超高强混凝土的研究进展3
李 悦
(北京工业大学建工学院,北京100022)
摘 要: 随着建筑技术的发展,强度等级超过100M Pa 的超高强混凝土已经研制成功并在工程中应用。介绍了活
性粉末混凝土、无纤维增强混凝土及纤维增强混凝土等三类超高强混凝土的性能特点及其研究现状,并且讨论了今后超高强混凝土的发展方向。
关键词: 超高强混凝土; 研究进展; 纤维
The
Research Progresses of Super H igh Strength Concrete
L I Y ue
(T he co llege of arch itectu re and civil engineering ,Beijing U n iversity of T echno logy ,Beijing 100022,Ch ina )
Abstract : W ith the developm en t of bu ilding techno logy ,the super h igh strength concrete w ith the strength degree
over 100M Pa already w as developed successfu lly and app lied in field .T h is paper in troduces the p roperties and research p rogresses of th ree k inds of super h igh strength concrete ,w h ich are reactive pow der concrete ,fiber reinfo rce concrete and non -fiber reinfo rced concrete .Fu rthermo re ,the develop ing trend of super h igh strength concrete w as also discu ssed .
Key words : super h igh strength concrete ; research p rogresses ; fiber
混凝土材料是一种应用广泛的工程材料,其强度等级是反映混凝土研究水平的一个重要标志。一般认为强度等级达到或超过C 60的为高强混凝土,但对超高强混凝土并没有明确的定义,文中认为强度等级超过C 100的为超高强混凝土。在我国,C 100以上的超高强混凝土已经在重要工程中开始使用,国外已经在实验室中配制出了抗压强度超过800M Pa 的超高强混凝土,并正在研制1000M Pa 的极高强混凝土。但是,随着混凝土强度等级的不断提高,随之而来也暴露出一些问题,其中最突出的问题是高强混凝土的脆性大,并且混凝土强度越高,材料的脆性就越大,超高强混凝土甚至会出现爆裂破坏现象。为了克服此缺点,一个有效的途径是掺加纤维的方式来改善其延性。综述了超高强混凝土国内外研究现状,为该类材料的研究和应用提供指导。
1 活性粉末混凝土
活性粉末混凝土(R eactive Pow der Concrete ,缩写为R PC )是一种超高强、低脆性,且具有高耐久性的新型水泥基复合材料。R PC 实现高强化的基本原理是:通过提高材料组分的细度与活性,减少材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝),获得超高强度与高耐久性。根据这个原理,R PC 所采用的原材料平均颗粒尺寸在0.1～1.0mm 之间,目的是尽量减小混凝土中的孔间距,从而提高拌合物的密实度。最早的R PC 由法国最大的营造公司Bouygues 公司在1993
年率先研制成功。它由级配良好的细砂、水泥、石英粉、硅灰及高效减水剂等组成,同时,为了进一步提高材料的延性,掺入了直径约0.15～0.20mm 、长度为3～12mm 的微钢纤维。它有2个强度等级:一是经高温高压处理后强度达800M Pa 的R PC 800;二是
经蒸气养护处理后强度达200M Pa的R PC200。
随后,美国、加拿大等国家也开始进行研究并在工程中应用。1996年,D ugat J等人进行了R PC200和R PC800的力学性能试验,对R PC的应力2应变曲线、弹性模量、泊松比、极限应变、弯折强度、平均断裂能等进行了试验研究,同时考察了钢纤维掺量对R PC延性的影响,指出钢纤维的最佳掺量是2%～3%,过高掺量反而会降低R PC的平均断裂能。1997年,加拿大建起了一座60m的R PC人行桥,完成了R PC从理论到实践的飞跃。2001年,为了研究R PC 是否适用用于桥梁上,美国制作了一根长达24m的预应力R PC梁,进行了结构试验,R PC梁中掺入了2的50.16mm×13mm的钢纤维,成型后在88℃的热水中养护48h,梁中除了预应力钢筋外没有配其他钢筋。试验中,此梁表现出来优良的力学与变形性能。当梁的挠度达到300mm时,试验人员借助放大镜也没有找出裂缝,其极限强度达到了207M Pa,极限挠度为480mm。湖南大学何峰等试验研究了原材料品种、性质及配合比对R PC强度的影响,在未掺钢纤维的情况下,配制出了流动性好,高温养护(200℃)下抗压强度为229.0M Pa的R PC,在掺钢纤维的情况下,R PC的抗压强度高达298.6M Pa。
由于R PC具有极其优越的性能,预期在以下几方面具有较好的发展和应用前景。
1)预应力结构和构件。利用R PC的超高强度与高韧性,能生产薄壁、细长、大跨等新颖形式的预制构件,可大幅度缩短工期和降低工程造价。
2)钢2混凝土组合结构。R PC制成的钢管混凝土,具有极高的抗压强度、弹性模量和抗冲击韧性,用它制作高层或超高层建筑的结构构件,可大幅度减小截面尺寸和结构自重,增加建筑物的使用面积与美观。
3)特殊用途的构件。R PC的孔隙率极低,具有超高抗渗性及良好的耐磨性,可以用于补强和修补工程,可替代钢材和昂贵的有机聚合物。
今后对于R PC还需要在以下几个方面进行深入的研究:(1)活性粉末混凝土材料的配合比及施工工艺;(2)活性粉末混凝土的收缩、徐变;(3)活性粉末混凝土的应力2应变本构关系;(4)活性粉末混凝土结构的设计理论;(5)活性粉末混凝土材料的抗拉疲劳强度及动力性能。
2 超高强无纤维混凝土
超高强无纤维混凝土在我国已经有广泛的研究和工程应用,其常用的技术路线为:“高标号水泥+高效减水剂+活性掺合料+优质骨料”,水胶比控制很低,一般低于0.3,活性掺合料普遍采用硅灰,已有的研究成果如下。
清华大学冯乃谦用中热525号硅酸盐水泥加硅灰及高效减水剂FDN,并加入CFA(控制坍落度损失),制得28d强度92.4M Pa,坍落度20c m,2h无坍落度损失的超高强流态混凝土。清华大学曹峰等剔除普通混凝土中的粗骨料以提高匀质性,同时在水泥基体中复合使用粉煤灰、硅粉和高效减水并掺加微细钢纤维以增强韧性和延性,配制出流动性良好的混凝土,抗压强度达到230M Pa,抗折强度50 M Pa。重庆建筑大学蒲心诚按常规工艺制成28d抗压强度为117M Pa的超高强混凝土,后又采用“普通525号水泥+超高效萘系减水剂+硅灰+低水灰比”的技术路线制得坍落度240mm以上,28d抗压强度100M Pa以上的超高强混凝土。目前,用类似的技术路线己经能制得抗压强度达150M Pa的混凝土。
超高强混凝土的研究、应用和推广可以减少结构构件尺寸、有效减轻构件和结构自重,对发展高耸结构、高层结构有重要意义,具有长期的综合经济性。但是其缺点已经如前所述,高强混凝土的脆性及爆裂破坏性能已经严重限制了其进一步的发展应用,通过掺入纤维可以明显改善其缺陷,提高混凝土的抗弯抗冲击韧性,进而提高超高强混凝土结构的抗动力破坏性能。
3 超高强纤维增强混凝土
3.1 钢纤维增强混凝土
钢纤维是一种高强高弹模金属纤维,能明显提高混凝土的抗压、抗劈裂、抗折强度、提高混凝土的弯曲韧性和抗冲击性能。钢纤维混凝土最早出现于20世纪初的俄国,此后美、英、法、德、日本等国开始进行钢纤维混凝土的试验研究。1963年美国学者Rom ualdi J P和B aston G B提出著名“纤维间距理论”,认为钢纤维混凝土的开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的理论,引起了广泛的重视,从而促进了钢纤维混凝土的发展。我国对钢纤维基本理论的研究开始于20世纪70年代, 80年代后这一领域的试验研究得到了迅速开展。大连理工大学赵国藩教授首先从断裂力学理论出发,导出了与复合材料理论相一致的乱向分布钢纤维混凝上抗拉强度公式,并分析了钢纤维混凝土的增强机理和破坏形态。此后,许多学者从不同角度对钢纤维混凝土进行了研究,包括材料强度、本构关系、单
轴受压荷载下应力2应变全过程,钢纤维混凝土的抗冲击、抗磨等性能,抗折强度和抗折弹性模量的研究。这些研究成果极大地推动了钢纤维混凝土的应用与发展,并且形成了相应的技术规程:《钢纤维混凝上结构设计与施工规程》(CECS38:93)、《钢纤维混凝土试验方法》(CECS13:89)和《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38:2004),对我国钢纤维混凝土材料的应用与研究走向规范化起到了指导性作用。
在普通钢纤维混凝土的基础上,高强和超高强钢纤维混凝土的研究也开展迅速。例如,湖南大学的黄政宇等通过在普通钢纤维增强混凝土的基础上剔除粗骨料,增加了超细活性粉末材料硅灰、超细矿渣、超细粉煤灰等,掺加高效减水剂,并通过高压成型及热水养护或高温养护等工艺配制出抗压强度在200M Pa以上钢纤维增强超高强纤维。解放军理工大学的严少华等对对钢纤维含量为0～6%、抗压强度在65～120M Pa范围的4种钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力应变关系作了研究。已有研究的考核指标包括:抗压、抗拉、抗剪、抗冲击弯曲韧性、断裂韧性、疲劳等力学性能以及单轴受压条件下的应力应变关系和本构模型等,提出了钢纤维高强混凝土的有关特性参数。研究结果表明,钢纤维高强混凝土的增强增韧机理与普通钢纤维混凝土无明显差异,同一种纤维对中等强度混凝土的增强系数与对高强混凝土的增强系数相近或略有提高。
3.2 聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维是一种强度高、密度小、不吸水、耐酸碱的新型高分子建筑材料。20世纪60年代中期,国外开始研究用合成纤维作为水泥砂浆增强材料的可能,发现尼龙、聚丙烯与聚乙烯等纤维有助于提高水泥砂浆的抗冲击性能,实验结果表明,若在混凝土中掺加体积率为0.1%～0.3%的聚丙烯纤维时,可使混凝土的塑性收缩减少12%～25%,并建议用聚丙烯纤维作为混凝土的掺合料。
在我国,普通强度等级的聚丙烯纤维混凝土主要研究成果包括:中国建筑材料科学研究院沈荣熹研究了低掺率合成纤维在混凝土中的作用机制,归纳总结了合成纤维作为混凝土增强材料的特点,明确指出低掺率合成纤维在混凝土中具有阻裂和增韧作用。大连理工大学的戴建国等研究了低弹性模量纤维混凝土的剩余弯曲强度问题,给出了可用于计算低弹性模量纤维混凝土构件抗弯承载能力的指标和计算方法,同时说明聚丙烯纤维在工程中不但可以用作非结构性补强材料来防止塑性收缩裂缝,而且可以作为结构性补强材料用于增强构件的抗弯承载力,改善结构延性。广东工业大学的苏健波、同济大学吴科如等研究了聚丙烯纤维混凝土的抗压、劈裂、抗拉强度等性能,上海市政工程研究院孙家瑛、同济大学姚武、马一平对混凝土的抗折性能进行了试验研究,北京工业大学邓宗才对改性的聚丙烯纤维(粗合成纤维)做了一系列弯曲韧性的试验研究。也有很多研究人员做了大量的试验来验证聚丙烯纤维对混凝土的抗裂、增强、增韧性能。对于高强度等级的聚丙烯纤维混凝土,东南大学的焦楚杰等对聚丙烯纤维——钢纤维混杂增强高强混凝土的弯曲性能进行了试验研究。大量的试验结果表明:聚丙烯纤维对混凝土的抗压、劈裂抗拉强度没有明显的影响,但是能提高混凝土的抗弯抗折强度,提高混凝土的弯曲韧性和抗冲击性能,减少混凝土的收缩变形,改善混凝土的抗渗透能力。
3.3 聚乙烯醇纤维增强混凝土
聚乙烯醇(PVA)纤维,也称维纶纤维,是以高聚合度的优质聚乙烯醇为原料,采用特定的先进技术加工而成的一种合成纤维。其主要特点是强度高、模量高、伸度低、耐磨、抗酸碱、耐候性好,与水泥、石膏等基材有良好的亲和力和结合性,且无毒、无污染、不损伤人体肌肤,对人体无害,是新一代高科技的绿色建材之一。
在国外,L iV C于1992年最先开始工程水泥基复合材料(Engineering Cem en titi ou s Com po site,简称ECC)的理论研究,最早用聚乙烯醇纤维来解决水泥基复合材料的增强增韧问题,1997年L i和Kanda 等开始将聚乙烯醇纤维制成了PVA纤维增强水泥基复合材料。以日本为代表的研究人员进行了高强PVA纤维的增强研究。可乐丽公司的试验结果表明,PVA纤维在水泥中的分散性较好,与水泥的粘结程度明显优于钢筋,增强效果明显。
PVA纤维是一种价格低廉、高弹模和高强的化学纤维,理论上在水泥混凝土中的增强效果比其他化学纤维要好,但目前PVA纤维在水泥混凝土中应用尚未受到重视,国内对此的研究也刚刚起步。PVA纤维的抗拉强度和弹性模量都优于聚丙烯(PP)纤维,在水泥基复合材料中掺入PVA纤维,可有效地改善水泥基复合材料的抗裂性能,还可以较为显著提高混凝土的劈裂抗拉强度,可改善水泥混凝土的变形和破坏特性,PVA纤维对混凝土的抗冲击、抗渗、抗收缩性能以及弯曲韧性也有一定程度改善作用。
4 结论与展望
随着建筑技术的进步和结构设计的需要,高强和超高强混凝土的应用必将更加广泛,如何充分发挥其强度优势,同时限制其体积稳定性差、脆性大、爆裂破坏等现象,是必须解决的问题。充分利用均匀分散的纤维来改善超高强混凝土的脆性无疑是有效解决问题的方法之一。超高强混凝土在受力过程中,短纤维发挥其抗拉强度高,而混凝土发挥其抗压强度高的各自优势,从而显著提高了纤维混凝土材料的各项技术性能,使其具有优良的抗拉、抗弯、抗疲劳、抗冲击性能以及耐磨耗、韧性高等特点。今后在超高强纤维混凝土的研究领域,除了应继续深入研究特种纤维混凝土和特殊成型工艺以外,还要充分考虑发挥普通组成混凝土成本低廉的优势,利用常规材料和普通工艺来制备超高强纤维增强混凝土。并且,不仅应该充分研究其静力学性能,应更加深入地研究其动力学性能和耐久性,以丰富材料科学理论研究和指导工程实践。
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收稿日期:2006210212.
作者简介:李 悦,博士,副教授;北京,北京工业大学建工学院(100022).
3北京市科技新星计划资助项目(2005B09)和北京市留学回国人员择优资助项目.
专家介绍
李悦,男,1972年生,博士后,副教授。1993年本科毕业于河北理工大学材料
系,1996年硕士毕业于武汉工业大学材料学院,1999年博士毕业于武汉工业大学
材料学院。2001年同济大学土木工程博士后流出站,之后在北京工业大学建工学
院工作至今,期间于2002年7月至2003年7月在美国科罗拉多大学土木系从事访
问学者工作。2005年入选北京市科技新星(B类)计划,2005年入选北京市中青年
骨干教师计划。作为项目负责人和骨干共承担20余项国家级、省部级和横向科研
项目,包括“十一五”国家科技支撑计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金
重点项目等,已经在《Cem en t and Concrete R esearch》《Jou rnal of W uhan
U n iversity of T echno logy》《建筑材料学报》《武汉理工大学学报》《北京工业大学学
报》等期刊杂志上发表论文70余篇,其中SC I收录8篇,E I收录15篇,IST P收录2
篇。作为副主编编写了本科生教材《土木工程材料》,参编的专著有《建筑功能材料》《结构混凝土裂缝防治技术》《钢管混凝土》。作为主要完成人获得过省、部级技术发明和科技进步奖四项:“大跨度拱桥结构钢管高强膨胀混凝土制备技术及应用”,获得2006年中国建筑材料工业协会(部级)技术发明一等奖;“钢管高强膨胀混凝土的研究及其在钢混组合结构中的应用”获得2005年湖北省科技进步一等奖;“绿色高性能商品混凝土的研究及其工程应用开发”,获得了2002年湖北省科技进步二等奖;“聚合物水泥基复合材料及其界面研究”获得了1998年国家建材科技进步二等奖。目前主要的研究方向是混凝土材料的组成、结构与性能。
泰山玻纤与加拿大F iberex公司联姻孕育ECR
日前,泰山玻璃纤维股份有限公司与加拿大F iberex公司合资成立山东泰山发博瑞克玻璃纤维有限公司,新合资公司选址在泰山玻璃纤维股份有限公司厂内,主营ECR玻璃纤维生产,预计年产能达到25000t,产品由加拿大F iberex公司负责在国际市场销售。
加拿大F iberex公司人1998年起开始生产ECR玻璃纤维。ECR玻璃纤维为兼具耐酸性、高强度及高电阻率的特种无碱玻璃纤维。日前,双方签订了改造泰山玻纤第二条原丝生产线为一条3万tECR生产线的合资合同,泰山玻纤董事长张志法宣布了合资公司组织机构和主要领导成员的任命。张志法出任合资公司第一届董事长。
在合资公司成立大会上,张志法董事长表示,泰山玻纤与F iberex公司合资,如同“吉结良缘”,今后的转产如同双方感情的结晶。他期望培育的“宝宝”能健康成长,ECR项目顺利启动,走向国际国内市场,从而带动其他领域的合作,祝愿合资双方能够和谐共赢,共同创造美好的未来。
担任新合资公司副董事长的F redA tiq先生对合资公司的转产成功很有信心,他期待与泰山玻纤能保持长久的合作。新合资公司总经理IrfanShah深感责任重大,他表示会竭尽全力地做好工作,并希望通过大家的共同努力促进转产成功,获得长足发展,让泰山玻纤和F iberex公司的合作在行业中享有盛誉。
此次双方联袂ECR项目,大大降低了加拿大F iberex公司的生产运营成本,也必将为泰山玻纤走向国际化市场增添新的增长点。
(王新明 陈炅)
再生混凝土的研究现状及其基本性能 言 随着科技的进步，社会的发展，中心城市的建筑业也在不断发展。几乎每天都有旧的建筑物要拆除，每天都有新的建筑要兴建。无论是从废旧建筑物上拆下的废弃混凝土，还是新建筑物兴建过程中所产生的废渣，都属于建筑垃圾。这些垃圾影响了城市生活环境，造成了环境污染。把它们运送到郊外进行掩埋，不仅要花费大量的运费，会给城市郊区造成二次污染。其次，堆放掩埋这些建筑垃圾又要占用大量宝贵的土地资源。将建筑垃圾（此处主要包括废弃混凝土块、碎砖块等）进行资源化利用，变的越来越重要了。 另一方面，在人类发展的过程中，随着建筑业的不断发展，建筑材料也发生着很多变化，从最早的木材、石块到现在的各种合成材料。在这些材料中，最重要且使用量最大的当数混凝土了。在现在建筑物中，几乎找不到没有使用混凝土的。目前，全世界混凝土的年产量约28亿立方米，我国的混凝土年产量约占世界总量的45%，约13~14亿立方米。混凝土原材料中其骨料占混凝土总量的75%(1)，由此可推断，其骨料的使用量有多大。总有一天地球上的骨料回消耗殆尽。为了能够解决这些问题，各国开始了再生混凝土的研究开发与应用。 二、再生混凝土的研究现状 二次世界大战之后，苏联、日本、德国等国家重建家园，就注意到了废弃混凝土的问题并开始了再生混凝土的研究开发与利用，且已召开
过三次有关废弃混凝土再生利用的专题国际会议(2)。如今，再生混凝土已经成为发达国家共同的研究课题了，有些国家还以立法的形式来保证和促进其研究的进行。随着我国政府对资源环境问题的重视，也已经开始鼓励再生混凝土的研究与开发了。 1、日本 日本是一个面积小资源少的岛国，它在建筑垃圾再生利用研究方面起步早，做的也比好的。日本政府早在1977年就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂(3)。日本建设省在1992年提出了控制建筑副产品排放和建筑副产品在利用技术开发的5年计划并于1996年10月制订了再生资源法旨在推动建筑副产品的再利用，为建筑垃圾的资源化利用提供法律和制度的保障(4)。日本已经对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、干缩性、耐冻性等性质做了系统的研究。目前，日本对建筑垃圾的再生利用率已达到70%左右了。 2、美国 美国政府制定了《超级基金法》，规定：任何生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒。美国不但鼓励再生混凝土的利用，而且还对再生混凝土的性能做了系统性的研究和试验。比如美国密歇根州的两条公路就是使用的再生混凝土。通过对其的研究，表明再生混凝土的干缩率要比天然骨料的混凝土要大。美国的CYCLEAN 公司采用微波技术可以100%的回收利用路面沥青混凝土，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同时节约了垃圾清运和
高性能混凝土 简介 高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。 定义 1950年5月美国国家标准与技术研究院（NIST）和美国混凝土协会（ACI）首次提出高性能混凝土的概念。但是到目前为止，各国对高性能混凝土提出的要求和涵义完全不同。 美国的工程技术人员认为：高性能混凝土是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。美国混凝土协会认为：此种混凝土并不一定需要很高的混凝土抗压强度，但仍需达到55MPa以上，需要具有很高的抗化学腐蚀性或其他一些性能。 日本工程技术人员则认为，高性能混凝土是一种具有高填充能力的的混凝土，在新拌阶段不需要振捣就能完善浇注；在水化、硬化的早期阶段很少产生有水化热或干缩等因素而形成的裂缝；在硬化后具有足够的强度和耐久性。 加拿大的工程技术人员认为，高性能混凝土是一种具有高弹性模量、高密度、低渗透性和高抗腐蚀能力的混凝土。 综合各国对高性能混凝土的要求，可以认为，高性能混凝土具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）；高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）；适当的高抗压强度；良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实性）。 中国在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。 高性能混凝土的技术路线 高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的，但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广乏，高性能混凝土的发展一般可分为三个阶段：
开题报告 高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。 高性能混凝土的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等。 高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是由于国际上广泛认识到高性能混凝土具有高工作性、高耐久性和高强度等特性，用其替代传统的混凝土以及建造在严酷环境中的特殊结构物，具有显著的经济效益和技术先进性，因此高性能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在。 从1996年开始，我国国家计委、国家科技部先后2次设立科技攻关项目，进行高性能混凝土的创新研究，由中国建筑材料科学研究院、清华大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等几十所科研单位、高等院校承担了“高性能混凝土的综合研究和应用”及“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”的研究课题，
高强(C60)混凝土配合比设计方法[1] 基本特点： 1）每立方米混凝土胶凝材料质量480±20kg； 2）水泥用量不低于42.5级，每立方米水泥质量不超过400kg； 3）砂率0.38~0.40，砂率尽量选小些，以降低粘度； 4）使用掺合料取代部分水泥，宜矿渣（10%~20%）与粉煤灰（10%~15%）复掺； 5）优先选用聚羧酸减水剂，并复配有相容性良好缓凝剂与消泡剂； 6）粗骨料粒径不应大于31.5mm，如果强度等级大于C60，其最大粒径不应大于25mm；7）粗骨料的针片状含量不宜大于5.0%； 8）粗骨料的含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%； 9）细骨料的细度模数宜大于2.6； 10）细骨料含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。
3 基本规定 3.0.1混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。 表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。 表3.0.5-1钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 注：①采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和； ②对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％； ③复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。 表3.0.5-2 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
浅谈高性能混凝土的技术性能特点 摘要：阐述了国内外学者对高性能混凝土的认识与定义，介绍了高性能混凝土的性能特点及其优越性能，以推广高性能混凝土的广泛应用。 关键词：高性能混凝土原材料配合比拌和物力学性耐久性 一、高性能混凝土的定义 高性能混凝土（High-Performance concrete 简称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。对高性能混凝土的具体定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。一般说来，高性能混凝土是指高强、高耐久性、高工作性。 随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长,因此发展高性能混凝土势在必行。而且工程结构采用高性能混凝土可以节约资源、降低工程造价，利于环境保护和可持续发展。 二、高性能混凝土的性能特点及其优越性 通过实验可以得出高性能混凝土与普通混凝土相比具有以下各方面的特点： 1、原材料性能特点 高性能混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥；高性能混凝土水泥混和料采用矿渣或粉煤灰，普通混凝土水泥混合料采用矿渣、粉煤灰、石灰石、煤矸石、磷渣；高性能混凝土采用水泥的比表面积≤350m2/kg，普通混凝土水泥的比表面积≤300m2/kg；高性能混凝土采用水泥中的游离氧化钙含量≤1.0%，碱含量≤0.80%，熟料中的C3A含量≤8%，氯离子含量≤0.10%（钢筋混凝土）/≤0.06%（预应力混凝土）；普通混凝土水泥中的游离氧化钙含量≤1.5%，碱含量、熟料中的C3A含量、氯离子含量无特殊要求。 高性能混凝土采用的矿渣粉中MgO含量≤14%，普通混凝土对此无要求；高性能混凝土采用的粉煤灰中氯离子含量不宜大于0.02%，CaO含量≤10%，游离CaO含量≤1.0%，普通混凝土对此无要求。 高性能混凝土与普通混凝土采用的砂子区别见下表1 表1 砂子
再生混凝土的研究现状与展望 1 引言近年来,随着我国经济的快速发展,建筑行业也得到了迅猛发展。由于建筑物更新速度不断加快,使得大批废旧混凝土建筑物被拆除,产生了数量巨大的废弃混凝土,同时在新的建筑施工中,也产生大量的废弃混凝土。据综合统计[1],每生产100 m3的混凝土,将产生1~1.5 m3的废混凝土。随着我国经济建设步伐的进一步加快, 废混凝土的数量还将逐年增多。目前,我国每年产生的废弃混凝土可达1亿吨。如此大量的废混凝土不仅占用宝贵的土地,而且每年的占地和处理费用数额庞大,已经引起人们的高度重视。从环境保护和建筑业可持续发展的角度出发,对这些废弃混凝土加以高效回收利用十分必要。这也促使了世界各国加强对再生骨料和再生混凝土技术的研究,以期获得更好的经济效益和社会效益。 再生集料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)是指将废弃混凝土破碎、加工、分级成再生集料,部分代替或全部代替天然集料配制而成的新混凝土,简称再生混凝土[2]。再生混凝土技术的开发和应用,一方面可以解决大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题,另一方面,用建筑废物循环再生集料代替天然集料,可以减少建筑业对天然集料的消耗,从而缓解天然集料日趋匮乏的压力并降低大量开采砂石对生态环境的破坏,保护人类赖以生存的环境[3]。因此,再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土,是今后混凝土的一个发展方向。
2 国内外研究状况 自“二战”后,废弃混凝土再生骨料的应用已引起许多国家的重视,前苏联、德国、日本等国就开始对废混凝土进行了处理和再生利用的研究。到目前为止,已召开了5次有关废混凝土再利用的专题国际会议,提出混凝土必须绿色化。有些国家还采用立法形式来保证废弃混凝土循环再利用技术研究和应用的发展。在1976年,RILEM设立了“混凝土的拆除与再利用技术委员会”,针对废弃混凝土的处理与循环再利用技术进行研究。再生混凝土的技术研究也得到了联合国的高度重视,1994年,联合国又增设了“可持续产品开发”工作组,作为其专门的机构。再生混凝土技术已成为世界各国共同关心的课题。我国国土面积大,资源丰富,在一定时期内混凝土原材料危机还不会十分突出,因而对再生混凝土的开发研究与国外相比起步较晚。但随着建筑行业的迅猛发展和人们环保意识的增强,建筑废物引起的生态环境问题日益受到人们的高度重视。许多专家、学者开始研究如何能够变废为宝,将大量的废混凝土制作成再生混凝土应用到实际工程中去,并对再生混凝土的开发利用进行了立项研究。 目前我国的再生混凝土研究工作基本上处于实验室阶段,没有大范围的应用,只有一些局部的试验性应用,缺乏较系统的应用研究,技术上也缺乏较完善的再生混凝土技术规程、技术标准。研究表明[5]:再生混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面与普通混凝土存在较大差异,因而现行普通混凝土标准、规范已不能够适合再生混凝土。所以,在我国开展再生混凝土的系统研究具有重要的实际意义。
高性能混凝土地研究与发展现状 摘要：阐述了高性能混凝土产生地背景和国内外学者对高性能混凝土地认识与定义，并详细介绍了高性能混凝土地国内外地研究与发展现状，同时，还针对高性能混凝土研究与发展中地一些问题进行了探讨.关键词：高性能混凝土；定义；耐久性；存在问题高性能混凝土(，)是世纪年代末年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出地一种全新概念地混凝土，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年以上地使用寿命.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地混凝土，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地优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件地适应性等方面产生了明显地效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术地发展方向.高性能混凝土产生地背景传统地混凝土虽然已有近年地历史，也经历了几次大地飞跃，但今天却面临着前所未有地严峻挑战：()随着现代科学技术和生产地发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用地重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等地建造需要在不断增加.这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长.()进入世纪年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建地桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新.年美国国家材料咨询局地一份政府报告指出：在美国当时地．万座桥梁中，大约有．万座处于不同程度地破坏状态，有地使用期不到年，而且受损地桥梁每年还增加．万座.年在提交美国国会地报告“国家公路和桥梁现状”中指出，为修复或更换现存有缺陷桥梁地费用需投资亿美元；如拖延修复进程，费用将增至亿美元.美国现存地全部混凝土工程地价值约万亿美元，每年用于维修地费用高达亿美元.在加拿大，为修复劣化损坏地全部基础设施工程估计要耗费亿美元.在英国，调查统计了个工程劣化破坏实例，其中碳化锈蚀占％，环境氯盐锈蚀占％，内部氯盐锈蚀占％，混凝土冻蚀％，混凝土磨蚀％，混凝土碱—骨料反应破坏％，硫酸盐化学腐蚀％，其他各种不常发生地腐蚀破坏％.我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重.建设部于世纪年代组织了对国内混凝土结构地调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用～年后即需大修，处于有害介质中地建筑物使用寿命仅～年，民用建筑及公共建筑使用及维护条件较好，一般可维持年.相对于房屋建筑来说，处于露天环境下地桥梁耐久性与病害状况更为严重.据年全国公路普查，到年底我国已有各式公路桥梁座，公路危桥座，每年实际需要维修费用亿元，而实际到位仅亿元.港口、码头、闸门等工程因处于海洋环境，氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀，导致构件开裂、腐蚀情况最为严重.年交通部四航局等单位对华南地区座码头调查地结果，有％以上均发生严重或较严重地钢筋锈蚀破坏，出现破坏地时间有地距建成仅—年.()混凝土作为用量最大地人造材料，不能不考虑它地使用对生态环境地影响.传统混凝土地原材料都来自天然资源.每用水泥，大概需要．以上地洁净水，砂、以上地石子；每生产硅酸盐水泥约需．石灰石和大量燃煤与电能，并排放，而大气中浓度增加是造成地球温室效应地原因之一.尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产?昆凝土所消耗地能源和造成地污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它地用量庞大，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地砂石.另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后地混凝土垃圾也给环境带来威胁.因此，未来地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地再生利用，未来地混凝土必须是高性能地，尤其是耐久地.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地.高性能混凝土地定义与性能对高性能混凝土地定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一地理解，各个国家不同人群有不同
高强混凝土配合比设计方法及例题
1] 高强(C60)混凝土配合比设计方法[ 基本特点： 1）每立方米混凝土胶凝材料质量480±20kg； 2）水泥用量不低于42.5级，每立方米水泥质量不超过400kg； 3）砂率0.38~0.40，砂率尽量选小些，以降低粘度； 4）使用掺合料取代部分水泥，宜矿渣（10%~20%）与粉煤灰 （10%~15%）复掺； 5）优先选用聚羧酸减水剂，并复配有相容性良好缓凝剂与消泡剂；6）粗骨料粒径不应大于31.5mm，如果强度等级大于C60，其最大粒径不应大于25mm； 7）粗骨料的针片状含量不宜大于5.0%； 8）粗骨料的含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%； 9）细骨料的细度模数宜大于2.6； 10）细骨料含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。 表1 混凝土配合比设计参数参考表(自定，待验证)
3 基本规定 3.0.1混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。 3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。 表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应经过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。 表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量
聚合物改性混凝土研究进展 摘要：介绍了聚合物改性混凝土的种类、改性机理和研究现状，并对其应用前景作了展望。和普通混凝土相比，聚合物改性混凝土有良好的性能：高的抗折、抗拉强度、好的柔韧性，高的密实度和抗渗性等，当前聚合物改性混凝土主要有 3 种, 即: 聚合物浸渍混凝土, 聚合物混凝土, 聚合物改性混凝土。聚合物改性混凝土学科的发展前景广阔。 关键词：聚合物改性混凝土；种类；改性机理；研究现状；前景 0 引言 聚合物改性混凝土是指一类聚合物与混凝土复合的材料，是用有机高分子材料来代替或改善水泥胶凝材料所得到的高强、高质混凝土。聚合物改性混凝土的发展已有多年历史，并得到了越来越广泛的应用。目前，聚合物改性混凝土的性能已经得到广泛认可。普通混凝土虽然抗压强度高，但也存在着较多缺点，比如抗拉和抗折强度较低，干燥收缩大，脆性大。在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物，可以使混凝土获得高密实度，改变混凝土的脆性，拓宽了混凝土的使用领域，能带来较大的社会效益及经济效益[1]。 1 聚合物改性混凝土的分类 聚合物改性混凝土按照制备方式，可分为聚合物浸渍水泥混凝土（PIC），聚合物胶结混凝土（PC）和聚合物水泥混凝土（PCC）三种。 1.1 聚合物浸渍混凝土 聚合物浸渍混凝土（PIC）是将已经水化的混凝土用聚合物单体浸渍, 随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。聚合物浸渍混凝土有良好的力学性能、耐久性及侵蚀能力。用于浸渍混凝土的聚合物单体主要有丙烯酸或甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯腈等。这种混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输运液体的有筋管、无筋管、坑道等。聚合物浸渍混凝土因其实际操作和催化复杂，目前多用于重要工程。国外已用于耐高压的容器，如原子反应堆、液化天然气贮罐等。 1.2 聚合物胶结混凝土 聚合物胶结混凝土（PC）是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土，又称之为树脂混凝土。大部分情况下是把聚合物单体与骨料拌和，把骨料结合在一起，形成整体。聚合物混凝土所用的聚合物主要有环氧树脂、甲基丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、沥青等，混凝土的胶结完全靠聚合物，聚合物的用量约占混凝土重量的8%左右，这种混凝土具有高强、耐腐蚀等优点，但目前成本较高，工艺复杂, 经济适用性和工程实用性均很差[2]，只能用于特殊工程（如耐腐蚀工程）。 1.3 聚合物水泥混凝土 聚合物水泥混凝土（PCC）是将水泥和骨料混合后，与分散在水中或者可以在水中分散的有机聚合物材料结合所生成的复合材料。制备的方式主要有两种：一是先将聚合物用水分散后，以乳液或聚合物水溶液的形式加入，聚合物胶乳在混凝土水化过程中影响混凝土水化过程及混凝土的结构，从而对水泥砂浆或混凝土的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散，以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时，聚合物遇水变为乳液，在混凝土凝结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构[3]。此外，聚合物还可以纤维或者纤维增强塑料的形式，或者起外加剂的作用在混凝土中获得了应用。聚合物水泥混凝土由于操作简单，改性效果明显，成本较低（相当其他两种聚合物混凝土成本的1/10），因而在实际应用中得到了广泛的应用。 2 聚合物对水泥混凝土的改性机理 国内外用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多，但基本上是三种类型：即乳液（乳胶、分散体）、液体树脂和水溶性聚合物。其中乳胶是使用最广的，主要分为三类： 1)橡胶乳液类。主要有天然乳胶(NR)、丁苯乳胶(SBR)和氯丁乳胶(CR) 甲基丙烯酸甲脂
目录 摘要 (2) 第1章研究的目的、方法、现状 (3) 1.1 研究的目的及意义 (3) 1.2 研究的方法 (3) 1.3 研究的现状 (4) 1.3.1 国外研究现状 (4) 1.3.2 国内研究现状 (4) 第2章再生混凝土在粗、细骨料及再生墙体领域研究现状 (5) 2.1 再生混凝土及再生墙体的基本性能 (5) 2.1.1 再生混凝土的基本性能 (6) 2.1.2 再生墙体的基本性能 (7) 2.2 再生混凝土粗、细骨料研究现状 (7) 2.3 再生墙体研究现状 (8) 第3章促进废旧材料再利用健康发展的对策探索 (9) 3.1 废旧材料再利用的基本方法 (9) 3.1.1 回填掩埋法 (9) 3.1.2 加工骨料法 (10) 3.1.3 还原再利用 (10) 3.1.4 堆山造景的处理方式 (10) 3.2 废旧材料再利用在旧城改造中存在的问题 (11) 3.3 废旧材料再利用建议 (11) 3.3.1 创新废旧材料再利用管理模式 (12) 3.3.2 产学研政联动、提升废旧材料再利用技术水平 (12) 3.3.3、增强宣传教育、提高废旧材料再利用产品的社会认可度 (12) 3.3.4 推进废旧材料再利用产业化 (12) 第4章结论及展望 (13) 4.1 结论 (13) 4.2 展望 (13) 参考文献 (14) 附录A (15) 致谢 (17)
摘要 二十世纪以来,建筑业的快速增长消耗大量环境资源,与此同时爷产生大量的建筑废弃物。相比发达国家,我国建筑废弃物再利用尚处于初级阶段,目前多数建筑废弃物用于基础回填,属于低等级循环利用,其经济效益和社会效益并不令人满意。在我国践行可持续发展为主题、环境友好型社会为建设目标的现在，建筑垃圾回收利用，已变成不可逃避的课题。 本文在废旧材料回收方面的研究，首先对废旧材料再生利用的目的、再生利用发展现状进行分析，重点总结了国内外废旧材料再利用的发展趋势；其次对再生混凝土在粗骨料、细骨料以及再生墙体领域的研究现状做了详细的介绍，并对再生混凝土和再生墙体的基本性能展开阐述；最后本文总结了废旧材料再生利用的一般处理方法，通过分析废旧材料再利用在发展中存在的问题，提出了我国未来废旧材料发展的建议，希望能为我国的新型城镇化建设提供理论参考。 关键词：建筑废弃物，低级循环，可持续发展，再生利用
高性能混凝土性能 讲授目录 HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。我们分以下几个方面来讨论。 高性能混凝土的工作性 高性能混凝土的体积稳定性 高性能混凝土的耐久性 高性能混凝土的力学问题 高性能混凝土的高温性能 一、高性能混凝土的工作性 高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。 为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。 高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。 新拌混凝土的流变学参数
用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。 影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。 ②塑性黏度 是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。 胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。 高性能混凝土工作性的测定方法 坍落度与坍落流动度 V型漏斗试验 U形充填性试验装置 J-环试验 L形流动仪及测试指标试验
再生混凝土的研究现状和存在问题 【摘要】再生混凝土是一种环保材料，对再生混凝土的研究，可以促进建筑行业的可持续发展。再生混凝土是指对废弃的混凝土进行回收再利用，是按照一定程序对废弃混凝土进行加工，并按照一定级配进行混合加工，可以将废弃混凝土当做粗骨料进行配制。本文对再生混凝土研究的意义进行了分析，还对再生混凝土的研究现状进行了介绍，指出了研究过程中存在的问题，希望可以对相关研究人员带来一定帮助。 【关键词】再生混凝土；研究；意义；现状；问题 随着现代化城市建设进程的加快，我国建筑工程的数量越来越多，城市的建筑日新月异，很多就建筑物被拆除，新型建筑不断兴起，这也使得城市的形象越来越美。在对旧建筑进行拆除的过程中，会占用土地资源，还会污染周围环境，不利于城市以及建筑行业的可持续发展，为了解决这一问题，相关人员对再生混凝土进行了研究，而且取得了一定成绩，提高了资源的利用率，实现了对废弃混凝土的再利用。 1.再生混凝土研究的意义 随着城市建筑的日新月异，建筑行业发展越来越快，建筑的种类以及功能越来越多，旧的建筑不断被拆除，新型高层建筑以及多功能建筑不断兴起，这在美化城市形象的同时也带来了较多的环境问题。为了促进建筑行业的可持续发展，必须提高资源的利用率，还要在建筑施工中加强环保意识。混凝土是建筑施工中必须用到的一类材料，建筑工程的增多，使得混凝土的需求量大大增加了，但是建筑更新比较快，在旧建筑被拆除后，大量的混凝土也面临着浪费的问题，旧建筑拆除工作会产生大量的建筑垃圾，而且会占用大面积的土地，会产生较多的污染问题。为了提高资源的利用率，必须加强对可再生资源的研究，加强对施工材料的重复利用，还要建设对自然资源的利用以及占用，这样才能促进建筑行业更加健康的发生。再生混凝土是建筑行业一项重要的研究项目，其主张对废弃的混凝土进行破碎、清洗、筛分以及加工处理，通过一定级配混合可以形成粗骨料，可以制成新的混凝土，这有效提高了混凝土的利用率，而且符合现代社会对建筑行业可持续发展的要求，有利于减少建筑施工带来的环境问题。 2.再生混凝土的研究现状 再生混凝土有着较多的特性，其与普通混凝土相比，热导率比较低，而且在应用的过程中，可以增强建筑的保温隔热效果；再生混凝土的密度也比较小，自重比较轻，在应用的工程中，可以减轻建筑自重。再生混凝土有着较强的和易性，为其坍落度比较低，施工单位想要提高其流动性，可以加入适量外加剂。我国相关机构对再生混凝土进行研究，发现再生混凝土有着较高的强度以及耐久性，适合在建筑工程中大力推广。
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 摘要 (1) 目录 (2) 引言 (4) 第一章高性能混凝土产生的背景和研究现状 (4) 第一节背景 (4) 第二节研究现状及发展方向 (5) 第二章高性能混凝土的性能研究和应用分析 (5) 第一节高性能混凝土的概念 (5) 第二节高性能混凝土的性能 (6) 第三节高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 (6) 第三章高性能混凝土质量与施工控制 (7) 第一节高性能混凝土原材料及其选用 (7) 第二节配合比设计控制要点 (9) 第三节高性能混凝土的施工控制 (10) 第四章高性能混凝土的特点 (10) 第一节高耐久性能 (11) 第二节高工作性能 (11) 第三节其它 (11) 第五章绿色高性能混凝土 (12)
高强混凝土应用与研究进展 前言 高强混凝土在我国房屋建筑中的使用比例仍处于非常低的水平。推广应用高强混凝土有利于提高我国混凝土质量的总体水平。通过分析高强混凝土工作学性能、强度与国内外对高强混凝土的应用，了解它的优点和意义。并且从施工技术、结构、经济效益等方面分析高强混凝土存在的问题，指出需进一步深入研究的方向。为高强混凝土这种土木工程材料的科研与工程应用提供了参考意见。 1．高强混凝土的定义 1930年前后，就已经出现了抗压强度为100Mpa以上的高强混凝土。在1966年第五次预应力混凝土国际联盟大会上，阐述了高强混凝土技术的现状，并提出用强度为100Mpa的预应力混凝土结构，有可能比钢结构还要轻。这个报告影响很大，从此高强混凝土的关心就多起来了。 高强混凝土（High Strength Concrete 简称HSC）对于划分高强混凝土的范围，国内外没有一个确定的标准。在国外，规范强度（Mpa）： 美国混凝土协会≥41 欧洲混凝土委员会 50～100 挪威 44～94 芬兰 60～100 日本 50～80 德国 65～115 荷兰 65～105 瑞典 60～80 法国 50～80 随着混凝土技术的提高，现在很多学者认为强度等级不低于C60的混凝土即
为高强混凝土。由于这类混凝土有别于C60以下的普通混凝土，其原材料选择和施工质量控制更为严格，而且受压破坏表现出更大脆性，因而在结构计算和构造方法上与普通混凝土也有所差别。通常还将强度大于C80的混凝土称为超高强混凝土。 从我国现今的结构设计和施工技术水平出发，也考虑到混凝土材料性的变化，一般把强度等级为C50~C80的混凝土称为高强混凝土。【2】这标准与美国混凝土学会（ACI）在1984年提出的高强混凝土定义不相上下。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。 2．高强混凝土的特点 利用高强混凝土的高强、早强及高变形模量的特可以大幅度缩减底层墙柱的截面尺寸并增大建筑使用面积[3],可以扩大柱网间距并改善建筑使用功能,可以加快模板周转并缩短施工工期,可以增加结构刚度、减少高层房屋的压缩量与水平位移，采用高强混凝土之后 ,由于墙柱截面缩小,在保证构件配筋率提高的前提下仍有可能节约钢材,此外还减轻了结构自重和作用于地基的荷载。高强混凝土在受弯构件中也能发挥作用,可以增加梁跨和减薄楼板厚度,并为房屋建筑采用更大跨度的预应力板以及在预应力梁中应用更高强度的钢索提供了可能。高强混凝土有优异的抗渗性能,在遭受侵蚀物质作用的工业厂房、储罐、城市汽车库、海滨设施等建筑工程中也有广泛用途。 如以 C60~ C80 的混凝土取代 C30~ C40的混凝土, 生产钢筋混凝土构件, 可以大大减少混凝土及钢筋用量。经计算表明,高层框架的普通钢筋混凝土柱, 底层体积配筋率高达6%,如果用 C60 的混凝土替代 C30 的混凝土, 每 m3混凝土减少钢筋用量 24kg[4]。由此可见, 使用高强混凝土不但节省了材料, 还大大减轻了结构物自重, 同时对混凝土建筑物的设计与施工将会产生重要的影响。这就充分表明高强混凝土的研究,有其重大的技术经济意义。 但混凝土强度越高，脆性愈显著。在用于钢筋混凝土抗震柱时必须慎用。高强混凝土几乎不透水，当发生火灾时，材料内部的结合水在高温下转变为高压蒸
高性能混凝土的研究与发展现状 学生姓名： 指导教师： 专业年级： 完稿时间： XX大学
高性能混凝土的研究与发展现状 摘要 随着科学技术的进步,现代建筑不断向高层、大跨、地下、海洋方向发展。高强混凝土由于具有耐久性好、强度高、变形小等优点,能适应现代工程结构向大 跨、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要,同时还能减小构件截面、增大使用 面积、降低工程造价,因此得到了越来越广泛的应用,并取得了明显的技术经济效益。 关键词：高性能混凝土性能发展应用前景 装 订 线
目录 一高性能混凝土的发展方向 (1) 1.1轻混凝土 (1) 1.2绿色高性能混凝土 (1) 1.3超高性能混凝土 (1) 1.4智能混凝土 (1) 二高性能混凝土的性能 (1) 2.1耐久性 (1) 2.2工作性 (1) 2.3力学性能 (1) 2.4体积稳定性 (1) 2.5经济性 (2) 三高性能混凝土质量与施工控制 (2) 3.1高性能混凝土原材料及其选用 (2) 3.2配合比设计控制要点 (3) 四高强高性能混凝土的应用与施工控制 (3) 4.1高强高性能混凝土的应用 (3) 4.2高性能混凝土的施工控制 (4) 五高性能混凝土的特点 (4)
5.1高耐久性能 (4) 5.2高工作性能 (5) 5.3高稳定性能 (5) 六高性能混凝土的发展前景 (5) 参考文献 (6)
一高性能混凝土的发展方向 1.1轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土。可分为轻集料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土三类。 1.2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。 1.3超高性能混凝土如活性粉末混凝土,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。 1.4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。 二高性能混凝土的性能 2.1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，减少混凝土内部的空隙，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。 2.2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，在相同振动时间内，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。 2.3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。 2.4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。
再生混凝土的利用现状和发展方向 摘要: 随着我国城市化进程的加快、农村集居点建设以及今年中央一号文件关于加快水利发展的精神，基础设施建设将增速发展，社会对混凝土的需求量迅速增加。混凝土用量较大，作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，将数量庞大的废弃混凝土有效处理和利用，加工成再生骨料进而配制成再生混凝土，使它成为可利用再生资源，既能减轻废弃混凝土对环境的污染，又能减小大量开采天然骨料对生态环境的影响，符合生态可持续发展的要求，具有明显的社会、经济和环境效益。 关键词: 废弃混凝土再生骨料应用和发展 目前，随着我国经济的快速发展，混凝土的需求量也在迅速增加，造成了自然资源的过度开采与消耗，同时伴随着结构的破坏，许多建筑物不可避免的要被拆除，我国也就进入了混凝土结构破坏高潮期，与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。2006年年4月在厦门召开的“建筑垃圾综合利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显示我国每年因拆出建筑产生的固体废弃物2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，生产再生混凝土用到新的建筑物上，
不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾，特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。 再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料；按来源可分为道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分为混凝土再生骨料、砂浆再生骨料、砌块再生骨料。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，为将来子孙后代留下宝贵的财富。 一、我国对再生混凝土的利用现状 中国虽然在短期内混凝土的原材料危机不会突现，但是将来我国肯定也会面对原材料短缺的问题，而且我国建筑业的发展远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开发研究晚于工业发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。比如江苏黄埔再生资源利用有限公司致力于发展循环经济、绿色经济、可再生资源回收、加工和再利用。对于拆除后的建筑垃圾，该公司突破了传统