高性能混凝土技术发展与应用初探

#/31和风吹,防止混凝土的水分蒸发,这样高性能混凝土早期开裂就会得到有效的抑制。高性能混凝土掺加了粉的普通混凝土都得到了显著降低,这对于大体积混凝土的温控和防裂十分有利。国内已有研究表明,对于外掺加40%粉煤灰的高性能混凝土,不管是在标准养护还是在蒸压养护条件下,其360d龄期的徐变度（单位徐变应力的徐变值）均小于同强度等级的普通混凝土,高性能混凝土徐度度仅为普通混凝土的50%左右。高性能混凝土长期的力学稳定性要求其在长期的荷载作用与恶劣环境侵蚀下抗压强度、抗拉强度与弹性模量等力学性能保持稳定。五、研发绿色高性能混凝土的必要性1990年美国首先提出了高性能混凝土，得到了世界各国和专家的认可，法国政府组织包括政府研究机构、高等院校、建筑公司等单位开展了高性能混凝土的研究。1996年,法国公共工程部和教育与研究部又组织了为期4年的国家研究项目“高性能混凝土2000",投入了600万美元作为研究经费。1994年,美国联邦政府16个机构联合提出了一个在基础设施施工中应用高性能混凝土的决议,并决定在10年投资2亿美元进行研究。绿色是绿色环保,人类社会越发展,对绿色环保的要求越迫切。国外有位学者写一篇综述，题为“昨天和今天的水泥，明天的混凝土〃，文中指出21世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业,而且应是一种绿色工业。水泥和混凝土堪称为世界上耗用量最大的材料,在我国尤其如此。我国人多地少,资源缺乏,同时也是世界上能源消耗的大国，以水泥和混凝土为例,我国水泥的年产量大约9亿吨，占世界水泥产量的三分之一,混凝土产量约12亿m3,世界混凝土年产量大约30亿m3,混凝土的大量使用，需要大量水泥,水泥的生产又极大地影响了环境,直接影响子孙后代的生活,所以绿色高性能的发展是事在必行。绿色高性能混凝土的研究与使用，即保护了环境,又提高了混凝土的性能。以粉煤灰为例,现已研发与使用的绿色高性能混凝土,绝大部分把粉煤灰作主要掺料,粉煤灰是工业废料,如不很好利用,会对环境造成二次污染,在绿色高性能混凝土中采用粉煤灰，即解决了二次污染,又降低了混凝土的成本，同时提高了混凝土的性能,主要表现在提高了混凝土的耐久性和工作性。混凝土的评价已由高强度转为高性能,高性能中耐久性是一个主要的评定标准,混凝土不是一劳永逸的材料,它也是随时间的增长、环境的影响和使用情况直接影响其使用寿命,一些发达国家面临这个问题，我们国家也面临同样的问题。1991年美国在提交国会《国家公路与桥梁现状》的报告中指出，为了修理或更换现已存在缺陷的桥梁,需投资91亿美元如拖延维护进程,费用将增至1310亿美元,美国每年用于混凝土维修的费用大约300亿美元。我国是发展中国家,在工程建设中基本没有维修费用,工程费用主要在新建工程,建国以来,五、六十年代的工程量大,经过几十年的使用，可以说需维修的工程量肯定也是巨大的,费用是惊人的，因此,站在历史的角度,站在发展的角度,研究混凝土高性能的意义巨大。六、高性能混凝土的发展前景1997年3月的“高强与高性能混凝土〃会议上，吴中伟院士首次出“绿色高性能混凝土（GHPC）〃的概念，并指出：GHPC是混凝土的发展方向,更是混凝土的未来。提高混凝土的绿色度,可以节约更多的资源与能源,将对环境的破坏减到最小。人类已经进入21世纪,混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料,更多地节约水泥,有更高的强度和耐久性。高性能混凝土（HPC）具有下列特征：（1）更多地节约熟料水泥,降低能耗与环境污染；（2）更多地掺加工业废料为主的细掺料；（3）更大地发挥混凝土的高性能优势,减少水泥与混凝土的用量。因此，高性能混凝土本身就可成为绿色混凝土。事实上,许多工程如大体积水工建筑、基础等对强度要求不高，但对耐久性、工作性、体积稳定性、低水化热等有很高要求，都应采用HPC。例如日本跨海明石大桥基墩混凝土（50万m3）要求高耐久性、高抗冲刷性与低升温,而强度只要求20MPa,使用的就是掺加了复合外加剂与复合细掺料的HPC。由此可见,高性能混凝土并不一定强调高强,我国目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和应用。因此,传统的GHPC的应用范围可以进一步扩大,可以将欧美对HPC强度的低限50MPa降低到C30左右,原则是只要不损害混凝土的内部结构如孔结构、水化物结构与界面结构等,保证混凝土具有良好的耐久性与体积稳定性。纳米混凝土、再生混凝土、免振捣自密实高性能混凝土等都是绿色高性能混凝土。绿色高性能混凝土已被广泛应用于市政工程、民用建筑和工业建筑,与普通混凝土相比,高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性，同时可以更多地利用工业废渣与其它废弃物，有良好的经济指标和环保意义,因此,绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向。随着HPC的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源,并对环境产生不同程度的影响。有专家指出,作为建筑工业主要原料的水泥,实际上是一种不可持续发展的产品。因此,高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时,坚持其可持续性的发展原则。21世纪前后,吴中伟等提出了绿色混凝土的概念,在高性能混凝土的基础上增加了三个含义:1）节约资源、能源;2）不破坏环境,更有利于环境;3）可持续发展,既要满足当代人的需求,又不危害后代人满足其需要的能力。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能,对混凝土的发展将起重要作用，并为HPC的发展指明了非常明确的方向。七、结论探讨了高性能混凝土配合比设计的基本要求和技术途径，主要从原材料的选择、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。文中提出的设计方法具有准确、简捷、适用范围广与程序化的特点，采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性、力学性与耐久性。通过对高性能混凝土抗冻性能试验研究可得出以下结论,混凝土的抗冻性主要与所引入的空气含量、气泡的质量、混凝土强度和水胶比等因素密切相关，高性能混凝土的含气量宜为2%〜4%,这样配制的混凝土具有200次以上的抗冻性能。高性能混凝土的抗冻性能与外加剂密切相关，外加剂的掺量存在一个最优值，本试验中最优掺量在0.95%〜1.00%之间。如今我国HPC发展形势一片良好，但是要使HPC在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。有关资料[12][13]显示，我国的混凝土工业在污染防治与能源消耗控制方面与发达国家还存在着相当的差距，还有许多艰巨的任务要完成。我们必须高度重视保护生态环境的意义，坚持科学的发展战略，全力发展绿色高性能混凝土。发展的过程必须有政府的控制管理和法律、法规的保障,必须有企业的自律和积极参与,必须有科技的投入和创新。有了这些，我们可以相信：混凝土的未来是绿色的。参考文献：［1］廉慧珍，阎培渝．21世纪的混凝土与其面临的几个问题［2］张射墟，黄祖华.生态水泥的特性与应用仃］.中国建材，2002,(1)：36－37［3］吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土加］.:中国铁道，1999.［4］冯乃谦编著.高性能混凝土［M］.:，1996.［5］JGJ55-2011，普通混凝土配合比设计规程，，2011［6］钟佳墙，刘凯等.11级粉煤灰在C80泵送大流动性混凝土中的试验研究用］.第三届全国商品混凝土大会论文集［C］,2006［7］杭美艳，赵根田，高春彦.用超细矿渣微粉配制C80混凝土的研究仃］.混凝土，2007:55-57［8］张传仓，杨利民等.大体积混凝土测温技术工程实践应用J］.混凝土，2007〔4〕:101-102［9］赵铁军.高性能混凝土的渗透性研究卬］.［博士学位论文］.：清华大学，1997［10］童良.混凝土中碱一一集料反应研究出］.［博士后研究工作报告］.：清华大学，1996［11］吴中伟.高性能混凝土一一绿色混凝土J］.混凝土与水泥制品，2000，(1)：3－6［12］高长明，国际水泥工业最新技术进展与预测J］.水泥技术，2005(3)：15－19［13］汪澜.论水泥工业能源消耗控制战略仃］.中国水泥，2006(10)：22－25致谢本论文从立题到