浅谈土建工程新型混凝土材料的应用

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摘要:在现代的建筑中,混凝土对于建筑的质量起着关键的作用,本文针对于新型的混凝土材料做了探讨。 关键词:新型混凝土 土建工程 应用 混凝土造价较低,是土建工程结构中的首选材料,也是目前最常见的结构形式之一。广泛应用于工业与民用的土建工程、水利工程、地下工程等工程中。普通的混凝土材料是由胶结材料、细骨料、粗骨料和水按一定比例配制,经搅拌振捣成型,在一定条件下养护而成的具有一定强度特性的人工建筑材料。普通混凝土材料本身的耐久性不高,致使混凝土建筑工程的维修费用急剧增大,所以如何延长混凝土材料的使用寿命,提高混凝土的性价比,发展新型高性能的混凝土材料势在必行。 新型混凝土概述 混凝土技术发展已有170多年的历史,在缓慢的发展过程中,曾出现几次变革,那就是1919年发现了水灰比定理,1938年发现了引气剂,60年代初出现高效减水剂。目前,混凝土技术发展又处在一个变革时期。新型外加剂和胶凝材料的出现使既有良好的工作件,又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。 这种新型混凝土称为高性能混凝土,简称HPC。HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用。 20世纪80年代以来,一些发达国家相继研制成功高性能混凝土,使混凝土进入了高科技时代,日益受到国际材料界和工程界的重视。很多国家把HPC作为跨世纪的新材料加以研究与利用,使其成为当代混凝十研究和应用领域中的一个热点。HPC组成材料包括水泥、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂,其组成和配比要比普通混凝土复杂,要求也高得多。 HPC的优点: 1.由于HPC的高强(60Mpa~100MPa)和超高强(≥100MPa)特性,可使混凝土结构尺寸大大减少,从而减轻结构自重和对地基的荷载,并减少材料用镀,增加使用空间,大幅度的降低工程造价。 2.HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力,延长建筑物的使用寿命,减少维修费用及对环境带来的影响,具有显著的社会和经济效益。 二、高性能混凝土在建筑工程中的应用 (一)高性能混凝土特性 1.新拌混凝土的工作性。新拌混凝土的工作性是一个综合指标,如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性(坍落度20cm~25cm)及流动度经时损失小,以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平,即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比,HPC的组分复杂,多种掺合料与超塑化剂配合使用,其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂虽然对水泥浆有强的分散作用,减水率高达18以上,但并不能满足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此,必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂才能较全面满足HPC对工作性的要求。 2.硬化混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展,因此促进了高强HPC的研究和开发。在高层建筑中,混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来決定的。25~30层的建筑物要使用强度36MPa~42MPa的混凝土,30~35层要42MPa~48MPa,更高层的建筑就需要更高强的混凝土,如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以30~35层居多。因此,上述讨论的强度范围60MPa~120MPa的HPC 是目前研究和今后发展的方向,而大量使用的强度标号是C40 混凝土。在此情况下,配合比设计可以参照普通混凝土的方法,但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多,这是因为在设计配合比时,就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低,因而提高了混凝土抗裂缝能力,无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高,最终得到耐久性好的混凝土。 (二)新型混凝土材料的应用及发展 混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料,新型混凝土在实际土建工程中得到了越来越广泛的应用。尤其是在高层建筑、大跨度的桥梁、海上的采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。目前,全国很多研究单位不仅已经研制出了大掺量粉煤灰高性能混凝土、高流态自密实高性能混凝土、纤维增加高性能混凝土、轻骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土、港几与海门高性能混凝土、高抛纤维高性能混凝土等等,还制定出C30至C80的各种强度等级的高性能混凝土,研制出完备的混凝土耐久性检测设备,并且掌握了配套的施工成套技术和各种混凝土耐久性检测技术,开发出适应发展方向的商品混凝土。我国是生产和使用混凝土的大国,混凝土的质量在不断地提高,涉足新型混凝土的研究和应用还是近十年的事情。随着新型混凝土的优越性不断地得到认可,混凝土应用技术的进步,城市建设速度的加快,商品混凝土获得了迅速发展。现如今,商品混凝土在市场竞争中的唯一要求是在保证工作性、强度和耐久性的前提下使其成本和售价降到最低。 实际中的土木工程建设要求新型混凝土具有较大的流动性,以满足混合物集中搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程,甚至在浇注时可以流平。最终得到均匀稳定的混凝土材料。这些要求是普通混凝土难以满足的。相对于普通混凝土,新型混凝土的组分较为复杂。其中的关键技术是多种掺合料与超塑化剂的配合使用,必须将高效的减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等混合配比。组成的复合超塑化剂才能较全面的满足混凝土对工作性的要求。在此情况下,配合比的设计可以参照普通混凝土的方法,但是主要的组成材料和性能应满足新型混凝土的要求。新型混凝土可以比普通混凝土要耐久得多,因此在设计配合比时,就要考虑到耐久性的问题,特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小和水化放热低等。如今,我国高性能混凝土的研究、应用发展迅速。通过材料研究挑选、采用特殊工艺、制造出来的具有特殊结构与表面特性的新型高性能的混凝土,能减少环境的负荷,并能与生态环境相协调,从而为环保事业做出贡献,因此新型混凝土材料的发展前景被众多建筑人士所看好。新型混凝土材料应向着智能化、规模化、理论化、体系化和集成化的方向迅猛发展,以适应经济全球化的发展模式,促使我国建筑界得到更广阔的发展。 参考文献: 【l】刘大成 浅谈土建工程新型混凝土材料的应用Ⅲ 中国高新技术企业,2009(9) 【2】张鹏 新型混凝土材料在土木工程领域中的应用 邢台职业技术学院学报,2008,(2) 【3】侯典军 浅谈现代建筑物框架结构的设计问题 城市规划,2007(1)
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