高性能混凝土产生的背景和研究现状
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浅谈高性能混凝土的研究与发展摘要高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)是对传统混凝土技术的一大突破。
本文阐述了高性能混凝土的涵义与特性,并介绍了高性能混凝土的国内外的研究与应用现状,同时针对高性能混凝土研究与发展中的存在问题进行了探讨。
关键词高性能混凝土;特性;应用;存在问题0引言由于高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,其被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,被各国学者所接受,它在大幅度提高常规混凝土性能的基础上,采用现代化混凝土技术,选用优质原材料,除水泥、集料外,必须掺加足够数量的活性细掺料和高性能外加剂的一种新型高技术混凝土。
因此,研究和开发高性能混凝土具有重要的意义。
1 高性能混凝土的特性高性能混凝土又被人们称为3高混凝土,即高耐久性、高工作性、高力学性能:1)高耐久性:高性能混凝土具有优异的抗掺和抗介质侵蚀能力。
且具有高弹模、低收缩、低涂变和低温度应变,硬化过程中体积稳定的特性,细观结构致密,不易产生宏观及微观裂缝,抗掺性能优良。
混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀、碱-骨料反应、冻融破坏等几方面是对混凝土的耐久性的主要破坏。
2)高工作性:混凝土工作性的主要有良好的填充和抗离析能力的同时,还兼有反映混凝土拌合物在重力作用下的流动和变形能力。
高性能混凝土流动度高,可泵性好,自密实和免振捣等能力均优异。
3)高力学性能:由于高校减水剂和矿物超细粉的使用,从而减少水的用量,水灰比大大降低,改善水泥颗粒之间的空隙和界面结构,提高混凝土的力学性能。
混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度等。
4)经济和理性:从总体效益来讲,高性能混凝土其优异的性能使其具有了良好的经济型。
因为高性能混凝土有其较高的强度、良好的耐久性和工艺性,同时运用大量的工业废渣,副产品等,节约能源并且保护了环境。
高性能混凝土发展现状高性能混凝土是指在常规混凝土的基础上通过添加适量的掺合料和特殊的调整剂等措施,使其具有更好的力学性能和耐久性能的一种建筑材料。
在建筑领域广泛应用,以满足各种特殊工程的需求。
高性能混凝土的发展可以追溯到20世纪80年代。
当时,世界各地的研究人员开始不断探索改善混凝土的性能,以解决常规混凝土在一些特殊工程中存在的问题。
高力高性能混凝土出现后,为工程质量提供了一种全新的解决方案。
目前,高性能混凝土在世界范围内得到了广泛应用,并取得了显著的成果。
以下是高性能混凝土发展现状的几个方面:首先,高性能混凝土在力学性能上具有显著优势。
相比常规混凝土,其抗压强度、抗折强度和抗冲击性能都具有较高的数值。
这使得高性能混凝土在高层建筑、大跨度结构和重要设施等工程中得到广泛应用。
其次,高性能混凝土在耐久性能方面有显著的提升。
通过选择合适的掺合料和调整剂,并通过适当的配合比设计,可以有效地提高混凝土的耐久性。
高性能混凝土在抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀和抗碱骨料反应等方面表现出色。
此外,高性能混凝土在施工性能上也有所突破。
采用高性能混凝土可以大大减少施工工序,提高施工速度,减少人工成本。
同时,高性能混凝土还具有较好的自流性,可减少气孔和缺陷,提高工程质量。
最后,高性能混凝土还在不断的创新发展中。
研究人员正在致力于进一步提高高性能混凝土的力学性能、耐久性能和施工性能。
例如,一些研究机构正在探索使用纳米材料和高性能钢纤维等技术来增强混凝土的性能。
同时,随着绿色建筑理念的兴起,研究人员也在研究如何减少高性能混凝土的环境影响。
总之,高性能混凝土在建筑领域的发展前景广阔。
随着科技的不断进步和各种新材料的不断涌现,相信高性能混凝土将会在未来得到更广泛的应用。
高性能混凝土的研究现状与应用前景摘要:高性能混凝土(High Performance Concrete简称HPC)有较普通混凝土更为优良的特性,自其产生以来得到了迅速的发展。
本文分析了影响HPC耐久性、施工性能、力学性能和体积稳定性的影响因素。
简要介绍HPC的应用情况和存在的问题,并根据现有情况对HPC的发展做了预测。
关键词:高性能混凝土耐久性现状应用发展前景Abstract: High performance concrete(HPC) has special characters comparing with the ordinary concrete.It has been developed quickly since it was first presented.In this article, analyses the elements that influence the durability,mechanical property and volume stability of HPC , introduces the application of HPC all over the world and question,and predicts .Key word: HPC; durability; current situation; application; development;1 引言随着科学技术的发展,各种超长、超高、超大混凝土构筑物以及在严酷条件下使用的混凝土构筑物的建造需要不断增加,此类构筑物的施工难度大,对耐久性要求高,普通混凝土已不能完全满足其需要。
同时,近年来混凝土结构在使用过程中出现了大量安全性和耐久性问题,造成了一定的人员伤亡和财产损失。
因此,高性能混凝土的采用,对促进建筑科学技术的进步、延长建筑物的使用寿命、推动人-建筑-环境的和谐发展具有十分重要的意义。
超高性能混凝土的制备及性能研究超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)是一种新型的高性能混凝土,具有高强度、高耐久性、高抗裂性、优异的耐磨性和抗冲击性等优点。
它是由水泥、细粉、石英粉、粘土、钢纤维、化学添加剂等原材料组成,经过高强度的机械搅拌和高温蒸养而成。
本文将从UHPC的制备方法、性能研究和应用前景三个方面进行详细介绍。
一、制备方法UHPC的制备方法主要包括干拌法和湿拌法两种。
1. 干拌法干拌法是将所有原材料进行混合,然后在高温高压下进行压缩成型。
其中,水泥和细粉的比例一般在1:1左右,钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%,化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度,以确保混合均匀。
在进行压缩成型时,需要使用高压机器进行加压,压力一般在200MPa以上,温度一般在180℃左右。
2. 湿拌法湿拌法是将水和其他原材料混合,然后进行机械搅拌。
其中,水泥和细粉的比例一般在1:1左右,钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%,化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度,以确保混合均匀。
在搅拌过程中,还需要不断添加水,以确保混合物的流动性。
最终,将混合物倒入模具中进行成型,然后进行养护。
二、性能研究UHPC的性能研究主要包括强度、耐久性、抗裂性、耐磨性和抗冲击性等方面。
1. 强度UHPC的强度非常高,一般达到150MPa以上。
这是由于其原材料的选择和制备方法的特殊性所决定的。
UHPC中的水泥和细粉具有高度活性,可以充分反应,形成无数的晶体,从而提高混凝土的强度。
此外,UHPC中掺入钢纤维也可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
2. 耐久性UHPC具有优异的耐久性,主要表现在以下几个方面。
首先,UHPC 中掺入了化学添加剂,可以有效地抑制混凝土的龟裂和开裂,从而提高其耐久性。
其次,UHPC中的钢纤维可以有效地防止混凝土的裂缝扩展和脆性破坏,从而提高其耐久性。
职称论文课题名称高性能混凝土的研究与发展现状专业姓名完成时间摘要高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。
本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状,阐明了高性能混凝土的特性,列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果,并对其发展趋势作出展望。
关键词:高性能混凝土;耐久性;体积稳定性目录引言 (1)一、高性能混凝土产生的背景和研究现状 (1)(一)背景 (1)(二)研究现状及发展方向 (1)二、高性能混凝土的性能研究和应用分析 (2)(一)高性能混凝土的概念 (2)(二)高性能混凝土的性能 (2)三、高性能混凝土质量与施工控制 (3)(一)高性能混凝土原材料及其选用 (3)(二)高性能混凝土的施工控制 (4)四、高性能混凝土的特点 (5)(一)高耐久性能 (5)(二)高工作性能 (5)五、研发绿色高性能混凝土的必要性 (5)六、高性能混凝土的发展前景 (6)七、结论 (6)参考文献 (8)高性能混凝土的研究与发展现状引言高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)是20世纪80年代末90年代初,一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土,它以耐久性为首要设计指标。
高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,被各国学者所接受,被认为是今后混凝土技术的发展方向。
一、高性能混凝土产生的背景和研究现状(一)背景传统混凝土的原材料都来自天然资源。
每用1t水泥,大概需要0.6t以上的洁净水,2t砂、3t以上的石子;每生产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能,并排放1tCO2。
高性能混凝土发展现状混凝土是一种由水泥、骨料、细集料和水等原料混合而成的建筑材料,广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程中。
高性能混凝土(High-Performance Concrete,简称HPC)是一种在强度、耐久性、硬化特性等方面具备突出优势的混凝土。
其发展始于20世纪80年代,至今已经取得了显著的进展。
首先,高性能混凝土在强度方面具有突出表现。
通过对原材料的精细选择和精确控制生产过程,可以使HPC的抗压强度远高于普通混凝土。
一些高性能混凝土的抗压强度甚至可以达到100MPa以上,相比之下普通混凝土的强度一般为20-40MPa。
这使得高性能混凝土在承载力要求较高的工程中得到了广泛应用。
其次,高性能混凝土在耐久性方面具备出色的性能。
由于其致密的内部结构以及优良的抗渗性能,高性能混凝土能够有效地阻止水分、氧气和二氧化碳等有害物质的渗透,从而提高混凝土的耐久性。
此外,HPC还具有较好的耐久性能,能够抵抗一些化学腐蚀和循环荷载的破坏,延长结构的使用寿命。
此外,高性能混凝土在施工性能上也有所提升。
由于高性能混凝土的流动性较好,可以在较小的压力下使混凝土充分流动,从而减少了施工过程中的振捣操作,提高了工作效率。
同时,高性能混凝土的早期强度发展较快,可以缩短结构的拆模时间,以及提高工程进度。
最后,高性能混凝土的应用不断拓展。
除了传统的建筑、桥梁、道路等工程中的应用,高性能混凝土还广泛用于核电站、港口码头、风力发电场等特殊工程中。
其优异的力学性能和耐久性能,使得高性能混凝土能够承担更复杂、更严苛的工程要求,为工程建设提供了更好的解决方案。
综上所述,高性能混凝土在强度、耐久性、施工性能等方面具备突出的特点和优势,并且不断拓展其应用领域。
随着科技的不断进步和对建筑材料性能要求的提高,相信高性能混凝土将会继续得到广泛的应用和发展。
毕业论文课题名称高性能混凝土的应用研究与未来发展现状专业建筑施工与管理姓名学号摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快,我国的建设规模正日益增大,如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去,日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。
在众多的土木工程建设中,混凝土的应用面之广,使用次数之多是很少见的。
尤其中近年来,一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中,那就是高性能混凝土。
高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。
本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状,阐明了高性能混凝土的特性,列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果,并对其发展趋势作出展望。
随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展,HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键词:高性能混凝土;耐久性;体积稳定性目录引言 (1)一、高性能混凝土产生的背景和研究现状 (2)(一)背景 (2)(二)研究现状及发展方向 (2)二、高性能混凝土的特点 (3)(一)高耐久性能 (3)(二)高工作性能 (3)(三)其它 (3)三、高性能混凝土的性能研究和应用分析 (4)(一)高性能混凝土的概念 (4)(二)高性能混凝土的质量及性能 (4)(三)高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 (8)四、关于绿色高性能混凝土 (9)(一)研发绿色高性能混凝土的必要性 (9)(二)绿色高性能混凝土的可行性 (10)(三)绿色高性能混凝土的发展 (10)五、高性能混凝土的发展前景 (11)六、结论 (11)参考文献 (12)高性能混凝土的应用未来研究与发展前景从1824年波特兰水泥发明开始,混凝土材料至今已有100多年的历史,以水泥为胶结材的混凝土也取得了具大的发展,由普通混凝土向高性能混凝土发展。
高性能混凝土产生的背景和研究现状高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)是20世纪80年代后期开始发展的一种新型材料,主要是为了解决传统混凝土的弱点和不足。
20世纪60年代,日本开始使用强度高、耐久性好的新型混凝土来进行修建,这就激发了世界各地在混凝土技术上的创新与发展。
随着科技不断进步,HPC的研究和应用也逐渐成熟起来。
HPC是指强度等级大于C60、耐久性好、抗渗抗裂性能优良、具有良好的可加工性、抗震性能等一系列优良性质的混凝土。
HPC的研究方向主要包括材料、配合比设计、加工技术、破坏模型和评估方法等方面。
HPC的应用范围非常广泛,可以用于各种建筑物、桥梁、隧道、地下工程、海洋工程等领域。
目前,国内外HPC研究的重点主要集中在以下几个方向:1.材料研究。
HPC的优良性能主要源于材料,因此材料研究是HPC研究的重要方向。
材料研究包括水泥、粉煤灰、矿渣粉、矿物掺合料等原材料的性能研究和改性研究。
同时也需要研究材料的颗粒形状、大小、密度等对混凝土性能的影响。
2.配合比设计。
HPC的配合比设计是十分关键的环节,合理的配合比才能保证HPC的性能优良。
目前,国内外研究者在HPC配合比设计上采用了多种方法,例如多元最优、响应面、遗传算法等。
3.加工技术。
HPC的加工技术包括了成型、养护、抗渗、抗裂等多个方面。
在成型中,为了减少混凝土表面的凸凹不平,采用了抹灰、打磨等多种方法;在养护中,需要对温度、湿度、养护时间等进行控制,以保证HPC的强度和耐久性;在抗渗、抗裂方面,也需要采取措施进行改善。
4.破坏模型和评估方法。
HPC的破坏模型研究和评估方法研究都是为了提高HPC的使用可靠性和安全性。
目前,国内外研究者在HPC破坏模型和评估方法上采用了多种数学模型和试验方法。
总之,HPC在工程领域的应用越来越广泛,其优越的性能已经得到了广泛的认可和应用。
随着科技的不断发展,HPC技术还将不断更新与改进,为工程建设提供更加优质高效的新型材料。
高性能混凝土的研究与发展现状作者:朱立伟来源:《科学与财富》2018年第22期一、高性能混凝土产生的背景和研究现状(一)背景随着大跨、高层、海洋、军事工程的发展对混凝土提出的更高的要求;处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失强度、甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果;原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。
这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能,多使用天然材料及工业废料保护环境,走可持续发展的道路,高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。
混凝土作为用量最大的人造材料,不得不考虑它的使用对生态环境的影响。
传统混凝土的原材料都来自然资源。
每用1t水泥,大概需要0.61t以上的洁净水,2.1t砂、3.1t以上的石子;每生产1t硅酸盐水泥约需1.6t石灰石和大量燃煤与电能,并排放1.2tCO2,而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。
尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比,生产混凝土所消耗能源和造成的污染相对较小或小得多,混凝土本身也是一种洁净材料,但由于它的用量庞大,过度开采矿石和砂、石料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。
有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。
另一方面,由于混凝土过早劣化,如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。
因此,未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量,必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料;必须充分考虑废弃混凝土的再生利用,未来的混凝土必须是高性能的,尤其是耐久的。
耐久和高强都意味着节约资源。
“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。
(二)研究现状及发展方向进入20世纪90后代以后,混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点。
相对不同环境类别的侵蚀作用,提出材料性能劣化的理论和经验模式,并据此估算结构的使用寿命,成为发展和研究耐久性设计方法的主流。
目前,高性能混凝土的发展有以下几个大方向:(1)绿色高性能混凝土混凝土是当代最大宗的人造材料,对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大,与可持续发展的要求背道而驰。
国内高性能混凝土研究进展与趋势目录一、内容概括 (2)1. 高性能混凝土概述 (3)2. 研究背景与意义 (4)3. 国内外研究现状及差距 (5)二、高性能混凝土原材料研究 (6)1. 水泥类型与性能 (7)2. 矿物掺合料的应用 (9)3. 高效减水剂的进展 (10)三、高性能混凝土配合比设计研究 (11)1. 配合比设计原则与方法 (13)2. 优化算法及智能配比技术 (14)3. 耐久性与工作性平衡策略 (15)四、高性能混凝土性能特点研究 (16)1. 物理性能 (18)2. 化学性能 (19)3. 力学性能及抗裂性 (20)4. 耐久性能 (21)五、高性能混凝土应用现状与发展趋势 (22)1. 应用领域及案例分析 (24)2. 市场需求分析 (25)3. 发展趋势预测 (27)六、高性能混凝土技术挑战与对策 (28)1. 技术难题与挑战 (30)2. 解决方案与措施 (31)3. 政策支持与标准制定 (32)七、结论与展望 (33)1. 研究总结 (34)2. 未来研究方向与展望 (35)一、内容概括本篇文档主要探讨了国内高性能混凝土的研究进展与趋势,涵盖了高性能混凝土的定义、技术特点、材料选择、配合比设计、施工工艺以及性能评估等方面的最新研究成果和发展动态。
在高性能混凝土的定义方面,文档指出了其相较于普通混凝土具有更高的力学性能、耐久性和工作性能,能够在各种恶劣环境下保持良好的工程性能。
在技术特点上,文档强调了高性能混凝土的组成优化、颗粒级配、外加剂优化、掺合料利用和耐久性提升等特点,这些特点使得高性能混凝土在建筑工程中具有更广泛的应用前景。
在材料选择方面,文档讨论了骨料、水泥、矿物掺合料和水等关键组分的优质化选择,以及环保型材料的研发和应用,以提高高性能混凝土的环境友好性和资源利用率。
在配合比设计上,文档介绍了基于试验和数值模拟的优化方法,以实现高性能混凝土性能的最佳匹配和经济效益的最大化。
高强高性能混凝土的应用现状及问题分析摘要:将具有良好的施工和易性和优异耐久性,且均匀密实的混凝土称为高性能混凝土;同时具有上述各性能的混凝土称为高强高性能混凝土。
高强高性能混凝土在现代建筑业应用得非常广泛,它的出现为建筑业做出了重要的贡献,作为建筑业的主力军高强高性能混凝土的优点充分地显现了出来。
随着人类建筑业的发展,新型建筑材料层出不穷,其中最有优势的就是“高强高性能混凝土”。
高强高性能混凝土的出现为高层、超高层建筑物和桥梁建设做出了尤为突出的贡献。
可以说高强高性能混凝土将成为建筑业的一号功臣。
关键词:高强混凝土;高性能混凝土;配合比;水泥;外加剂;水灰比1.高强高性能混凝土的有关概念以及发展状况1.1概念将具有良好的施工和易性和优异耐久性,且均匀密实的混凝土称为高性能混凝土;同时具有上述各性能的混凝土称为高强高性能混凝土;而《普通混凝土配合比设计规范》(JGJ55-2000)中则将强度等级大于等于C60的混凝土称为高强混凝土;《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)则未明确区分普通混凝土或高强混凝土,只规定了钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15,混凝土强度范围从C15~C80。
综合国内外对高强混凝土的研究和应用实践,以及现代混凝土技术的发展,将大于等于C60的混凝土称为高强度混凝土是比较合理的。
获得高强高性能混凝土的最有效途径主要有掺高性能混凝土外加剂和活性掺合料,并同时采用高强度等级的水泥根据《高强混凝土结构技术规程》(CECS104:99),将强度等级大于等于C50的混凝土称为高强混凝土;和优质骨料。
对于具有特殊要求的混凝土,还可掺用纤维材料提高抗拉、抗弯性能和冲击韧性;也可掺用聚合物等提高密实度和耐磨性。
常用的外加剂有高效减水剂、高效泵送剂、高性能引气剂、防水剂和其它特种外加剂。
常用的活性混合材料有Ⅰ级粉煤灰或超细磨粉煤灰、磨细矿粉、沸石粉、偏高岭土、硅粉等,有时也可掺适量超细磨石灰石粉或石英粉。
高性能混凝土的研究与开发作为建筑材料中的重要一员,混凝土被广泛应用于各种建筑工程中,如道路、桥梁、建筑物等。
在不断进步的现代社会中,混凝土的性能要求也越来越高。
而高性能混凝土就是在普通混凝土的基础上,通过优化材料选用、控制配合比、加强养护等手段,使得混凝土具有更高的强度和耐久性。
本文将探讨高性能混凝土的研究与开发现状、优点及未来发展趋势。
一、现状1.研究成果为了满足不断增长的建筑需求,高性能混凝土研究在全球范围内都得到了广泛的发展。
许多国家和地区都有自己的高性能混凝土研究项目,如美国的“Super Concrete Program”、法国的“BHS”、德国的“Ultra High Performance Concrete”等。
这些研究成果不仅优化了混凝土组成、减少了混凝土空隙率,还使得混凝土具有了更多的特殊性能,如高耐久性、高抗渗性、高抗风化性等等。
2.应用领域高性能混凝土在国际上有广泛的应用领域,如道路建设、桥梁建设、高层建筑、核电站、航空航天设施等。
在各个领域中,高性能混凝土都得到了迅速的应用推广,并成为了替代传统混凝土的重要建材。
二、优点1.高强度高性能混凝土的优势之一便是其强度,其强度一般可以达到400至1500MPa,而传统混凝土的强度最高仅为80MPa左右。
因此,高性能混凝土在需要承载大量的重量时表现更优异。
2.高耐久性高性能混凝土通过优化材料的组成、控制配合比等手段,使得混凝土中的气孔被最大限度地减少,从而使得其更为坚固、不易受损。
而其在吸水性、侵蚀性等方面的表现也远好于普通混凝土,进一步提高了混凝土的安全性和使用寿命。
3.高可塑性高性能混凝土的可塑性更高,能够更好的适应各种建筑需要,且更为美观。
由于其中的细粒料和硅酸盐粉已经过筛选和分类,混凝土中的颗粒分布匀称,使得混凝土的表面更平滑、无任何裂缝、出现保持效果。
三、未来发展趋势1.多组分混凝土传统高性能混凝土主要由水泥、砂子、骨料等组分组成,而在未来的研究中,多组分混凝土将得到重视。
高性能混凝土发展现状及展望水泥混凝土是近现代最广泛使用的建筑材料,也是当前最大宗的人造材料。
进入20世纪以来,以混凝土为建筑材料的工程结构物得到飞速发展,与其他建筑材料相比,混凝土以其良好的综合性能已成为楼宇、桥梁、大坝、公路和城市运输系统等现代化标志的首选材料。
据不完全统计,当今世界每年消耗的混凝土量不少于45亿立方米,而且在21世纪将继续稳定增长。
水泥混凝土从问世以来,经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程,似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。
但是近四五十年以来,混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜,并有愈演愈烈之势。
这些混凝土工程的过早破坏,其原因不是由于强度不足,而是由于混凝土耐久性不良。
例如,在日本海沿岸,许多港湾建筑、桥梁等,建成后不到10年的时间,混凝土表面即出现开裂、剥落,钢筋锈蚀外露。
美国国家材料顾问委员会1987年提交的报告报道,约有253万座混凝土桥面板出现不同程度的破坏(其中部分仅使用不到20年),而且每年还将增加35万座;同年Litvan和Bickley发表了对加拿大停车场的检测报告,他们发现大量停车场在远比预计的服务寿命要早得多就出现破坏。
美国1991年在提交国会的报告《国家公路和桥梁现状》中指出,美国当时的全部混凝土工程价值约6万亿美元,而每年用于维修的费用高达300亿美元;南非1981年用于拆换桥梁、挡土墙、墩柱、路面、路缘、蓄水坝、系桩柱、防波堤、电杆基础等的经费就超过2700万英镑,这些结构物多是在建成后3~10年内就发现开裂破坏。
英格兰岛中部环形线的21km快车道,11座混凝土高架桥的建造费是2800万英镑(1972年),因冬季撒盐化冰雪,两年后就发现钢筋锈蚀将混凝土顺筋胀裂,到1989年的15年间,修补费高达4500万英镑(即为造价的16倍),估计以后15年(到2004年)还要耗费12亿英镑(累计接近造价的6倍)!日本目前每年仅用于房屋结构维修的费用即达400亿日元以上,日本引以自豪的“新干线”使用不到10年就出现大面积混凝土开裂、剥蚀现象。
高性能混凝土的发展及存在的问题贾颖锋神华宁夏煤业集团建设工程质量监督站【摘要】随着社会的不断进步和科学技术的飞速发展,以及人们对资源、环境、及建筑性能要求标准的不断提高,普通混凝土已经不能完全满足其需要。
高性能混凝土是一种新型混凝土,具有普通混凝土不具有的优良特性。
笔者结合工作实际,就其发展现状和存在的问题进行了分析,以便于同行交流探讨。
【关键词】高性能混凝土特性一、引言混凝土作为普遍采用的主要建筑工程材料,在世界各国得到了广泛的应用。
随着社会的不断进步和科学技术的飞速发展,现代工程建设的规模越来越大,各种超长、超高混凝土构筑物以及在严酷环境下使用的混凝土构筑物的建造不断增加,同时人们对资源、环境、及建筑性能要求标准的不断提高,对混凝土提出了一系列更高、更新的要求,普通混凝土已经不能完全满足其需要。
进入20世纪90年代以来,随着多种新型胶凝材料和其他外加剂的开发和应用,混凝土技术正向着高强度、高工作性和高耐久性的高性能方向发展,也被认为是今后混凝土技术的发展方向,这种新型的优质混凝土即所谓的高性能混凝土。
二、高性能混凝土的定义和特性1.高性能混凝土的定义。
高性能混凝土(简称H。
C)是在高强度混凝土的基础上发展起来的,从广义上来讲就是这种混凝土必须达到某一应用领域规定的、从普通混凝土产品常规生产中不能达到的其他性能要求或特性。
不同的国家、不同的研究者对高性能混凝土给出了不同的定义与解释,不同工程领域的高性能混凝土的要求也不一样。
”其中我国工程院院士吴中伟教授给出的定义是:高性能混凝土(H。
C)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术及优质原料,在妥善的质量管理条件下制成;除水泥、集料、水以外,必须采用低水胶比,掺加足够的细掺料和高效外加剂;同时应保证其耐久性、工作性、各种力学性能、适用性、体积稳定性与经济合理性。
2.高性能混凝土的特性。
2.1高耐久性。
混凝土一直被看成坚固耐久的材料,我国建设部在上世纪90年代调查发现,我国大多数工业建筑的使用寿命为25~30年,在有害介质侵蚀条件下使用寿命仅为15~20年。
超高性能混凝土在建筑工程中的研究和应用1. 引言1.1 背景介绍超高性能混凝土是一种具有卓越性能的新型混凝土材料,其强度、耐久性、抗裂性等性能远远优于传统混凝土。
随着建筑工程对材料性能的要求不断提高,超高性能混凝土的研究和应用也越来越受到关注。
背景介绍部分将探讨超高性能混凝土的起源和发展历程,介绍其在国内外的研究现状和应用情况,为后续的内容提供必要的背景知识。
超高性能混凝土的研究与应用始于上世纪80年代,最初是由法国学者提出,并在德国、日本等发达国家展开深入研究。
近年来,我国也开始重视超高性能混凝土的研究与应用,一些重大工程项目中已经开始采用超高性能混凝土,取得了显著的经济和社会效益。
通过对超高性能混凝土的背景介绍,可以更好地了解其在建筑工程中的研究和应用现状,为后续的内容铺设基础。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨超高性能混凝土在建筑工程中的应用价值和潜在优势,分析其特点和优势,比较其与普通混凝土的差异,探讨其在建筑结构中的性能表现,以及在施工工艺上的应用情况。
通过对超高性能混凝土的研究,可以为建筑工程领域提供更加可靠和持久的材料选择,提高建筑结构的抗压、抗拉和耐久性能,减少维护和修复成本,并推动建筑工程领域的技术创新和发展。
通过深入研究超高性能混凝土的应用范围和潜在优势,可以为未来的研究方向提供指导和借鉴,促进该领域的持续进步和发展,推动建筑工程领域向更加先进、绿色和可持续的方向发展。
1.3 意义和价值超高性能混凝土在建筑工程中的研究和应用具有重要的意义和价值。
超高性能混凝土的使用可以大幅提升建筑工程的耐久性和安全性。
其强度高、耐久性好、抗渗渗性强等特点,使得建筑结构更加稳固可靠,可以有效延长建筑物的使用寿命,减少维护和修复的频率,降低维护成本。
超高性能混凝土的应用可以实现建筑结构的轻量化设计,提升建筑的抗震性能。
由于超高性能混凝土的高强度和高韧性,可以减小构件截面尺寸,使得建筑结构更为轻便灵活,同时能够承受更大的荷载,在地震等极端环境下具有更好的抗震性能。
国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状一、内容概览随着全球经济的快速发展和城市化进程的加快,建筑工程的需求日益增长。
为了满足这一需求,建筑材料的研发和应用不断取得突破。
自密实高性能混凝土(Selfcompacting Highperformance Concrete,简称SCA)作为一种新型建筑材料,因其具有高强度、高耐久性、高抗渗性、高工作性能以及节能环保等特点,近年来在国内外得到了广泛关注和研究。
本文将对国内外自密实高性能混凝土的研究及应用现状进行概述,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
首先本文将介绍自密实高性能混凝土的基本概念、原理及其主要性能特点。
其次通过对国内外自密实高性能混凝土的研究进展进行梳理,分析其在工程应用中的优势和不足。
然后结合实际工程案例,探讨自密实高性能混凝土在不同结构类型中的应用效果。
对自密实高性能混凝土在未来的发展趋势和研究方向进行展望。
1. 研究背景与意义随着社会经济的快速发展,建筑工程在各个领域的应用越来越广泛。
自密实混凝土作为一种新型建筑材料,具有较高的强度、耐久性和抗渗性能,能够满足建筑结构对材料性能的高要求。
然而目前国内外自密实混凝土的研究和应用仍存在一定的局限性,主要表现在自密实混凝土的强度、耐久性和抗渗性能等方面尚不能完全满足工程实际需求。
因此深入研究国内外自密实高性能混凝土的制备工艺、性能优化及其在工程中的应用现状具有重要的理论意义和现实意义。
首先研究国内外自密实高性能混凝土有助于提高建筑结构的抗震性能。
自密实混凝土由于其内部形成高度致密的微孔结构,具有良好的隔震作用,能够有效减小地震波在结构中的传播,从而提高结构的抗震性能。
其次研究国内外自密实高性能混凝土有助于降低建筑结构的能耗。
自密实混凝土由于其内部形成高度致密的微孔结构,具有良好的保温隔热性能,能够有效减少热量的传递,降低建筑结构的能耗。
再次研究国内外自密实高性能混凝土有助于提高建筑结构的使用寿命。
摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快,我国的建设规模正日益增大,如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去,日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。
在众多的土木工程建设中,混凝土的应用面之广,使用次数之多是很少见的。
尤其中近年来,一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中,那就是高性能混凝土。
高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。
本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国外的研究现状,阐明了高性能混凝土的特性,列举了高性能混凝土在国外研究应用中的重要成果,并对其发展趋势作出展望。
随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展,HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键词:高性能混凝土;耐久性;体积稳定性目录引言 (1)1 高性能混凝土产生的背景和研究现状 (1)1.1 背景 (1)1.2 研究现状及发展方向 (2)2 高性能混凝土的性能研究和应用分析 (2)2.1 高性能混凝土的概念 (2)2.2 高性能混凝土的性能 (3)2.3 高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 (3)3 高性能混凝土质量与施工控制 (4)3.1 高性能混凝土原材料及其选用 (4)3.2 配合比设计控制要点 (6)3.3 高性能混凝土的施工控制 (7)4 高性能混凝土的特点 (8)4.1 高耐久性能 (8)4.2 高工作性能 (8)4.3 其它 (8)5 绿色高性能混凝土 (9)5.1 研发绿色高性能混凝土的必要性 (9)5.2 绿色高性能混凝土的可行性 (9)5.3 绿色高性能混凝土的发展 (10)6 高性能混凝土的发展前景 (10)结论 (11)致词 (12)参考文献 (13)引言从1824年波特兰水泥发明开始,混凝土材料至今已有100多年的历史,以水泥为胶结材的混凝土也取得了具大的发展,由普通混凝土向高性能混凝土发展。
从20世纪以来,混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构首选材料,混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料,其用量巨大。
据统计,当今我国每年混凝土用量约109m3,并且随着我国近年来工业化、城市化进程的加快,其用量将继续快速增长。
人类进入21世纪,随着科学技术的快速发展,一种又一种新型混凝土涌现出来。
混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料,其本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能,因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果,是混凝土的发展方向。
高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC)是20世纪80年代末90年代初,一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土,它以耐久性为首要设计指标,这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。
区别于传统混凝土,高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,因此被各国学者所接受,被认为是今后混凝土技术的发展方向。
1 高性能混凝土产生的背景和研究现状1.1 背景当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求;处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果;原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。
这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能, 多使用天然材料及工业废渣保护环境, 走可持续发展的道路, 高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。
混凝土作为用量最大的人造材料,不能不考虑它的使用对生态环境的影响。
传统混凝土的原材料都来自天然资源。
每用1t水泥,大概需要0.6t以上的洁净水,2t砂、3t以上的石子;每生产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能,并排放1tCO2,而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。
尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比,生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多,混凝土本身也是一种洁净材料,但由于它的用量庞大,过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。
有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。
另一方面,由于混凝土过早劣化,如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。
因此,未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量,必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料;必须充分考虑废弃混凝土的再生利用,未来的混凝土必须是高性能的,尤其是耐久的。
耐久和高强都意味着节约资源。
“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。
1.2 研究现状及发展方向针对混凝土的过早劣化,发达国家在20世纪80年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的高潮,并得到了各国政府的重视。
从20世纪80年代开始,各国混凝土结构设计规中逐渐突出了耐久设计的考虑,从只重视强度设计向强度与耐久性并重。
进入20世纪90后代以后,混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点。
针对不同环境类别的侵蚀作用,提出材料性能劣化的理论或经验模式,并据此估算结构的使用寿命,成为发展和研究耐久性设计方法的主流。
目前,高性能混凝土的发展有以下几个方向:(1)绿色高性能混凝土水泥混凝土是当代最大宗的人造材料,对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大,与可持续发展的要求背道而驰。
绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土,粉煤灰混凝土与基准混凝土相比,大大提高了新拌混凝土的工作性能,明显降低混凝土硬化阶段的水化热,提高混凝土强度特别是后期强度。
而且,节约水泥,减少环境污染,成为绿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 con-crete,RPC),其特点是高强度,抗压强度高达300MPa,且具有高密实性,已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。
(3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分,使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料,对环境变化具有感知和控制的功能。
随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现,为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。
2 高性能混凝土的性能研究和应用分析2.1 高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20余年发展起来的一种新型混凝土。
欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土;在日本,将高流态的自密实混凝土(即免振混凝土)称为HPC;中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。
虽然在不同的国家,不同的学者或工程技术人员,对HPC的理解有所不同。
比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性,欧洲学者更注重耐久性,而日本学者偏重于高工作性。
但是他们的基本点都是高耐久性,这方面的认识是一致的。
2.2 高性能混凝土的性能与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下独特的性能:耐久性。
高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用,能够有效的减少用水量,减少混凝土部的空隙,能够使混凝土结构安全可靠地工作50~100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。
工作性。
坍落度是评价混凝土工作性的主要指标,HPC的坍落度控制功能好,在振捣的过程中,高性能混凝土粘性大,粗骨料的下沉速度慢,在相同振动时间,下沉距离短,稳定性和均匀性好。
同时,由于高性能混凝土的水灰比低,自由水少,且掺入超细粉,基本上无泌水,其水泥浆的粘性大,很少产生离析的现象。
力学性能。
由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响,水灰比是影响混凝土强度的主要因素,对于普通混凝土,随着水灰比的降低,混凝土的抗压强度增大,高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高,可大幅度降低混凝土单方用水量。
在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙,改善界面结构,提高混凝土的密实度,提高强度。
体积稳定性。
高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。
经济性。
高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。
高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用,延长结构的使用寿命,收到良好的经济效益;高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸,减小自重,增加使用空间;HPC 良好的工作性可以减少工人工作强度,加快施工速度,减少成本。
前联学者研究发现用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土,可以节约15%~25%的钢材和30%~70%的水泥。
虽然HPC本身的价格偏高,但是其优异的性能使其具有了良好的经济性。
概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限,降低工程造价。
2.3 高性能混凝土发展和应用中所面临的问题在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题,在高性能混凝土的原材料方面,我国水泥质量不稳定,离散性大;在骨料方面,粗骨料质量低劣,含泥量大,级配较差,细骨料细度模数不合要求;在外加剂和外掺料的选择上,尚缺乏充分的适用性的研究。
在高性能混凝土的施工过程中,施工人员的技术水平有限,养护措施不到位,使HPC的密实性和质量不稳定;在高性能混凝土的耐久性方面,由于高性能混凝土微管中水分的蒸发与凝聚而产生的收缩,使混凝土表面产生裂缝,这对HPC的抗碳化、抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的,高性能混凝土的水泥用量高,水灰比低,硬化后长期处于水中时,水分通过微管扩散到部,未水化的水泥粒子进一步水化,产生微膨胀也会使混凝土表面产生裂缝,为各种有害介质渗透提供通道,给氯离子侵入、碱骨料反应的发生和钢筋锈蚀创造可能;在高性能混凝土的设计方面,由于高性能混凝土的后期强度增长不及普通混凝土,而且脆性大,需要特别注意。
同时,在高性能混凝土的研究方面,现在的研究以实验室研究为主,但是实验室的情况与实际工况相差较大,这不利于今后高性能混凝土的推广应用。
3 高性能混凝土质量与施工控制3.1 高性能混凝土原材料及其选用细集料。
细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂,其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。