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1、毕 业 论 文 课题名称 高性能混凝土的应用系 别 土木工程系 专 业 建筑工程技术 班 级 09级建三班 姓 名 学号 2009082118 指导老师 开封高校土木建筑工程学院09级建筑工程技术专业毕业论文目 录论文摘要2一、高性能混凝土产生的背景和探讨现状4二、 高性能混凝土的性能探讨和应用分析7三、高性能混凝土质量与施工限制11结 论151开封高校土木建筑工程学院09级建筑工程技术专业毕业论文论 文 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许久的平安运用下去，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
2、凝土的应用面之广，运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很多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，这种采纳优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特殊适用于特殊是在桥梁、海港建筑、高层建筑、路桥以及暴露在严酷环境中的建筑结构。本文探讨了高性能混凝土原材料的基本要求和技术途径，主要从原材料的选择等方面进行了阐述。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。高性能混
3、凝土发展的历史背景及目前国内外的探讨现状，阐明白高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外探讨应用中的重要成果，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 发展 应用 质量 施工限制高性能混凝土的应用张留营（开封高校 建筑工程技术）从20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、马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109立方米，并且随着我国近年来工业化、城市化进程的加快，其用量将接着快速增长。 我国在50年头兴建的大坝有很多已经
4、成为陷入危境的“病坝”：截至1997年年底，驰名中外的安徽佛子岭、梅山、响洪甸三座老坝共亏损1亿多元，仅佛子岭1997年一年就亏损1700万元，而在修补佛子岭的设计预算中，只修两个拱就须要1400万元。1985年水电部调查报告表明：我国水工混凝土的冻融破坏在“三北”地区的工程中占100%，这些大型混凝土工程一般运行也就30年左右，有的甚至不到20年，如云峰宽缝重力坝，运行19年后下游面受破损显著，表面剥蚀露出骨料，总面积约8500平方米；而丰满重力坝自从运行后就年年修理，运行33年后，上、下游面及尾水闸墩破损明显，表面露出钢筋，冻害严峻，致使坝顶抬高10余厘米。港口码头工程，特殊是接触海水工程
5、，其受冻破坏的现象更为严峻，破坏的结构主要是防波堤、胸墙、码头、栈桥等，如天津新港的防波堤，采纳一般混凝土的部分，经十几年左右的运行，就被冻融破坏以致不能发挥作用了。地处寒冷地区的水电站、工业厂房、铁道桥涵、交通部门的混凝土路面、桥梁及市政工程等的混凝土，接触 雨水、蒸汽的部分，排水系统及受渗透水作用的部分，都受到了冻融破坏，如通辽发电厂的冷却塔，筒壁混凝土由于渗水致使混凝土遭遇冻融破坏而发生表皮剥落、空鼓等现象。为使上述及类似工程接着发挥作用，各部门每年都要耗巨资加以修理，依据以往阅历，混凝土工程平安运用期和维护运用期的比例为1：310，但维护运用期的修理费用却高达建设费用的13倍。为此，人
6、们对混凝土耐久性的追求已越来越主动和自觉，甚至超过了过去对混凝土强度的追求，于是以高耐久性为核心内容的高性能混凝土便应运而生了。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很多优良特性，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纳，特殊是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程平安运用期、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探讨现状(一) 背景传统的混凝土已有近200 年的历史，是近代运用最广的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。据不
7、完全统计，世界水泥产量已超过13亿吨，折合混凝土不少于40亿立方米。水泥混凝土与其他常用建筑材料如钢铁、木材、塑料等相比，生产能耗低、原料来源广、工艺简洁，因而生产成本低，并具有耐久、防火、适应性强、应用便利等特点。近百年来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。30年头平均为10 MPa，50年头约为20 MPa，60年头约为30 MPa，70年头已上升到40 MPa，发达国家越来越多地运用50 MPa以上的高强混凝土。 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峻后果;原材料生产、开采造
8、成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严峻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, 多运用自然材料及工业废渣爱护环境, 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，不能不考虑它的运用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自自然资源。每用1t水泥，也许须要0.6t以上的干净水，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缘由之一。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
9、染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种干净材料，但由于它的用量浩大，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峻影响环境和自然景观。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逼。因此，将来的混凝土必需从根本上削减水泥用量，必需更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必需充分考虑废弃混凝土的再生利用，将来的混凝土必需是高性能的，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) 探讨现状及发展方向高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝
10、土，必需采纳严格的施工工艺，采纳优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特殊适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。十多年来，世界上很多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项探讨与开发应用，使高性能混凝土技术取得了很大的进展，在原料的选择、协作比设计、物理力学性能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有好用价值的科技成果。高性能混凝土为一种能满意特殊性能和特殊用途的混凝土，仅采纳常规材料、一般拌和、浇筑和养
11、护等措施达不到高性能混凝土的要求，而是必需通过提高浇筑、捣实的方法来提高混凝土的长期力学性能、初期强度、刚度和体积稳定性以及延长其在恶劣环境下的运用寿命。高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能许久作用，如很多混凝土车路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和溶化而剥落；很多桥面遭遇严峻破坏；很多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采纳高性能混凝土才有可能避开这些不该发生的事故。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探讨重点。针对不同环境类别的侵蚀作用，提出材料性能劣化的理
12、论或阅历模式，并据此估算结构的运用寿命，成为发展和探讨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特别巨大，与可持续发展的要求南辕北辙。绿色高性能混凝土探讨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，提高混凝土强度特殊是后期强度。而且，节约水泥，削减环境污染，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
13、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胜利应用。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，对环境变更具有感知和限制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调整混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的探讨、发展和智能混凝土结构的探讨应用奠定了基础。(三) 高性能混凝土的发展前景随着HPC的开发和应用, 建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建立和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源,并对环境产生不同程度的影响。有专家指出, 作为建筑工业主要
14、原料的水泥,事实上是一种不行持续发展的产品。因此,高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时,坚持其可持续性的发展原则。21世纪前后, 吴中伟等提出了绿色混凝土的概念,在高性能混凝土的基础上增加了三个含义:1.节约资源、能源;2. 不破坏环境,更有利于环境;3. 可持续发展, 大力开展绿色高性能混凝土的探讨和应用高性能混凝土具有一般混凝土无法比拟的优良性能,对混凝土的发展将起重要作用, 并为HPC的发展指明白特别明确的方向。我国近几年来在大力建设高速铁路，正在建设的武广客运专线、广珠城际轨道等十一条高速铁路工程设计运用年限长达100年，一般混凝土已不能满意耐久性要求，因此高
15、性能混凝土在高速铁路建设中起先了尝试性应用。因无详细标准，我国铁道部科学技术司于2005年发布了客运专线高性能混凝土暂行技术条件作为客运专线高性能混凝土质量的参考依据，技术条件中对高性能混凝土的技术指标、原材料质量都提出了一些要求，成为国内工程建设中第一个高性能混凝土执行依据。这对我国的铁路建设中高性能混凝土的应用起到了肯定的作用。二、高性能混凝土的性能探讨和应用分析 (一) 高性能混凝土的概念所谓高强度混凝土是指标号不低于C60 (混凝土轴心抗压设计强度f c = 27. 5 MPa) 的混凝土,且用优质骨料和强度不低于42. 5 级的水泥与较低水灰比在剧烈振捣密实作用下制取的混凝土。高强混凝土具有高强度、高耐久性、高工作性、高流淌性等多方面的优越性能。1. 由于高强混凝土的耐久性(包括混凝土稳定性、抗渗透性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗炭化性) 优于一般混凝土,在各种严酷环境下运用的大体积混凝土结构如跨海大桥、海底隧道、高层建筑等,用高性能混凝土来代替一般混凝土,不仅可
