高性能混凝土的发展和应用

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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：高性能混凝土的发展和应用学习中心： 大连学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土 木 工 程 年 级： 年 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2015 年 6 月 15日 II高性能混凝土的发展和应用内容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

2、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，绿色，发展，背景目 录内容摘

3、要I引 言11 绪论12 典型高性能混凝土的特点及工程应用22.1 典型高性能混凝土的特点22.1.1 超高强混凝土的特点22.1.2绿色高性能混凝土的特点22.1.3机敏型高性能混凝土的特点32.1.4 普通混凝土的高性能化32.2 高性能混凝土的工程应用42.2.1 高性能混凝土的原材料及配合比42.2.2环保型高性能混凝土的工程应用范围62.2.3 机敏型高性能混凝土的工程应用范围83 新型绿色高性能混凝土的研究及工程应用103.1 高性能混凝土绿色化的途径103.2 绿色高性能混凝土的发展展望104 工程实例分析124.1工程简介124.2高性能混凝土的设计思路124.3高性能混凝土配

4、合比试验134.3.1原材料的技术要求134.3.2配合比设计主控项目134.3.3配合比的确定144.4工程应用145 结论与展望16参考文献17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

5、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

6、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。171 绪论高性能混凝土是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，同事又充分利用了工业废料，有效地

7、节约了资源和能源，减少了环境污染，如何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。本文目的，对典型高性能混凝土的特点及工程应用进行描述，对新型绿色高性能混凝土原料、设计配比、工程应用的论证，以及对新型高性能混凝土发展的展望。2 典型高性能混凝土的特点及工程应用高性能是在1990年的一次国际会议上对混凝土提出的新的要求。而高性能混凝土也是今后混凝土技术发展的一个基本方向。对高性能混凝土的定义，国内外的提法不尽相同，但概括起来，可以归结为以下五个方面：1、 高耐久性，能在正常使用环境下具有超长的使用年限和较小的维护费用；在特殊要求的使用条件下，能满足抗侵蚀、抗冻融等抵抗恶劣使用环境下的

8、特殊要求。2、 高施工性能，能在具体的施工条件下，顺畅地完成混凝土的运送和浇注，能得到密实性和均匀性优越的混凝土结构。3、 较高强度，能满足设计承载力所提出的强度要求，且具有足够的后期强度增长能力，并保证在正常使用条件下的强度要求。4、 高体积稳定性，混凝土凝结前不分层、不离析，硬化后体积变化小，具有较好的抗裂能力。5、 能满足环境保护和可持续发展的要求。本章主要对高性能混凝土的主要发展动向进行讨论，重点分析其特点和工程应用范围。2.1 典型高性能混凝土的特点2.1.1 超高强混凝土的特点在我国,一般把C10C50强度等级的混凝土称为普通强度混凝土，C60C90强度等级的混凝土称为高强混凝土，

9、C100及C100以上的混凝土称为超高强混凝土。在混凝土中掺人超细粉物质，可以使硬化水泥石结构致密，孔径细化，改善界面结构，具有高的抗渗性、耐久性和强度，即在混凝土中掺人超细粉物质可以改善高强混凝土的结构并提高其性能。国外已成功研制了立方体抗压强度可达200MPa800MPa超高强活性细粉混凝土，其抗拉强度也可达25MPa150MPa，它是一种超高强混凝土，并且这种混凝土在工程实际中也得到了应用。2.1.2 绿色高性能混凝土的特点绿色混凝土的“绿色”涵义为：节约资源、能源；不破坏环境，更有利于环境；可持续发展，既满足当代人的需求，又不危害子孙后代。且能满足其需要。所谓绿色高性能混凝土，是指通过

10、材料研选、采用特殊工艺、制造出来的具有特殊结构和表面特性的混凝土；既能减少环境负荷，又能与环境协调，它具有能适应动、植物生长，对调节生态平衡、美化环境景观，为人类构造舒适环境。绿色高性能混凝土指应具有以下特点的混凝土：可满足混凝土的可持续发展，能减少环境污染，又能与自然生态系统和谐开发；比传统混凝土具有更高的强度和耐久性；可选择资源丰富，能耗小的原材料；能大量利用工业废弃资源，实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的从低排放；适合人居，对人体无害。2.1.3 机敏型高性能混凝土的特点混凝土具有自身诊断、自身控制、自身修复等机敏能力功能的机敏型高性能混凝土，如自密实混凝土、内养护混凝土、承受高温

11、的高强混凝土。机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。智能混凝土是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分使混凝土材料具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料，根据这些特性可以有效的预报混凝土材料内部的损伤，满足结构白我安全检测需要，防止混凝土结构潜在的脆性破坏，能显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。2.1.4 普通混凝土的高性能化高性能混凝土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

12、、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。普通混凝土的高性能化在公路路面研究上有其重要作用，但国内外大量研究与生产应用的高性能混凝土均属于高强度水泥混凝土，基本上是C60以上，此时面临的问题出现了，就是高强度导致了高脆性，如果直接用于路面有不可克服的缺点。我们可以这样理解：高性能混凝土必须具有高的耐久性。同时高性能混凝土也应具有高的强度。但仅仅是高强度，还不一定具有高耐久性。耐久性是高性能混凝土的最重要技术指标。它还要与使用的环境相结合，采取相应的对策，例如掺入矿物质超细粉。2.2 高性能混凝

13、土的工程应用如前所述，高性能混凝土的工程应用已经有了较大的发展，但是由于我国的现状，各种方法和技术还相对落后，仍需要在工程实践中不断使用和检验。因此，本节主要阐述的是高性能混凝土的材料要求、工程应用范围以及简单应用实例。2.2.1 高性能混凝土的原材料及配合比1、高性能混凝土的原材料1.1水泥（1）水泥的强度等级。高性能混凝土水泥的强度等级必须高，以减少水泥的用量。配制C60或更高强度的混凝土要选用52.5强度或更高强度等级的水泥，配制C50的混凝土也要选用42.5等级的水泥。水泥强度等级的选择要与采用减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺结合起来。采用先进的施工工艺和选用减水率较大的减水剂

14、及比表面积较高的活隆超细粉。可适当选用强度低一点的水泥。（2）水泥的品种配制高性能混凝土要采用C3A含量低、强度等级高的水泥。而因生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土应选用不同强度等级及不同品种的水泥。要采用硅酸敖水泥等。在体积较大的混凝土工程，要注意由于水化热温升过大导致的破坏，选用中低热水泥。为提高高性能混凝土的强度等性能，我国研究开发一些新型的水泥，如调粒水泥、球状水泥、活化水泥等。使水泥水化后的水泥石结构有利强度发展，提高水泥强度。（3）水泥的用量水泥用量不但影响新拌混凝土的和易性，还影响混凝土的强度、耐久性及收缩变形等性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，而水泥用量太高，可能发生水化热释放过高，导致混凝土收缩、变形和蠕变性的增加。水泥用量通常以控制在500620kg/m3为适合，水泥用量要看混凝土要求的强度等级及活性超细粉的性能、掺量确定。1.2骨料中、低强度等级的混凝土，一般胶凝材料与骨料间的界面强度是薄弱环节；高强、高性能混凝土，特别是C80及以上强度等级的混凝土，骨料强度是决定混凝土强度的控制