毕业论文课题名称高性能混凝土的研究与发展现状系别专业班级姓名孙超学号指导老师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 . (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)(三高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 . ........................................................ 3三、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)(二配合比设计控制要点 (4)1. 设计思路有很大区别 (4)2. 胶凝材料用量及粉煤灰所占比例 (4)3. 含气量的要求 (4)4. 电通量指标 ..............................................................................................................4 (三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 ........................................................................... 错误!未定义书签。
(三其它 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
五、绿色高性能混凝土 (6)(一研发绿色高性能混凝土的必要性 . (6)(二绿色高性能混凝土的可行性 (6)(三绿色高性能混凝土的发展 (6)六、高性能混凝土的发展前景 (7)七、结论 .................................................................................................................................. 7参考文献 ....................................................................................................................................8致谢 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
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,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。
一、高性能混凝土产生的背景和研究现状(一背景当代大跨、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。
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 1tCO 2, 而大气中 CO 2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。
(二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范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。
二、高性能混凝土的性能研究和应用分析(一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。
(二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: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. 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。
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。
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。
(三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。
三、高性能混凝土质量与施工控制(一高性能混凝土原材料及其选用1. 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。
砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响 , 一般情况下 , 砂子越粗 , 混凝土的强度越高。
配制 C50~C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂 , 对于 C80~C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于 2.6的中砂或粗砂。