高性能混凝土的發(fā)展和應用

網(wǎng)絡(luò)教育學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：高性能混凝土的發(fā)展和應用學習中心:層次:專業(yè):年級:學習中心:層次:專業(yè):年級:大連學習中心?？破瘘c本科土木工程年季學生:指導教師:完成日期:2015年6月15日內(nèi)容摘要隨著我國改革開放和現(xiàn)代化進程的加快，我國的建設(shè)規(guī)模正日益增大，如何保證建筑工程質(zhì)量的同時也能使工程能長久的安全使用下去，日益受到各級政府和社會各界的廣泛關(guān)注。在眾多的土木工程建設(shè)中，混凝土的應用面之廣，使用次數(shù)之多是很少見的。尤其中近年來，一種較新的混凝土技術(shù)正在快速發(fā)展并且運用到許多實際工程項目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete,HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認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。本文主要介紹了高性能混凝土發(fā)展的歷史背景及目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,闡明了高性能混凝土的特性,列舉了高性能混凝土在國內(nèi)外研究應用中的重要成果,并對其發(fā)展趨勢作出展望。隨著我國建筑向高層化、大型化、現(xiàn)代化的發(fā)展，HPC必將成為新世紀的重要建筑工程材料。關(guān)鍵詞：高性能混凝土，綠色，發(fā)展，背景目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"內(nèi)容摘要 I引言 1\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"2 典型高性能混凝土的特點及工程應用 2\o"CurrentDocument"典型高性能混凝土的特點 2\o"CurrentDocument"超高強混凝土的特點 2\o"CurrentDocument"綠色高性能混凝土的特點 2\o"CurrentDocument"機敏型高性能混凝土的特點 3\o"CurrentDocument"普通混凝土的高性能化 3\o"CurrentDocument"高性能混凝土的工程應用 4\o"CurrentDocument"高性能混凝土的原材料及配合比 4\o"CurrentDocument"環(huán)保型高性能混凝土的工程應用范圍 6\o"CurrentDocument"機敏型高性能混凝土的工程應用范圍 8\o"CurrentDocument"3 新型綠色高性能混凝土的研究及工程應用 10\o"CurrentDocument"高性能混凝土綠色化的途徑 10\o"CurrentDocument"綠色高性能混凝土的發(fā)展展望 10\o"CurrentDocument"4 工程實例分析 12\o"CurrentDocument"工程簡介 12\o"CurrentDocument"高性能混凝土的設(shè)計思路 12\o"CurrentDocument"高性能混凝土配合比試驗 13\o"CurrentDocument"原材料的技術(shù)要求 13\o"CurrentDocument"配合比設(shè)計主控項目 13\o"CurrentDocument"配合比的確定 14\o"CurrentDocument"工程應用 14\o"CurrentDocument"5 結(jié)論與展望 16\o"CurrentDocument"參考文獻 17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，當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、城市化進程的加快，其用量將繼續(xù)快速增長。人類進入21世紀，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，一種又一種新型混凝土涌現(xiàn)出來。混凝土能否長期作為最主要的建筑結(jié)構(gòu)材料，其本身必須具有高強度、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(HighPerformanceConcrete，HPC)是20世紀80年代末90年代初，一些發(fā)達國家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計指標，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、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認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特的優(yōu)越性，在工程安全使用期、經(jīng)濟合理性、環(huán)境條件的適應性等方面產(chǎn)生了明顯的效益，因此被各國學者所接受，被認為是今后混凝土技術(shù)的發(fā)展方向。緒論高性能混凝土是現(xiàn)代高強混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。使用新型的高效減水劑和礦物摻和料，是混凝土達到高性能的主要技術(shù)措施，前者能降低混凝土的水膠比，增大坍落度，控制坍落度損失，提高混凝土的密實性和工作性；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，除提高混凝土的密實度外，還改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土將粉煤灰作為礦物摻和料，既改善了混凝土的技術(shù)性能，同事又充分利用了工業(yè)廢料，有效地節(jié)約了資源和能源，減少了環(huán)境污染，如何綠色高性能混凝土的發(fā)展方向，促進了混凝土技術(shù)的健康發(fā)展。本文目的，對典型高性能混凝土的特點及工程應用進行描述，對新型綠色高性能混凝土原料、設(shè)計配比、工程應用的論證，以及對新型高性能混凝土發(fā)展的展望。典型高性能混凝土的特點及工程應用高性能是在1990年的一次國際會議上對混凝土提出的新的要求。而高性能混凝土也是今后混凝土技術(shù)發(fā)展的一個基本方向。對高性能混凝土的定義，國內(nèi)外的提法不盡相同，但概括起來，可以歸結(jié)為以下五個方面：1、 高耐久性，能在正常使用環(huán)境下具有超長的使用年限和較小的維護費用；在特殊要求的使用條件下，能滿足抗侵蝕、抗凍融等抵抗惡劣使用環(huán)境下的特殊要求。2、 高施工性能，能在具體的施工條件下，順暢地完成混凝土的運送和澆注，能得到密實性和均勻性優(yōu)越的混凝土結(jié)構(gòu)。3、 較高強度，能滿足設(shè)計承載力所提出的強度要求，且具有足夠的后期強度增長能力，并保證在正常使用條件下的強度要求。4、 高體積穩(wěn)定性，混凝土凝結(jié)前不分層、不離析，硬化后體積變化小，具有較好的抗裂能力。5、 能滿足環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的要求。本章主要對高性能混凝土的主要發(fā)展動向進行討論，重點分析其特點和工程應用范圍。典型高性能混凝土的特點超高強混凝土的特點在我國，一般把CIO?C50強度等級的混凝土稱為普通強度混凝土，C60?C90強度等級的混凝土稱為高強混凝土，C100及C100以上的混凝土稱為超高強混凝土。在混凝土中摻人超細粉物質(zhì)，可以使硬化水泥石結(jié)構(gòu)致密，孔徑細化，改善界面結(jié)構(gòu)，具有高的抗?jié)B性、耐久性和強度，即在混凝土中摻人超細粉物質(zhì)可以改善高強混凝土的結(jié)構(gòu)并提高其性能。國外已成功研制了立方體抗壓強度可達200MPa?800MPa超高強活性細粉混凝土，其抗拉強度也可達25MPa?150MPa，它是一種超高強混凝土，并且這種混凝土在工程實際中也得到了應用。綠色高性能混凝土的特點綠色混凝土的“綠色”涵義為：節(jié)約資源、能源；不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，既滿足當代人的需求，又不危害子孫后代。且能滿足其需要。所謂綠色高性能混凝土，是指通過材料研選、采用特殊工藝、制造出來的具有特殊結(jié)構(gòu)和表面特性的混凝土；既能減少環(huán)境負荷，又能與環(huán)境協(xié)調(diào)，它具有能適應動、植物生長，對調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀，為人類構(gòu)造舒適環(huán)境。綠色高性能混凝土指應具有以下特點的混凝土：可滿足混凝土的可持續(xù)發(fā)展，能減少環(huán)境污染，又能與自然生態(tài)系統(tǒng)和諧開發(fā)；比傳統(tǒng)混凝土具有更高的強度和耐久性；可選擇資源豐富，能耗小的原材料；能大量利用工業(yè)廢棄資源，實現(xiàn)非再生性資源的可循環(huán)使用和有害物質(zhì)的從低排放；適合人居，對人體無害。機敏型高性能混凝土的特點混凝土具有自身診斷、自身控制、自身修復等機敏能力功能的機敏型高性能混凝土，如自密實混凝土、內(nèi)養(yǎng)護混凝土、承受高溫的高強混凝土。機敏混凝土是一種具有感知和修復性能的混凝土，是智能混凝土的初級階段，是混凝土材料發(fā)展的高級階段。智能混凝土是在混凝土原有的組成基礎(chǔ)上摻加復合智能型組分使混凝土材料具有一定的自感知、自適應和損傷自修復等智能特性的多功能材料，根據(jù)這些特性可以有效的預報混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)白我安全檢測需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在的脆性破壞，能顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。普通混凝土的高性能化高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標，針對不同用途要求，對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。為此，高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑。普通混凝土的高性能化在公路路面研究上有其重要作用，但國內(nèi)外大量研究與生產(chǎn)應用的高性能混凝土均屬于高強度水泥混凝土，基本上是C60以上，此時面臨的問題出現(xiàn)了，就是高強度導致了高脆性，如果直接用于路面有不可克服的缺點。我們可以這樣理解：高性能混凝土必須具有高的耐久性。同時高性能混凝土也應具有高的強度。但僅僅是高強度，還不一定具有高耐久性。耐久性是高性能混凝土的最重要技術(shù)指標。它還要與使用的環(huán)境相結(jié)合，采取相應的對策，例如摻入礦物質(zhì)超細粉。高性能混凝土的工程應用如前所述，高性能混凝土的工程應用已經(jīng)有了較大的發(fā)展，但是由于我國的現(xiàn)狀，各種方法和技術(shù)還相對落后，仍需要在工程實踐中不斷使用和檢驗。因此，本節(jié)主要闡述的是高性能混凝土的材料要求、工程應用范圍以及簡單應用實例。高性能混凝土的原材料及配合比1、高性能混凝土的原材料1.1水泥水泥的強度等級。高性能混凝土水泥的強度等級必須高，以減少水泥的用量。配制C60或更高強度的混凝土要選用52.5強度或更高強度等級的水泥，配制C50的混凝土也要選用42.5等級的水泥。水泥強度等級的選擇要與采用減水劑和活性超細粉的種類、品質(zhì)及施工工藝結(jié)合起來。采用先進的施工工藝和選用減水率較大的減水劑及比表面積較高的活隆超細粉?？蛇m當選用強度低一點的水泥。水泥的品種配制高性能混凝土要采用C3A含量低、強度等級高的水泥。而因生產(chǎn)成本等因素，不同強度和性能要求的高性能混凝土應選用不同強度等級及不同品種的水泥。要采用硅酸敖水泥等。在體積較大的混凝土工程，要注意由于水化熱溫升過大導致的破壞，選用中低熱水泥。為提高高性能混凝土的強度等性能，我國研究開發(fā)一些新型的水泥，如調(diào)粒水泥、球狀水泥、活化水泥等。使水泥水化后的水泥石結(jié)構(gòu)有利強度發(fā)展，提高水泥強度。水泥的用量水泥用量不但影響新拌混凝土的和易性，還影響混凝土的強度、耐久性及收縮變形等性能。水泥用量低，混凝土的強度降低，而水泥用量太高，可能發(fā)生水化熱釋放過高，導致混凝土收縮、變形和蠕變性的增加。水泥用量通常以控制在500~620kg/m3為適合，水泥用量要看混凝土要求的強度等級及活性超細粉的性能、摻量確定。1.2骨料中、低強度等級的混凝土，一般膠凝材料與骨料間的界面強度是薄弱環(huán)節(jié)；高強、高性能混凝土，特別是C80及以上強度等級的混凝土，骨料強度是決定混凝土強度的控制因素。骨料強度和表面性能及骨料的級配對高性能混凝土性能的影響較大。（1） 粗骨料（石子）。要選用質(zhì)量致密堅硬、強度高的粗骨料，優(yōu)先采用碎石以改善與硬化水泥漿體的界面物理結(jié)合，也要采用卵石。針、片狀骨料的含量越少越好，通常要小于5%。粗骨料的最大粒徑要比普通混凝土小些。最大粒徑的減小可減少骨料與硬化水泥漿體界面應力集中對界面強度的負面影響，同時要增加漿體與骨料界面的黏結(jié)。因減小粗骨料的最大粒徑增加單位體積混凝土中粗骨料的比表面積，增加硬化水泥漿體與粗骨料的界面面積，使混凝土承受載荷時受力均勻，可提高混凝土強度。粗骨料的最大粒徑要控制在10-20mm。（2） 細骨料（砂）。細骨料應選擇石英含量高、顆粒形狀渾圓、潔凈、具有平滑篩分曲線的中粗砂，細度模數(shù)要控制在3左右，混凝土強度等級在C50-C60的咼性能混凝土，可在2.4左右。1.3摻合料摻合料的加入能提高混凝土強度，改善混凝土物理力學性能和耐久性。配制高性能混凝土最有效的活性超細粉是硅灰。因它SiO2含量高并顆粒細，所以，活性高。硅灰已成為配制高性能混凝土尤其是高強度等級（C90以上）高性能混凝上的最佳材料。因它細度高，表面積大，通常介于12000-25000m3/kg）,所以，為減少拌和用水，要與高效減水劑聯(lián)合使用。摻量為5%-15%，不可超20%。近年來，對礦渣超細粉、粉煤灰超細粉、沸石超細粉等具有不同程度火山灰活性的天然、人工礦物的超細粉在高性能混凝土中的運用的研究發(fā)現(xiàn)，把這些物質(zhì)加工到規(guī)定細度，就能作為配制高性能混凝土的活性超細粉應用。以上物質(zhì)的細度按比表面積，至少要大于600m2/kg，比表面積越大，對混凝土性能改善作用就越大。礦渣超細粉、粉煤灰超細粉已大量使用。1.4高效減水劑配制高性能混凝土的高效減水劑應與使用的水泥具有較好相容性，為確保拌和物有較大流動性，高效減水劑的減水率不應小于1/5，尤其是配制泵送高性能混凝土，減水率不應小于1/4,新拌混凝土的坍落度經(jīng)時損失應小。減水劑還與減水劑的摻量、摻入時間、水灰比、水泥種類、骨料種類和數(shù)量及砂率有關(guān)。所以，減水劑的選用要進行試驗確定。2、配合比設(shè)計高性能混凝土不但要提高混凝土強度，還要提高混凝土耐久性、體積穩(wěn)定性、工作性和經(jīng)濟性等因素，原材料的選擇和組合的范圍寬，它的配合比設(shè)計較復雜。特別是對高性能混凝土的理解還有不同，對高性能混凝土的配合比設(shè)計還沒有統(tǒng)一成熟方法，一般以試驗和經(jīng)驗為主。2.1配合比設(shè)計原則在進行高性能混凝土配合比設(shè)計時要堅持以下要求：按設(shè)計要求正確選用原材料；按耐久性要求選用摻合料，可選用一種或幾種復合使用，這種效果較好。盡量多使用摻合料，降低水泥用量；在滿足設(shè)計強度條件下，降低水泥用量和膠凝材料漿體體積，提高混凝土的體積穩(wěn)定性；要選用高效減水劑，也可摻加復合型外加劑，滿足對工作性能的要求；采用盡量低的水膠比和最優(yōu)的砂率。2.2配合比參數(shù)的選擇常用的C60-C80和大流動度的高性能混凝土，可參考的配合比參數(shù)如下：水泥用量。配制C60及以上強度等級的高性能混凝土適合用52.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥用量不適合超過500kg/m3,—般控制在450k以下。砂率。它混凝土強度和性能、可泵性等均有一定影響。砂的級配和細度模數(shù)、膠凝材料用量、粗骨料粒徑等均會影響砂率。要求可泵性要好，砂率要略大些，而砂率太咼會使強度不咼。在粗骨料為碎石時，配制咼性能混凝土的砂率適合為37%左右。摻合料。配制高性能混凝土要摻加摻合料，摻量一般為：粉煤灰(I級)22%左右，磨細礦渣25%，F(xiàn)礦粉8%左右，硅粉10%左右。也可復合摻用。在混凝土強度等級較低時，粉煤灰和磨細礦渣的摻量也適合加大。用水量。高性能混凝土的用水量取決于對混凝土拌和物流動度的要求，在流動度符合施工要求的條件下，要減小用水量，多在100~160kg/m3。水膠比。高性能混凝土均摻有摻合料，它的抗壓強度與水膠比呈線性關(guān)系。因咼性能混凝土均摻有咼效減水劑，水膠比較低，一般為0.30。環(huán)保型高性能混凝土的工程應用范圍混凝土材料給環(huán)境帶來了負面影響，如制造水泥時燃燒碳酸鈣排出的二氧化碳和含硫氣體，形成酸雨，產(chǎn)生溫室效應，進而影響環(huán)境。據(jù)調(diào)查城市噪聲的三分之一來自建筑施工，其中混凝土澆搗振動噪音占主要部分。就混凝土本身的特性來看，質(zhì)地硬脆，顏色灰暗，給人以粗、硬、冷的感覺，由混凝土的構(gòu)成的生活空間色彩單調(diào)，缺乏透氣性，透水性，對溫度，濕度的調(diào)節(jié)性能差，在城市大密度的混凝土建筑物和鋪筑的道路，使城市的氣溫上升。新型的混凝土不僅要滿足作為結(jié)構(gòu)材料的要求，還要盡量減少給地球環(huán)境帶來的負荷和不良影響，能夠與自然協(xié)調(diào)，與環(huán)境共生。因此，作為人類最大量使用的建設(shè)材料，混凝土的發(fā)展方向必然使既要滿足現(xiàn)代人的需求，又要考慮環(huán)境因素，有利于資源、能源的節(jié)省和生態(tài)平衡，環(huán)保型的混凝土成為了混凝土的主要發(fā)展方向。1） 低堿混凝土pH值在12?13,呈堿性的混凝土對用于結(jié)構(gòu)物來說是有利的，具有保護鋼筋不被腐蝕的作用。但對于道路、港灣等，這種堿性不利于植物和水中生物的生長,所以開發(fā)低堿性、內(nèi)部具有一定的空隙、能夠提供植物根部或生物生長所必須的養(yǎng)分存在的空間、適應生物生長的混凝土是環(huán)保型混凝土的一個重要研究方向。目前開發(fā)的環(huán)保型混凝土主要有多孔混凝土及植被混凝土。多孔混凝土也稱為無砂混凝土，它具有粗骨料，沒有細骨料，直接用水泥作為黏結(jié)劑連接粗骨料，其透氣和透水性能良好，連續(xù)空隙可以作為生物棲息繁衍的地方，而且可以降低環(huán)境負荷，是一種新型的環(huán)保材料?植被混凝土則是以多孔混凝土為基礎(chǔ)，然后通過在多孔混凝土內(nèi)部的孔隙加入各種有機、無機的養(yǎng)料來為植物提供營養(yǎng)，并且加入了各種添加劑來改善混凝土內(nèi)部性質(zhì)，是的混凝土內(nèi)部的環(huán)境適合植物生長,另外還在混凝土表面鋪了一層混有種子的客土，提供種子早期的營養(yǎng)。2） 透水混凝土透水性混凝土與傳統(tǒng)混凝土相比，透水性混凝土最大的特點是具有15%—30%的連通孔隙，具有透氣性和透水性，將這種混凝土用于鋪筑道路、廣場、人行道等，能擴大城市的透水、透氣面積，增加行人、行車的舒適性和安全性，減少交通噪聲，對調(diào)節(jié)城市空氣的溫度和濕度、維持地下土壤的水位和生態(tài)平衡具有重要作用。透水性混凝土使用的材料有水泥、骨料、混合材、外加劑和水，與一般混凝土基本上相同，根據(jù)用途、目的及使用場合不同，有時不使用混合材和外加劑。反映透水性混凝土性能的指標有孔隙率、透水系數(shù)、抗壓強度、抗凍融循環(huán)性和干縮等。3） 吸收分解NOx的光催化混凝土城市工業(yè)和交通的發(fā)展，會導致城市的空氣的質(zhì)量的下降。燃燒燃料也會對大氣環(huán)境造成嚴重的影響，危害最大的是NOx.NOx（主要有NO,N02,N2O）可引起酸雨、臭氧層破壞、溫室效應及光化學煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境和危害人的身體健康及其動植物的發(fā)育一系列問題。光催化混凝土是綠色建材中的一種，它含有二氧化鈦催化劑，因而具有催化劑，能氧化多數(shù)的有機和無機的污染物，尤其是工業(yè)燃燒和汽車尾氣排放的NO,氣體，使其降解為二氧化碳和水等無害物質(zhì)，起著空氣凈化、美化環(huán)境的作用。機敏型高性能混凝土的工程應用范圍機敏混凝土是一種具有感知和修復性能的混凝土，是智能混凝土的初級階段，是混凝土材料發(fā)展的高級階段。智能混凝土是在混凝土原有的組成基礎(chǔ)上摻加復合智能型組分使混凝土材料具有一定的自感知、自適應和損傷自修復等智能特性的多功能材料，根據(jù)這些特性可以有效的預報混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)白我安全檢測需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在的脆性破壞，能顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。近年來，損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土及仿生自愈合混凝土等一系列機敏混凝土的相續(xù)出現(xiàn)，為智能混凝土的研究和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。1） 自診斷智能混凝土自診斷智能混凝土具有，壓敏性和溫敏性等性能。普通的混凝土材料本身并不具有自感應功能，但在混凝土基材中摻入部分導電相組分制成的復合混凝土可具備自感應性能。目前常用的導電組分可分為3類：聚合物類、碳類和金屬類，而最常用的是碳類和金屬類。碳類導電組分包括石墨、碳纖維及碳黑；金屬類材料則有金屬微粉末、金屬纖維、金屬片及金屬網(wǎng)等。2） 自調(diào)節(jié)機敏混凝土自調(diào)節(jié)機敏混凝土具有電力效應和電熱效應等性能。WittmannFH在1973年首先研究了力由變形產(chǎn)生電、電力，由電產(chǎn)生變形效應。WittmannFH在做水泥凈漿小梁彎曲時，通過附著在梁上下表面的電極可檢測到電壓，且對其逆反應一電力效應進行了研究，發(fā)現(xiàn)梁產(chǎn)生彎曲變形，改變電壓的方向時，彎曲的方向也發(fā)生相應的變化。機敏混凝土的力電效應、電力效應是基于電化學理論的可逆效應，因此將電力效應應用于混凝土結(jié)構(gòu)的傳感和驅(qū)動時，可以在一定范圍內(nèi)對它們實施變形調(diào)節(jié)。例如，對于平整度要求極高的特殊鋼筋混凝土橋梁，可通過機敏混凝土的電熱和電力自調(diào)節(jié)功能進行調(diào)節(jié)由于溫度自重所引起的蠕變；機敏混凝土的熱電效應使其可以方便的實時檢測建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境溫度變化，并利用電熱效應在冬季控制建筑物內(nèi)部環(huán)境的溫度，可極大的促進智能化建筑的發(fā)展。3）自修復機敏混凝土混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的。含有微裂紋的混凝土在一定的環(huán)境條件下是能夠自行愈合的，但自然愈合有其自身無法克服的缺陷，受混凝土的齡期、裂紋尺寸、數(shù)量和分布以及特定的環(huán)境影響較大，而且愈合期較長，通常對較晚齡期的混凝土或當混凝土裂縫寬度超過了一定的界限，混凝土的裂縫很難愈合。國內(nèi)的研究表明，摻有活性摻和料和微細有機纖維的混凝土破壞后其抗拉強度存在自愈合現(xiàn)象；國外研究混凝土裂縫自愈合的方法是在水泥基材料中摻人特殊的修復材料，使混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中發(fā)生損傷時，自動利用修復材料（粘結(jié)劑）進行恢復甚至提高混凝土材料的性能。美國伊利諾伊斯大學的CarolynDry采用在空心玻璃纖維中注入縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑，埋人混凝土中，制成具有自修復智能混凝土。當混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中發(fā)生損傷時，空心玻璃纖維中的粘結(jié)劑流出愈合損傷，恢復甚至提高混凝土材料的性能新型綠色高性能混凝土的研究及工程應用混凝土能否長期作為最大宗的建筑結(jié)構(gòu)材料，關(guān)鍵在于能否成為綠色材料，綠色高性能混凝土應具有以下特征，更多地節(jié)約熟料水泥，減少環(huán)境污染，更多地摻加工業(yè)廢渣為主的細摻料，更大地發(fā)揮高性能的優(yōu)勢，減少水泥與混凝土用量?；炷恋木G色含量，著眼于混凝土的可持續(xù)發(fā)展，綠色高性能混凝土由于具有良好的性能與環(huán)境協(xié)調(diào)性，已成為混凝土產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向。本章主要就一些新型綠色高性能混凝土進行詳細分析，闡述其主要概念、綠色化途徑、優(yōu)缺點及發(fā)展展望等內(nèi)容。高性能混凝土綠色化的途徑生產(chǎn)綠色高性能混凝土的一般技術(shù)途徑是：在常規(guī)材料和生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，優(yōu)化骨料級配，減小孔隙率，采用合理的水膠比和水灰比：采用新型高效減水劑減少混凝土的單方用水量。增大坍落度和控制坍落度的經(jīng)時損失：采用適當摻量的超細礦物粉料，或超細復合礦物粉摻和料。混凝土的施工工藝是技術(shù)途徑的實現(xiàn)過程和表現(xiàn)形式。綠色高性能混凝土的發(fā)展展望隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，環(huán)境污染成為影響經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素，保護環(huán)境刻不容緩。地球生態(tài)環(huán)境由于人類的活動而遭到巨大破壞，為實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)在必須重視環(huán)境問題，堅持科學發(fā)展觀建立人與自然和諧發(fā)展的新模式，建設(shè)節(jié)約型社會，要全面協(xié)調(diào)社會經(jīng)濟和自然環(huán)境的關(guān)系。我國政府高度重視環(huán)境問題，適時制定了中長期節(jié)能規(guī)劃。在規(guī)劃中建筑業(yè)被列為節(jié)能與環(huán)保的重點行業(yè)。有資料表明：建筑業(yè)在我國資源、能源消耗中所占比例分別為50%,40%,成為主要的環(huán)境污染源。建筑業(yè)中混凝土是用量最大、用途最廣泛的建筑材料。普混凝土是以砂石為骨料的水泥基復合材料，水泥是其中主要的膠凝材料。普通混土質(zhì)量大、抗拉強度低、生產(chǎn)過程勞動強度大、環(huán)境污染嚴重、可持續(xù)發(fā)展性。2004年我國水泥產(chǎn)量是9.7億噸，如果全部用來生產(chǎn)混凝土，按每立方米混凝土用水泥300kg,砂子0.5m3,石子0.8m3計算，可以生產(chǎn)13.9億m3混凝土，需要砂大約7億m3,石子大約II億m3,這樣就要消耗巨大自然資源和能源，排放出大量二氧化碳氣體。我國已探明可用于生產(chǎn)水泥的石灰石總儲存量約45億t,形勢不容樂觀。面對自然資源不斷減少，環(huán)境污染日益嚴重的問題，普通混凝土已經(jīng)不能很好地適應社會經(jīng)濟發(fā)展需要，人們對混凝土性能提出了更高要求，研究和發(fā)展新型綠色混凝土已成為當務之急。綠色混凝土由于具有良好的性能與環(huán)境協(xié)調(diào)性，已成為混凝土產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向。加快發(fā)展綠色混凝土，滿足工程建設(shè)需要是建筑業(yè)貫徹實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。在加快研究與開發(fā)的同時也要重視綠色混凝土的宣傳推廣工作，盡快普及應用到建設(shè)工程中，充分發(fā)揮其經(jīng)濟社會環(huán)境效益。HPC的發(fā)展，不過十幾年的時間，習慣了普通混凝土的人們對它的認識還不夠，阻礙了HPC廣泛應用。高強高性能混凝土已基本被接受，而中低強度高性能混凝土還沒得到工程人員的普遍認可，這就為中低強調(diào)高性能混凝土的普及帶來很大障礙。主要原因是對造價和性能的認識不到位在文獻指出中低強度混凝土有很好的經(jīng)濟效益，同時也會有很好的社會效益。同時，人們應該認識到“優(yōu)質(zhì)工程必須要高性能”?；炷猎谡麄€工程費用中占的比重本來很小，考慮到工程質(zhì)量,施工方便，耐久性等，HPC即便略增加一些成本，還是值得的，要算大帳，要綜合考慮HPC帶來的經(jīng)濟、社會效益。為適應我國“節(jié)能和綠色建筑”的發(fā)展，國家應完善規(guī)范，制定相應強制性的法規(guī)來大力推廣HPC的應用。在綠色環(huán)保日益深入人心的今天，混凝土能否長期作為最主要的工程結(jié)構(gòu)材料，關(guān)鍵在于能否成為綠色建筑材料，于是GHPC便將承擔歷史的責任。GHPC能更多的節(jié)約水泥熟料，更有效地減少環(huán)境污染，同時也能大量降低料耗與能耗;能更多的摻加以工業(yè)廢渣為主的細摻料，節(jié)代熟料，改善環(huán)境，減少二次污染；能更大地發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢，盡量減少水泥與混凝土的用量，達到節(jié)省資源、能源與改善環(huán)境的目的。粉煤灰是火電廠的燃燒廢渣,我國每年的排放量在1.4億噸以上。粉煤灰具有火山灰活性，它摻到混凝土中，能降低初期水化熱，減少干縮，改善新拌混凝土的和易性，增加混凝土的后期強度，顯著提高混凝土的耐久性。充分利用粉煤灰作為摻和料發(fā)展高性能混凝土，可節(jié)約資源和能源，減少二次污染，取得良好的經(jīng)濟和社會效益，是對實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的巨大貢獻。4工程實例分析4.1工程簡介某準高速鐵路客運專線的鐵路線路設(shè)計等級：1級別；路段旅客列車設(shè)計行車速度：200km/h,預留時速：250km/h；建筑界限：滿足開行雙層集中箱列車要求。本區(qū)段有特大橋三座，橋梁上部結(jié)構(gòu)梁片采用整孔現(xiàn)澆箱梁，混凝土強度等級為C50;箱梁施工具有一次澆筑混凝土方量大（＞300mJ,整孔箱梁質(zhì)量大（約900t）,以及工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求高的特點，因此必須配制出具有良好可泵性、高流動性、高耐久性能混凝土，以滿足工程結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)物施工的需要。4.2高性能混凝土的設(shè)計思路混凝土的性質(zhì)包括混凝土混合物的性質(zhì)和混凝土硬化后的性質(zhì)，混凝土的強度和耐久性很大程度上取決于混凝土混合物的一些列性質(zhì)，因為它最終能確定混凝土硬化后的結(jié)構(gòu)是否密實，以及密實密切相關(guān)的混凝土強度、抗?jié)B性、抗凍性等?；炷僚浜媳仍O(shè)計其過程包括兩個相關(guān)步驟：（1）選擇混凝土的適宜組分（水泥、集料、水、外加劑、摻和料）；（2）求出他們的相關(guān)數(shù)量或比例，使之盡可能地配制出工作性、強度、和耐久性合適的混凝土。雖然事實上許多混凝土的性質(zhì)很重要，但傳統(tǒng)的配合比設(shè)計方法，大都以混凝土的某一指定工作度和某一齡期時達到的抗壓強度為基準，在這高性能混凝土設(shè)計中是遠遠不夠的，高性能混凝土的設(shè)計應根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的需要，滿足混凝土的抗裂、抗凍、耐磨、抗?jié)B等其他性能要求。高強混凝土并不等同高性能混凝土，期原因是高強混凝土存在擔憂的耐久性問題：（1）高強混凝土生產(chǎn)要求非常嚴格，人為因素、機械拌合作業(yè)因素影響較大，稍有不慎則可帶來質(zhì)量隱患；（2）水泥用量大，早期水化熱高、后期收縮大，具有明顯的脆性，給結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性帶來很大的威脅。針對上述問題，國內(nèi)外許多專家和工程技術(shù)人員致力于高強高性能混凝土的研究，同時適宜于高性能混凝土施工的新材料、新工藝、新技術(shù)也不斷問世。高性能混凝土的設(shè)計不僅汲取強度，而更主要的是基于混凝土的耐久性，它要求：（1）混凝土應有較小的體積變形、硬化早期具有較小的水化熱，后期收縮?。唬?）具有良好的施工性能，拌和澆筑時自流平、自密實，使其質(zhì)量不受或很少受人工操作的影響。

4.3高性能混凝土配合比試驗為確保橋梁主要承重結(jié)構(gòu)能滿足100年使用期的要求，橋梁結(jié)構(gòu)所用工程材料必須符合國家和部門的有關(guān)標準和規(guī)范，混凝土結(jié)構(gòu)所采用的混凝土應滿足耐久性混凝土的要求。以下為該工程高性能混凝土的配制與試驗。原材料的技術(shù)要求水泥：水泥采用品質(zhì)穩(wěn)定，強度等級不低于42.5級的低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A含量不大于8%,在強腐蝕環(huán)境中不大于5%；礦物摻和料僅限于磨細礦渣粉或粉煤灰，質(zhì)量檢驗復合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；細集料：應采用硬質(zhì)潔凈的天然河砂，細度模數(shù)為2.6~3.0,含泥量不大于2%，質(zhì)量檢驗應符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；粗集料：應采用堅硬耐久碎石，壓碎指標不大于10%,母巖抗壓強度與梁體混凝土設(shè)計強度之比應大于2.0,含泥量不大于0.5%,針片狀顆粒含量不大于5%,質(zhì)量檢驗應符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；拌合用水：拌制和養(yǎng)護混凝土用水應復合飲用標準水的要求，質(zhì)量檢驗應符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；外加劑：采用的復合外加劑應經(jīng)鐵道部鑒定或評審，并經(jīng)鐵道部質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢驗合格方可使用，質(zhì)量檢驗應符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；混凝土礦物摻料：應采用粉煤灰或磨細礦渣粉，粉煤灰的需用水量不大于100%，質(zhì)量檢驗應符合《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》的要求；配合比設(shè)計主控項目耐磨性、抗?jié)B性；最大總堿含量復合設(shè)計及相關(guān)要求(W耐磨性、抗?jié)B性；最大總堿含量復合設(shè)計及相關(guān)要求(W3.0kg/m3)；氯離子總含量復合(2)要求;(3)混凝土的最大水膠比和混凝土膠凝材料的最低用量應滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)(3)配合比的確定基于高性能混凝土的配制要求，除按普通混凝土配合比設(shè)計的一般程序之外，混凝土設(shè)計應突出以下幾點：控制水灰比及水泥用量。水灰比的大小不僅影響強度，而且影響混凝土的密實性、耐久性。保證足夠的水泥用量和控制水泥用量的超量，也是保證混凝土密實性、耐久性的重要措施；參用高效減水劑。高效減水劑是配制高性能混凝土的重要組分，高效減水劑的加入，可以大大降低水灰比，增加流