实混凝土的施工，缩短建设周期20%o由于自密实混凝土在工程中的应用可以提高混凝土的质量，混凝土施工，改善作业环境，提高劳动生产率，加快施工进度的技术经济效果，以其优良的性能,引起了土木工程的广泛关注。3.2 高强混凝土的工程应用现状强度高、大的负荷能力、资源能源消耗和好的耐久性等都是高强混凝土所具备的优点，这些特点可以很好的满足大跨度和高层建筑以及土木工程重载的要求,在国内外的众多工程建设中都得到了非常广泛的应用。当前C80混凝土的强度等级在中国结构设计规范中是被允许使用的强度，国家标准中的“高强度混凝土技术规程（JGJt281-2O12）的最高强度的相关规定,普通混凝土原材料的使用可以在混凝土C120强度等级的实验室制备的可实现。混凝土结构在一些试点项目中也已经用一些ClOO混凝土强度等级进行了测试。C100高强混凝土倒入10层钢管混凝土柱8#建筑（A、B座）沈阳清华同方信息港。C100高强混凝土倒进了钢管混凝土柱在沈阳万鑫大厦地下室，从2层到8层。在我国的一些超高层建筑工程中已实际使用了C80高强混凝土，如云南第一高楼一一西山万达广场顺利完成北塔68层的C80机制砂自密实混凝土泵送,泵送垂直高度达301米,为西南地区泵送高度之最，同时也是云南省首例C80高强混凝土的成功工程应用。混凝土标号越高则强度越大，流动性就越差,凝固得越快。就好像把糯米团子'一口气吸到300多米的高空，本次施工对泵送技术、混凝土质量要求是很高的。中建西部建设云南公司于5个月前成立了专项科技攻关团队，通过上千次的试验论证中不断调整砂率、优化掺合料用量及调整泵送剂配方，解决了机制砂高强混凝土粘度大、粘聚性差等问题，做到“4小时能工作性能无劣化”，成功研制满足施工要求的理想“糯米团子云南公司“C80机制砂高强自密实混凝土的研制与应用”课题已申报云南省级科技成果鉴定，为云南地区高强高性能混凝土的研制和工程应用提供可以借鉴的先例，有效填补地区行业空白。重庆第一楼（高468米）一一重庆瑞安项目C80钢管自密实混凝土的质量性能符合设计标准和技术规范,属于优良等级。该项目二期工程所设计的塔楼外框柱为钢管（最大直径2.8米）C80混凝土柱。要在素有“火炉”之称的重庆夏季（室外气温已达摄氏34度）将混凝土垂直抛落高度达9米的C80高强混凝土浇筑成功，其技术开发和实际运用难度极高。对于混凝土高位抛落后的工作性能相关的问题,技术团队以欧洲的标准为基础做了借鉴，通过对自密实混凝土应用规程进行对比分析思考，从而在确立C80高抛自密实混凝土核心考核指标是离析率的同时,选用距重庆800公里之遥的洞庭湖畔天然河砂来有效改善本地机制砂的颗粒级配，在紧密堆积原理的基础上，开展混凝土专用外加剂配比设计与制备，并确保在其自密实性能提高均匀性的前提下实现C80。后者是水温度问题，以大量的矿物掺合料取代水泥为出发点，优质细矿渣粉和超细粉煤灰为主要技术组，最大限度地减少水泥用量，降低水的绝热温升。同时，技术团队通过生产、生产、组织和管理的精心策划和实施，共同生产系统，环环相扣地把好了从原材料温度、混凝土搅拌出机温度到运输、浇筑和养护等各个环节的关口,促使混凝土的内外温差及其浇筑性能全都达到了设计要求和性能指标。4我国发展高性能混凝土存在的问题与建议4.1 原材料的选用和生产问题及解决措施原材料的选择和质量如果出现问题，那么混凝土的性能就难以满足设计需求。首先是水泥的选择。水泥品种应选用波特兰水泥或普通波特兰水泥，水泥颗粒越细，需水量越大，混凝土坍落度损失越快。石膏在水泥不仅可以调节水泥的凝结时间和强度、流变性能和收缩的影响,所以水泥的比表面积和石膏水泥的影响,以及水泥与高效减水剂相容性,兼容性不好，不仅会影响减水剂的戒水率，更重要的是造成混凝土坍落度损失严重。二是外加剂。该外加剂能降低混凝土的温升，改善工作性能,改善后期强度，改善混凝土内部结构，提高混凝土的抗腐蚀性能，特别是对碱骨料反应的抑制作用。矿渣微粉的比表面积超过400m2kg,能充分发挥其活性，隆低水位；但比在较大的早期产生的水化热的地区，更不利于混凝土的温升和混合物变稠，不利于泵因此，矿渣粉的比表面积500m2kg大体积混凝土。粉煤灰的需水率应小于100%,燃烧损失量应小于3%,混凝土的耗水量随着粉煤灰掺量的增加而降低。粉煤灰和磨细矿渣均为双掺，当掺量相同时，混凝土强度随着粉煤灰和磨细矿渣比例的降低而增大。第三是建筑业和水工业中的骨料，即建筑骨料，称为建筑材料和运输，也称为集料。骨料是俗称建筑砂石。在中国混凝土生产水平大大限制了骨料的质量。由于传统观念的影响，人们都非常缺乏理解聚合。他们认为骨料混凝土填充，其质量是不重要的。只要多加水泥。这是一种错误的观念,在中国生产还很落后,