淺析土建工程新型混凝土材料的應(yīng)用.doc

淺析土建工程新型混凝土材料的應(yīng)用海通建設(shè)集團(tuán) 陳飛普通的混凝土材料系由膠結(jié)材料（石灰、水泥）、細(xì)骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所組成。在性能及其應(yīng)用與發(fā)展的普通混凝土基礎(chǔ)上，根據(jù)添加材料和施工工藝的不同，派生出名目繁多、性能特異、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝為例，探討了其在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。 一、高性能混凝土（High Performance Concrete）概述 混凝土技術(shù)發(fā)展已有170多年的歷史，在緩慢的發(fā)展過程中，曾出現(xiàn)幾次變革，那就是1919年發(fā)現(xiàn)了水灰比定理，1938年發(fā)現(xiàn)了引氣劑，60年代初出現(xiàn)高效減水劑。目前，混凝土技術(shù)發(fā)展又處在一個變革時期。新型外加劑和膠凝材料的出現(xiàn)使既有良好的工作性，又有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性能的混凝土的生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。這種新型混凝土稱為高性能混凝土（High Performance Concrete），簡稱HPC。HPC的應(yīng)用將對混凝土建筑施工技術(shù)和混凝土結(jié)構(gòu)性能起重要作用。因此，美國、日本、英國、法國、加拿大、挪威等國都將HPC作為跨世紀(jì)的新材料，投入大量人力物力進(jìn)行研究和開發(fā)。 20世紀(jì)80年代以來，一些發(fā)達(dá)國家相繼研制成功高性能混凝土（以下稱HPC），使混凝土進(jìn)入了高科技時代，日益受到國際材料界和工程界的重視。很多國家把HPC作為跨世紀(jì)的新材料加以研究與利用，使其成為當(dāng)代混凝土研究和應(yīng)用領(lǐng)域中的一個熱點(diǎn)。 HPC組成材料包括水泥、粗細(xì)集料、多種礦物摻合料、水和超塑化劑，其組成和配比要比普通混凝土復(fù)雜，要求也高得多。 HPC的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在： 1由于HPC的高強(qiáng)（60Mpa100MPa）和超高強(qiáng)（IOOMPa）特性，可使混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大大減少，從而減輕結(jié)構(gòu)自重和對地基的荷載，并減少材料用量，增加使用空間，大幅度的降低工程造價。 2由于HPC具有高工作性，可以減輕施工勞動強(qiáng)度，節(jié)約施工能耗。 3HPC的高耐久性可增加對惡劣環(huán)境的抵御能力，延長建筑物的使用壽命，減少維修費(fèi)用及對環(huán)境帶來的影 響，具有顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。 二、高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用 為了分析高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用，筆者首先從高性能混凝土的特性來了解高性能混凝土。 （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個綜合指標(biāo)，如流動性、可泵性、填充性、均勻性等。HPC要求新拌混凝土具有大流動性（坍落度20cm25cm）及流動度經(jīng)時損失小，以滿足混凝土集中攪拌、運(yùn)輸、泵送、澆注的工藝要求。甚至在澆注時要求混凝土不振搗自流平，即好的填充性。最終得到均勻穩(wěn)定的混凝土。這些要求是普通混凝土難以滿足的。與普通混凝土相比，HPC的組分復(fù)雜，多種摻合料與超塑化劑配合使用，其目的是通過這些組分來調(diào)整性能。其中最關(guān)鍵的技術(shù)之一是超塑化劑及其組成。單一成分的超塑化劑（如萘系和三聚氰胺系高效減水劑）雖然對水泥漿有強(qiáng)的分散作用，減水率高達(dá)18以上，但并不能滿足HPC對工作性的全部要求。因?yàn)閱我怀煞值某芑瘎⊿P）難以解決坍落度損失、離析分層等問題。因此，必須將高效減水劑與緩凝劑、引氣劑、穩(wěn)定劑等組成復(fù)合超塑化劑（CSP）才能較全面滿足HPC對工作性的要求。 2硬化混凝土的性能。現(xiàn)代建筑向高層化、大跨度方向發(fā)展，因此促進(jìn)了高強(qiáng)HPC的研究和開發(fā)。在高層建筑中，混凝土強(qiáng)度是對應(yīng)于柱子的軸力?？梢哉f建筑物的層數(shù)是由所使用的混凝土強(qiáng)度來決定的。2530層的建筑物要使用強(qiáng)度36MPa42MPa的混凝土，3035層要42MPa48MPa，更高層的建筑就需要更高強(qiáng)的混凝土，如60層需用100MPa。目前建筑物設(shè)計和施工以3035層（高度約lOOm）居多。因此，上述討論的強(qiáng)度范圍60MPa120MPa的HPC是目前研究和今后發(fā)展的方向，而大量使用的強(qiáng)度標(biāo)號是C40混凝土。在此情況下，配合比設(shè)計可以參照普通混凝土的方法，但是主要組成材料和性能應(yīng)滿足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，這是因?yàn)樵谠O(shè)計配合比時，就考慮到耐久性問題。特別是早期下沉和硬化收縮小、干縮小、水化放熱低，因而提高了混凝土抗裂縫能力，無初始結(jié)構(gòu)缺陷。硬化后的混凝土密實(shí)、滲透性低。這些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最終得到耐久性好的混凝土。（二）高性能混凝土的應(yīng)用研究 據(jù)悉，全世界每年混凝土用量可達(dá)90億噸，規(guī)模之大、耗資之巨、應(yīng)用之廣，作為現(xiàn)代工程主要材料的地位依然不被撼動?；炷劣糜诠こ探Y(jié)構(gòu)至今已有170多年歷史了，縱觀混凝土技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，其發(fā)展主要遵循復(fù)合化、高強(qiáng)化、高性能化三大技術(shù)路線長期以來，人們過分注重于混凝土的力學(xué)性能，主要集中在提高混凝土的強(qiáng)度上，以搞壓強(qiáng)度的比例關(guān)系來代表其性能的優(yōu)劣，而對影響混凝土耐久性則重視不夠，從而導(dǎo)致了許多工程結(jié)構(gòu)的開裂，甚至崩塌。例如，1980年3月，北海Stavanger近海鉆井平臺Alexander Kjell號突然破壞；烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站的泄漏；日本的一些鋼筋混凝土橋梁，投入不到20年因不能使用而被炸毀；遼寧盤錦遼河大橋的斷毀等等。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的維修費(fèi)急劇增大。如何延長混凝土的使用壽命，發(fā)展高性能混凝土勢在必行。 2001年10月用高性能混凝土成功澆搗的航站樓工程第一塊大面積樓板，為澆筑量約800m3的主樓南區(qū)二層樓板。該樓板呈長條型，寬約20m，長約80m，厚500mm，澆筑前沿樓板長度方向由南往北布置2條施工泵管，分別提供泵送混凝土。施工澆筑時，投入混凝土生產(chǎn)線2條、混凝土攪拌車22臺、混凝土泵機(jī)2臺，施工用時14h，施工過程順利。其后，在檢查認(rèn)可了這種新型混凝土抗裂性以及總結(jié)了它的施工養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)澆搗了其它的大面積樓板，整個航站樓施工補(bǔ)償收縮纖維混凝土總量超過4萬m3。經(jīng)檢驗(yàn)，所有應(yīng)用補(bǔ)償收縮纖維混凝土施工的樓板強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計要求，沒有發(fā)現(xiàn)任何明顯的肉眼可見裂縫，抗裂效果得到各方認(rèn)可和好評。 早在1992年，吳中偉首次將高性能混凝土介紹到國內(nèi)。如今，我國高性能混凝土的研究、應(yīng)用發(fā)展迅速。我國是生產(chǎn)和使用混凝土的大國，混凝土的質(zhì)量在不斷地提高，涉足高性能混凝土的研究和應(yīng)用還是近10年的事。隨著高性能混凝土的優(yōu)越性不斷地得到認(rèn)可，混凝土應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，城市建設(shè)速度的加快，高性能混凝土獲得了迅速發(fā)展。 高性能混凝土在實(shí)際工程中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是在高層建筑、大跨度橋梁、海上采油平臺、礦井工程、海港碼頭等工程中的應(yīng)用日益增多。例如：上海金茂大廈（C60）、北京靜安中心大廈（C80）、遼寧物產(chǎn)大廈（C80）、南京希爾頓國際大酒店（C30和C50）、長春國際商貿(mào)城（C55）、廣州虎門大橋（C50）、上海楊浦大橋（C50）等都是應(yīng)用的典范。 全國很多研究單位已經(jīng)研制出普通泵送高性能混凝土、大摻量粉煤灰高性能混凝土、高流態(tài)自密實(shí)高性能混凝土、纖維增加高性能混凝土、輕骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土港工與海工高性能混凝土、高拋纖維高性能混凝土等等，研制出C30-C80的各種強(qiáng)度等級的高性能混凝土和完備的混凝土耐久性檢測設(shè)備，以及掌握了配套的施工成套技術(shù)和各種混凝土耐久性檢測技術(shù)等。其中具有優(yōu)異耐久性的C30高性能混凝土即將在地質(zhì)條件復(fù)雜的深圳地鐵工程中大規(guī)模使用。 三、結(jié)語 如今我國HPC發(fā)展形勢一片良好，但是要使HPC在建筑工程中推廣使用還需一個認(rèn)識和實(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。accident, assist in the development of corrective programmes and follow, verify, record and feedback in a timely manner. Responsible for the overall quality management, guiding project QC group activities. 7, the Ministry of planning and finance: with all the responsible for the projects contract manager. Including curtain pile and bored pile construction. 14, earth-moving machines: equipped with excavators, dump trucks, loaders, bulldozers and other heavy machinery, mainly responsible for Foundation pit excavation and logistic, jacking of Earth excavation and Sinotrans. 15, the bridge construction team: responsible for the bridge project all steel manufacture, lashing; template polishing, derusting, release agent brushes, installation, reinforcement and demolition of concrete pouring and curing, the waterproof layer of the production, construction of railway subgrade protection pile. 16, jacking construction of bridge team: responsible for track reinforcement, conservation and maintenance, responsible for pushing online security protection, responsible for jacking equipment operation, maintenance and control of the jacking process, and is responsible for correcting and preventing bar-head, looked up. 17, electrical work shifts: responsib