陳永利1 李想2
摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，作為建筑行業(yè)的必備建筑材料——鋼筋混凝土的生產(chǎn)技術(shù)也是得到了較大程度的提高。開(kāi)發(fā)新型優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)混凝土，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，減輕結(jié)構(gòu)自重、簡(jiǎn)化施工工藝，降低施工成本，改變傳統(tǒng)的低強(qiáng)度等，已成為建筑施工科學(xué)研究發(fā)展方向之一。本文建筑施工論文作者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)國(guó)內(nèi)外鋼筋混凝土的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了主要闡述和詳細(xì)介紹，不足之處，希望多多指正。
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土概念 特點(diǎn) 種類(lèi)及配制

當(dāng)今世界民用和工業(yè)建筑中，混凝土是應(yīng)用最廣泛的建筑材料。改善混凝土的性能，提高混凝土的強(qiáng)度，是未來(lái)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要研究方向，也是推動(dòng)我國(guó)向節(jié)能環(huán)保和低碳發(fā)展的有效途徑。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，高強(qiáng)混凝土較早開(kāi)始研究。我國(guó)在60年代也對(duì)高強(qiáng)混凝土開(kāi)始研制工作，但進(jìn)展緩慢。隨著改革開(kāi)放政策的實(shí)施，我國(guó)的科研水平也步入了高速發(fā)展的階段。但當(dāng)前我國(guó)高強(qiáng)混凝土的研究仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。因此,必須加大對(duì)高強(qiáng)混凝土的研究，在建筑業(yè)內(nèi)鼓勵(lì)使用高標(biāo)號(hào)混凝土，從而提高我國(guó)建筑工程的質(zhì)量和技術(shù)水平。

一、概念
高強(qiáng)混凝土全方位地改變了混凝土的工作概念。它的概念是相對(duì)的,是與當(dāng)前混凝土技術(shù)的一般水平比較而言的。我國(guó)吳中偉院士認(rèn)為:HPC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),選用優(yōu)質(zhì)原材料,在嚴(yán)格的質(zhì)量管理?xiàng)l件下制成的。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì) 363 (高強(qiáng)混凝土)委員會(huì)現(xiàn)行的定義為: “設(shè)計(jì)強(qiáng)度等于或高于41MPa ,且不包括應(yīng)用非常規(guī)材料和技術(shù)制得的混凝土。” 因此,高強(qiáng)混凝土的下限是41MPa。從我國(guó)現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)水平出發(fā) ,同時(shí)考慮混凝土材性的變化,一般認(rèn)為將強(qiáng)度等級(jí)不小于C50的結(jié)構(gòu)混凝土稱(chēng)為高強(qiáng)混凝土。
二、特點(diǎn)
1)強(qiáng)度高 ,變形小 ,使用于大跨、 重載、 高聳結(jié)構(gòu)。
2)流動(dòng)性大 ,早期強(qiáng)度高。
3)耐久性和抗?jié)B、 抗凍性好 ,能承受惡劣環(huán)境條件考驗(yàn) ,使用壽命長(zhǎng)。
4)重量輕 ,節(jié)材效果顯著。
5)能縮短加載齡期 ,并承受大的預(yù)應(yīng)力 ,且預(yù)應(yīng)力損失小。
三、種類(lèi)及配制
1、活性微粉混凝土
　　RPC是一種超高強(qiáng)的混凝土，其立方體抗壓強(qiáng)度可達(dá)200-800MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)25～150MPa，斷裂能可達(dá)30KJ／㎡，單位體積質(zhì)量為2.5-3.0t／m³。制成這種混凝土的主要措施是：（1）減小顆粒的最大尺寸，改善混凝土的均勻性；（2）使用微粉及極微粉材料，以達(dá)到最優(yōu)堆積密度；（3）減少混凝土用水量，使非水化水泥顆粒作為填料，以增大堆積密度；（4）增放鋼纖維以改善其延性；（5）在硬化過(guò)程中加壓及加溫，使其達(dá)到很高的強(qiáng)度。
　　普通混凝土的級(jí)配曲線(xiàn)是連續(xù)的，而RPC的級(jí)配曲線(xiàn)是不連續(xù)的臺(tái)階形曲線(xiàn)，其骨料粒徑很小，接近于水泥顆粒的尺寸。RPC的水灰比可低到0.15，需加入大量的超塑化劑，以改善其工作度。RPC的價(jià)格比常用混凝土稍高，但大大低于鋼材，可將其設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)或薄壁的結(jié)構(gòu)，以擴(kuò)大建筑使用的自由度�！　�
2、纖維增強(qiáng)混凝土
　　在混凝土中摻加纖維以達(dá)到改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺點(diǎn)，當(dāng)前這種摻加纖維以改善混凝土性能的研究，發(fā)展得相當(dāng)迅速。目前研究較多的有鋼纖維、碳纖維、耐堿玻璃纖維、聚丙烯纖維、芳綸纖維或尼龍合成纖維混凝土等。
　　在承重結(jié)構(gòu)中，發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的是鋼纖維混凝土，常規(guī)的鋼纖維混凝土的施工技術(shù)，其鋼纖維摻量一般為0.6％～2.0％。再高的摻量，將容易使鋼纖維在施工攪拌過(guò)程中結(jié)團(tuán)成球，影響鋼纖維混凝土的質(zhì)量。當(dāng)纖維長(zhǎng)度及長(zhǎng)徑比在常用范圍，纖維摻量在1％到2％（體積分?jǐn)?shù)，本文中的摻量均指體積分?jǐn)?shù)）的范圍內(nèi)，與基體混凝土相比，鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度可提高40％-80％，抗彎強(qiáng)度提高50％-120％，抗剪強(qiáng)度提高50％-100％，抗壓強(qiáng)度提高在0-25％之間，大幅度提高衡量鋼纖維混凝土塑性變形性能的韌性。
　　3、自密實(shí)混凝土
　　自密實(shí)混凝土不需機(jī)械振搗，而是依靠自重使混凝土密實(shí)�；炷�土的流動(dòng)度雖然高，但仍可以防止離析。配制這種混凝土的方法有：（1）水灰比為0.9-1.0；（2）粗骨料的體積為固體混凝土體積的50％；（3）細(xì)骨料的體積為砂漿體積的40%；（4）進(jìn)行流動(dòng)性試驗(yàn)，確定超塑化劑用量及最終的水灰比，使材料獲得最優(yōu)的組成。
自密實(shí)混凝土有施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)振動(dòng)噪音；可進(jìn)行夜間施工，不擾民；混凝土質(zhì)量均勻、耐久；鋼筋布置較密或構(gòu)件體型復(fù)雜時(shí)也易于澆筑；對(duì)工人健康無(wú)害；施工速度快，現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量小等優(yōu)點(diǎn)。
四、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與發(fā)展
1、應(yīng)用領(lǐng)域
基于高強(qiáng)混凝土的優(yōu)點(diǎn) ,其應(yīng)用范圍很廣 ,目前主要在以下工程領(lǐng)域應(yīng)用:1)橋梁工程。2)高層建筑。3)混凝土制品。4)水利水電工程。5)港口和海洋工程。6)其他領(lǐng)域。
2、國(guó)外高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用概況
美國(guó)的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用領(lǐng)先其他工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 ,其中芝加哥市尤其突出 ,20 世紀(jì) 70 年代前后興建起大量高層建筑 ,大部分是以高強(qiáng)混凝土作為結(jié)構(gòu)受力材料。加拿大多倫多市 56 層大樓也用了高強(qiáng)混凝土。
日本在 20 世紀(jì) 40 年代制出的混凝土的抗壓強(qiáng)度就曾達(dá)到100MPa ,但出于抗震要求 ,建筑規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)較低 ,一般不超過(guò)C60。其修建的 20 世紀(jì)跨度最大的雙層懸索橋——明石海峽大橋結(jié)構(gòu)工程使用的就是 HPC。法國(guó)一核電站 2 000 多根預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁的混凝土抗壓強(qiáng)度約為 250MPa。馬來(lái)西亞吉隆坡的石油大廈(1998 年建成)高達(dá) 452 m ,為世界上第二高的建筑物,使用的就是高強(qiáng)混凝土。德國(guó)現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已達(dá) C110 級(jí) ,強(qiáng)度等級(jí)為當(dāng)今世界之最。挪威為目前世界上強(qiáng)度等級(jí)第二高的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 ,已有 C105 級(jí)超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。目前應(yīng)用超高強(qiáng)混凝土最好的國(guó)家是挪威。
3、國(guó)內(nèi)高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用概況
我國(guó)首次用高強(qiáng)混凝土的建筑是 “毛主席紀(jì)念堂” (1977 年) ,全部混凝土結(jié)構(gòu)采用 60.0MPa的高強(qiáng)混凝土。
近年來(lái) ,由于高標(biāo)號(hào)水泥和高效減水劑的研制和生產(chǎn) ,為普通條件下配制高強(qiáng)度混凝土提供了有利條件 ,促進(jìn)了高強(qiáng)混凝土的研究和在實(shí)際工程中的應(yīng)用。但我國(guó)高強(qiáng)混凝土在多數(shù)地區(qū)應(yīng)用還較少 ,在較發(fā)達(dá)地區(qū)的高層建筑、 大跨橋梁、 海上建筑等應(yīng)用較多。C50 以上的高強(qiáng)及 C80 以上超高強(qiáng)高性能混凝土僅在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市或地區(qū)的推廣應(yīng)用較為普及。但在國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中混凝土強(qiáng)度最高達(dá)到 C130。
五、發(fā)展方向
1、超高強(qiáng)混凝土
超高強(qiáng)混凝土并沒(méi)有明確的定義,在此認(rèn)為強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)C100 的為超高強(qiáng)混凝土。在我國(guó),C100 以上的超高強(qiáng)混凝土已經(jīng)在重要工程中開(kāi)始使用,國(guó)外已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中配制出了抗壓強(qiáng)度超過(guò) 800MPa的超高強(qiáng)混凝土,并正在研制 1 000MPa的極高強(qiáng)混凝土。已有的研究成果如下:清華大學(xué)曹峰等剔除普通混凝土中的粗骨料以提高勻質(zhì)性,同時(shí)在水泥基體中復(fù)合使用粉煤灰、 硅粉和高效減水劑并摻加微細(xì)鋼纖維以增強(qiáng)韌性和延性,配制出流動(dòng)性良好的混凝土 ,抗壓強(qiáng)度達(dá)到 230MPa,抗折強(qiáng)度50MPa。重慶建筑大學(xué)蒲心誠(chéng)按常規(guī)工藝制成 28 d抗壓強(qiáng)度為117MPa的超高強(qiáng)混凝土,后又采用 “普通 525 號(hào)水泥 + 超高效萘系減水劑 +硅灰 +低水灰比” 的技術(shù)路線(xiàn)制得坍落度 240 mm以上,28 d抗壓強(qiáng)度 100MPa 以上的超高強(qiáng)混凝土。目前,用類(lèi)似的技術(shù)路線(xiàn)已經(jīng)能制得抗壓強(qiáng)度達(dá) 150MPa的混凝土。
2、高強(qiáng)纖維混凝土
超高強(qiáng)混凝土的研究、 應(yīng)用和推廣可以減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸、有效減輕構(gòu)件和結(jié)構(gòu)自重 ,對(duì)發(fā)展高聳結(jié)構(gòu)、 高層結(jié)構(gòu)有重要意義 ,具有長(zhǎng)期的綜合經(jīng)濟(jì)性。但是高強(qiáng)混凝土的脆性及爆裂破壞性能已經(jīng)嚴(yán)重限制了其進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用 ,研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)摻入纖維可以明顯改善其缺陷 ,提高混凝土的抗彎抗沖擊韌性 ,進(jìn)而提高超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗動(dòng)力破壞性能。
鋼纖維是一種高強(qiáng)高彈模金屬纖維 ,能明顯提高混凝土的抗壓、 抗劈裂、 抗折強(qiáng)度,提高混凝土的彎曲韌性和抗沖擊性能。1963年美國(guó)學(xué)者所提出的著名 “纖維間距理論” 認(rèn)為 ,鋼纖維混凝土的開(kāi)裂強(qiáng)度是由對(duì)拉伸應(yīng)力起有效作用的鋼纖維平均間距所決定的理論 ,引起了廣泛的重視 ,從而促進(jìn)了鋼纖維混凝土的發(fā)展。
論文結(jié)語(yǔ)
隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)的革新和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要,混凝土作為結(jié)構(gòu)材料的地位必然得到加強(qiáng),而傳統(tǒng)的混凝土技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足日新月異的工程建設(shè)需要,高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)及應(yīng)用必將為建筑技術(shù)的發(fā)展注入新的生機(jī)與活力。毋庸置疑,高強(qiáng)土的應(yīng)用必將更加廣泛,大跨及超高的工程建設(shè)將越來(lái)越多,對(duì)高強(qiáng)混凝土技術(shù)的要求也將更為迫切。

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