【正文】 . 9 6 高 性能混凝土的發(fā)展前景 .................................................................................................. 10 結(jié) 論 ........................................................................................................................................ 11 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 11 致 謝 ........................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ~ 1 ~ 第一章 引 言 從 1824 年波特蘭水泥發(fā)明開始，混凝土材料至今已有 100 多年的歷史，以水泥為膠結(jié) 材的混凝土也取得了具大的發(fā)展， 由普通混凝土向高性能混凝土發(fā)展。從 20 世紀(jì)以來，混凝土就己成為房屋建筑、橋梁、水利、公路等現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)首選材料，混凝土作為土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今我國每年混凝土用量約 109m3，并且隨著我國近年來工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，其用量將繼續(xù)快速增長。人類進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一種又一種新型混凝土涌現(xiàn)出來?；炷聊芊耖L期作為最主要的 建筑結(jié)構(gòu)材料，其本身必須具有高強(qiáng)度、高工作性、高耐久性等性能 ，因此高性能混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是混凝土的發(fā)展方向。 高性能混凝 土 (High Performance Concrete， HPC)是 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初，一些發(fā)達(dá)國家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計(jì)指標(biāo)，這種混凝土有可能為基礎(chǔ)設(shè)施工程提供 100 年以上的使用壽命。區(qū)別于傳統(tǒng)混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，在工程安全使用期、經(jīng)濟(jì)合理性、環(huán)境條件的適 應(yīng)性等方面產(chǎn)生了明顯的效益，因此被各國學(xué)者所接受，被認(rèn)為是今后混凝土技術(shù)的發(fā)展方向。 1 高性能混凝土產(chǎn)生的背景 和研究現(xiàn)狀 背景 當(dāng)代大跨、高層、海洋、軍事工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展對(duì)混凝土提出的更高的要求 。處在惡劣環(huán)境下既有建筑不斷劣化、退化導(dǎo)致過早失效、退役甚至出現(xiàn)惡性事故造成巨大損失的嚴(yán)重后果 。原材料生產(chǎn)、開采造成的生態(tài)環(huán)境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重影響進(jìn)一步發(fā)展的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)。這就要求混凝土不斷提高以耐久性為重點(diǎn)的各項(xiàng)性能 , 多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境 , 走可持續(xù)發(fā)展的道路 , 高性能混凝土 就是在這種背景下出現(xiàn)并逐步完善與發(fā)展的。 混凝土作為用量最大的人造材料，不能不考慮它的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。傳統(tǒng)混凝土的原材料都來自天然資源。每用 1t 水泥，大概需要 以上的潔凈水， 2t 砂、 3t 以上的石子；每生產(chǎn) 1t 硅酸鹽水泥約需 石灰石和大量燃煤與電能，并排放 1tCO2，而大氣中 CO2濃度增加是造成地球溫室效應(yīng)的原因之一。盡管與鋼材、鋁材、塑料等其它建 ~ 2 ~ 筑材料相比，生產(chǎn) 混 凝土所消耗的能源和造成的污染相對(duì)較小或小得多，混凝土本身也是 一種潔凈材料，但由于它的用量龐大，過度開采礦石和砂、石骨料已在不少 地方造成資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀。有些大城市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格的砂石。另一方面，由于混凝土過早劣化，如何處置費(fèi)舊工程拆除后的混凝土垃圾也給環(huán)境帶來威脅。 因此，未來的混凝土必須從根本上減少水泥用量，必須更多地利用各種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充分考慮廢棄混凝土的再生利用，未來的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高強(qiáng)都意味著節(jié)約資源。“高性能混凝土”正是在這種背景下產(chǎn)生的。 研究現(xiàn)狀 及發(fā)展方向 針對(duì) 混凝土的過早劣化，發(fā)達(dá)國家在 20 世紀(jì) 80 年代中期掀起了一個(gè)以改善混凝土材 料 耐久性為 主要目標(biāo)的“高性能混凝土”開發(fā)研究的高潮，并得到了各國政府的重視。從20 世紀(jì) 80 年代開始，各國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中逐漸突出了耐久設(shè)計(jì)的考慮，從只重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)向強(qiáng)度與耐久性并重。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 后代以后，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法成為土木工程領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。針對(duì)不同環(huán)境類別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并?jù)此估算結(jié)構(gòu)的使用壽命，成為發(fā)展和研究耐久性設(shè)計(jì)方法的主流。目前，高性能混凝土的發(fā)展有 以下幾個(gè)方向： (1)綠色高性能混凝土 水泥混凝土是當(dāng)代最 大宗的人造材料，對(duì)資源、能源的消耗和對(duì)環(huán)境的破壞 十分巨大，與可持續(xù)發(fā)展的要求背道而馳。綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較多的是粉煤灰混凝土，粉 煤 灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明顯降低混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土強(qiáng)度特別是后期強(qiáng)度。而且，節(jié)約水泥，減少環(huán)境污染，成為綠色高性能混凝土的代表性材料。 (2)超高性能混凝土 超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（ Reactive Powder concrete,RPC） ,其特點(diǎn)是高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度高達(dá) 300MPa，且具有高密實(shí)性，已在軍事、核電站等特殊工程中成功應(yīng)用。 (3)智能混凝土 智能混凝土 是在混凝土原有的組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料，對(duì)環(huán)境變化具有感知和控制的功能。隨著損傷自 診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的出現(xiàn)，為智能混凝土的研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 2 高性能混凝土的性能 研究 和應(yīng)用分析 高性能混凝土 的概念 高性能混凝土 是近 20余年發(fā)展起來的一種新型混凝土。歐洲混凝土學(xué)會(huì)和國際預(yù)應(yīng)力 ~ 3 ~ 混凝土協(xié)會(huì)將 HPC定義為水膠比低于 ；在日本，將高流態(tài)的自密實(shí)混 凝土（即免振混凝土）稱為 HPC；中國土木工程學(xué)會(huì)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將 HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。雖然在不同的國家，不同的學(xué)者或工程技術(shù)人員，對(duì) HPC的理解有所不同。比如美國學(xué)者更強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，歐洲學(xué)者更注重耐久性，而日本學(xué)者偏重于高工作性。但是他們的基本點(diǎn)都是高耐久性，這方面的認(rèn)識(shí)是一致的。 高性能混凝土 的性能 與普通混凝土相比， 高性能混凝土 具有如下獨(dú)特的性能： 。高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉的配合使用，能夠有效的減少用 水量，減少混 凝土內(nèi)部的空隙，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作 50～ 100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。 。坍落度是評(píng)價(jià)混凝土工作性的主要指標(biāo)， HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過程中， 高性能混凝土 粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性好。同時(shí)，由于 高性能混凝土 的水灰比低，自由水少，且摻入超細(xì)粉，基本上無泌水，其水泥漿的粘性大，很少產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。 。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料 ,強(qiáng)度受諸多因素的影響，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，對(duì)于普通混凝 土，隨著水灰比的降低，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，高性能混凝土 中的高效減水劑對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度降低混凝土單方 用水量。在 高性能混凝土 中摻入礦物超細(xì)粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，提高強(qiáng)度。 。 高性能混凝土 具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較