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1、目录一、高性能混凝土概述2二、高性能混凝土在建筑工程中的应用32.1高性能混凝土特性32.2高性能混凝土的应用研究4三、纤维增强混凝土的种类53.1钢纤维混凝土53.2玻璃纤维混凝土63.3聚丙烯纤维混凝土63.4碳纤维混凝土73.5聚乙烯醇纤维73.6玄武岩纤维混凝土7四、纤维增强混凝土的性能84.1纤维对混凝土基体的作用84.2钢纤维混凝土的基本性能94.3聚丙烯纤维混凝土的主要性能104.4玻璃纤维混凝土的性能优势114.5碳纤维混凝土的性能124.6玄武岩纤维混凝土的主要特性134.7干硬性混凝土特性16五、结论18七、致谢19八、参考文献19摘要当前，现代水泥工业、水泥加工工艺和施工
2、技术飞快发展，凝土材料品种不断增多，因此新型混凝土材料在工程建设中的地位显得日益重要。本论文基于各类新型混凝土，阐述了高性能混凝土的特点，并探讨了其在建筑工程中的应用。普通的混凝土材料系由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所组成。在性能及其应用与发展的普通混凝土基础上，根据添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝为例，探讨了其在建筑工程领域中的应用。关键词：土建工程；新型混凝土材料；新型混凝土基础知识浅谈新型混凝土当前，现代水泥工业、水泥加工工艺和施工技术飞快发展，凝土材料品种不断增多，因此新型混凝土材料在工程建设中
3、的地位显得日益重要。本论文基于各类新型混凝土，阐述了高性能混凝土的特点，并探讨了其在建筑工程中的应用。普通的混凝土材料系由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所组成。在性能及其应用与发展的普通混凝土基础上，根据添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝为例，探讨了其在建筑工程领域中的应用。一、高性能混凝土概述混凝土技术发展已有170多年的历史，在缓慢的发展过程中，曾出现几次变革，那就是1919年发现了水灰比定理，1938年发现了引气剂，60年代初出现高效减水剂。目前，混凝土技术发展又处在一个变革时期。新型外加剂和胶凝材料
4、的出现使既有良好的工作性，又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。这种新型混凝土称为高性能混凝土（High Performance Concrete），简称HPC。HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用。因此，美国、日本、英国、法国、加拿大、挪威等国都将HPC作为跨世纪的新材料，投入大量人力物力进行研究和开发。20世纪80年代以来，一些发达国家相继研制成功高性能混凝土（以下称HPC），使混凝土进入了高科技时代，日益受到国际材料界和工程界的重视。很多国家把HPC作为跨世纪的新材料加以研究与利用，使其成为当代混凝土研究和应用领域中的一个热点。HPC组成材料包括水泥
5、、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂，其组成和配比要比普通混凝土复杂，要求也高得多。HPC的优点体现在：1由于HPC的高强（60Mpa100MPa）和超高强（IOOMPa）特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价。2由于HPC具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。3HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。二、高性能混凝土在建筑工程中的应用为了分析高性能混凝土在建筑工程中的应用，笔者首先从高性能混凝土的特性来了解高性能混凝
6、土。2.1高性能混凝土特性1新拌混凝土的工作性。新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性（坍落度20cm25cm）及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比，HPC的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂（如萘系和三聚氰胺系高效减水剂）虽然对水泥浆有强的分散作用，减水率高达18以上，但并不能满
7、足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂（SP）难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此，必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂（CSP）才能较全面满足HPC对工作性的要求。2硬化混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC的研究和开发。在高层建筑中，混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。2530层的建筑物要使用强度36MPa42MPa的混凝土，3035层要42MPa48MPa，更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以3035层（高度约lOOm）居多。因此，
8、上述讨论的强度范围60MPa120MPa的HPC是目前研究和今后发展的方向，而大量使用的强度标号是C40混凝土。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。2.2高性能混凝土的应用研究据悉，全世界每年混凝土用量可达90亿吨，规模之大、耗资之巨、应用之广，作为现代工程主要材料的地位依然不
9、被撼动。混凝土用于工程结构至今已有170多年历史了，纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。例如，1980年3月，北海Stavanger近海钻井平台Alexander Kjell号突然破坏；乌克兰境内的切尔诺贝利核电站的泄漏；日本的一些钢筋混凝土桥梁，投入不到20年因不能使用而被炸毁；辽宁盘锦辽河大桥的断毁等等。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的维修费急剧增大。如何延
10、长混凝土的使用寿命，发展高性能混凝土势在必行。2001年10月用高性能混凝土成功浇捣的航站楼工程第一块大面积楼板，为浇筑量约800m3的主楼南区二层楼板。该楼板呈长条型，宽约20m，长约80m，厚500mm，浇筑前沿楼板长度方向由南往北布置2条施工泵管，分别提供泵送混凝土。施工浇筑时，投入混凝土生产线2条、混凝土搅拌车22台、混凝土泵机2台，施工用时14h，施工过程顺利。其后，在检查认可了这种新型混凝土抗裂性以及总结了它的施工养护经验的基础上，陆续浇捣了其它的大面积楼板，整个航站楼施工补偿收缩纤维混凝土总量超过4万m3。经检验，所有应用补偿收缩纤维混凝土施工的楼板强度均达到设计要求，没有发现任
11、何明显的肉眼可见裂缝，抗裂效果得到各方认可和好评。早在1992年，吴中伟首次将高性能混凝土介绍到国内。如今，我国高性能混凝土的研究、应用发展迅速。我国是生产和使用混凝土的大国，混凝土的质量在不断地提高，涉足高性能混凝土的研究和应用还是近10年的事。随着高性能混凝土的优越性不断地得到认可，混凝土应用技术的进步，城市建设速度的加快，高性能混凝土获得了迅速发展。高性能混凝土在实际工程中获得了越来越广泛的应用，尤其是在高层建筑、大跨度桥梁、海上采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。例如：上海金茂大厦（C60）、北京静安中心大厦（C80）、辽宁物产大厦（C80）、南京希尔顿国际大酒店（C3
12、0和C50）、长春国际商贸城（C55）、广州虎门大桥（C50）、上海杨浦大桥（C50）等都是应用的典范。全国很多研究单位已经研制出普通泵送高性能混凝土、大掺量粉煤灰高性能混凝土、高流态自密实高性能混凝土、纤维增加高性能混凝土、轻骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土港工与海工高性能混凝土、高抛纤维高性能混凝土等等，研制出C30-C80的各种强度等级的高性能混凝土和完备的混凝土耐久性检测设备，以及掌握了配套的施工成套技术和各种混凝土耐久性检测技术等。其中具有优异耐久性的C30高性能混凝土即将在地质条件复杂的深圳地铁工程中大规模使用。三、纤维增强混凝土的种类纤维混凝土通常指以水泥净浆、砂浆或者混
13、凝土为基体，以非连续的短纤维或者连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料。通常所说的混凝土大多数是以水泥作为基材的建筑材料，但广义概念下的混凝土也可以由水泥外的其它材料作为粘结材料，例如沥青混凝土。自人类开始采用水泥混凝土作为建筑材料的时候开始，就在探索向其中加入各种各样的纤维。20世纪50年代以来，世界上许多工业发达国家关于纤维混凝土的研究取得了明显的成就，其中包括：钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和碳纤维混凝土等，此外，还开始了对聚乙烯醇纤维混凝土和玄武岩混凝土等的研究。3.1钢纤维混凝土钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，简写为SFR
14、C）就是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料，从而改善了结构使用的寿命，对节省工程造价等具有重要的经济效益和社会效益。3.2玻璃纤维混凝土玻璃纤维是玻璃纤维增强混凝土（GRC）的肋筋材料，属于无机纤维。20世纪40年代，欧洲最早开始研究玻璃纤维混凝
15、土，当时采用的玻璃纤维一般是中碱玻璃纤维，将其掺入到普通硅酸盐水泥（pH12.5）中时，纤维受到水泥的腐蚀，从而丧失原有抗拉强度，失去混凝土的增强效果，因此玻璃纤维混凝土在土木工程上的应用受到阻碍。因此，需要发展一种具有耐碱能力的玻璃纤维混凝土。60年代末，耐碱玻璃纤维研究成功，随之进行了大量抗碱玻璃纤维混凝土特性的试验研究。70年代初以来，耐碱玻璃纤维在美国得到推广和应用。随后在工程中得到了大量的应用，成为一种成熟的建筑装饰材料。90年代以后，GRC开始被引进到中国大陆，得到了一定的发展。3.3聚丙烯纤维混凝土聚丙烯纤维是一种经特殊工艺进行纺丝、切断、亲水处理后生产的高强度束状单丝纤维，它主
16、要通过改变混凝土的物理力学性能来达到改变混凝土内部结构的效果。聚丙烯纤维并不改变混凝土中各种材料的化学性能和构成，且与混凝土有良好的亲和性，可以很好地与混凝土材料混合，而且能够在混凝土中均匀分布。由于聚丙烯纤维同混凝土中水泥基体有紧密的结合力，能在混凝土中形成一种均匀的乱向支持体系，所以它渗入混凝土能产生有效的三维加强效果，就像在混凝土中加入了大量的微小细筋从而提高了混凝土的整体性。由于纤维以单位体积内少量均匀分布于混凝土内部，故微裂缝在发展的过程中必遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展，从而阻断裂缝达到了抗裂的作用。纤维的加入犹如在混凝土中掺入巨大数量的微细筋，这些纤维筋抑制了混凝土开裂的进程
