高性能材料在結(jié)構(gòu)工程中發(fā)展與應(yīng)用探討

周春華 馬立廣

摘 ?要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，科技進(jìn)步的不斷創(chuàng)新，越來越多的新型建筑材料和手段被應(yīng)用到土建工程中，使土建工程日益呈現(xiàn)出現(xiàn)代化的特點。近些年來，混凝土材料的種類不斷增多，使混凝土材料在土建工程中的作用越來越大，本文介紹了一種新型混凝土材料的特點和展望。

關(guān)鍵詞：土建工程 ?混凝土材料 ?應(yīng)用

一、高性能混凝土技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

（一）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個綜合指標(biāo)，如流動性、可泵性、填充性、均勻性等。HPC要求新拌混凝土具有大流動性（坍落度20cm～25cm）及流動度經(jīng)時損失小，以滿足混凝土集中攪拌、運輸、泵送、澆注的工藝要求。甚至在澆注時要求混凝土不振搗自流平，即好的填充性。最終得到均勻穩(wěn)定的混凝土。這些要求是普通混凝土難以滿足的。與普通混凝土相比，HPC的組分復(fù)雜，多種摻合料與超塑化劑配合使用，其目的是通過這些組分來調(diào)整性能。其中最關(guān)鍵的技術(shù)之一是超塑化劑及其組成。單一成分的超塑化劑雖然對水泥漿有強的分散作用，減水率高達(dá)18以上，但并不能滿足HPC對工作性的全部要求。因為單一成分的超塑化劑難以解決坍落度損失、離析分層等問題。因此，必須將高效減水劑與緩凝劑、引氣劑、穩(wěn)定劑等組成復(fù)合超塑化劑才能較全面滿足HPC對工作性的要求。

2.硬化混凝土的性能。現(xiàn)代建筑向高層化、大跨度方向發(fā)展，因此促進(jìn)了高強HPC的研究和開發(fā)。在高層建筑中，混凝土強度是對應(yīng)于柱子的軸力?？梢哉f建筑物的層數(shù)是由所使用的混凝土強度來決定的。25～30層的建筑物要使用強度36MPa～42MPa的混凝土，30～35層要42MPa～48MPa，更高層的建筑就需要更高強的混凝土，如60層需用100MPa。目前建筑物設(shè)計和施工以30～35層居多。因此，上述討論的強度范圍60MPa～120MPa的HPC 是目前研究和今后發(fā)展的方向，而大量使用的強度標(biāo)號是C40 混凝土。在此情況下，配合比設(shè)計可以參照普通混凝土的方法，但是主要組成材料和性能應(yīng)滿足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，這是因為在設(shè)計配合比時，就考慮到耐久性問題。特別是早期下沉和硬化收縮小、干縮小、水化放熱低，因而提高了混凝土抗裂縫能力，無初始結(jié)構(gòu)缺陷。硬化后的混凝土密實、滲透性低。這些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最終得到耐久性好的混凝土。

（二）新型混凝土材料的應(yīng)用及發(fā)展

混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建筑材料，新型混凝土在實際土建工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。尤其是在高層建筑、大跨度的橋梁、海上的采油平臺、礦井工程、海港碼頭等工程中的應(yīng)用日益增多。現(xiàn)如今，商品混凝土在市場競爭中的唯一要求是在保證工作性、強度和耐久性的前提下使其成本和售價降到最低。

二、混凝土裂縫的控制

（一）裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.原材料與砼配合比方面

（1）水泥越來越細(xì)的形勢下，混合材料參量減少，水泥用量增加，帶來的水化熱高，早期強度高收縮加大等弊端，嚴(yán)重增加砼開裂的趨勢。

（2）砼配合比中發(fā)現(xiàn)商品砼廠家依靠加QY-5型高效減水劑來保證施工需要的塌落度。研究證明，水膠比越低，砼的開裂趨勢越大，當(dāng)砼的其他條件相同時，降低高強砼的水膠比能明顯增加高強的早期自收縮和總收縮。

（3）微膨脹劑UEA-D的參量較高，雖然能使砼產(chǎn)生適度膨脹，以補償砼的收縮，從而改善砼抵抗干縮開裂的能力，但是因為膨脹劑要吸收大量水分，當(dāng)砼早期濕養(yǎng)護(hù)稍有不足時，摻膨脹劑的砼可能更易開裂。

2.施工方面

（1）商品砼中摻加的微膨脹劑UEA-O，其使用說明中提出，由于邊墻薄又難以養(yǎng)護(hù)，早拆模使砼溫度增大易出現(xiàn)收縮干裂，常溫下砼澆注1d后松動螺絲，使模板離墻2-3mm，從頂部澆水養(yǎng)護(hù)不少于10d，而在實際施工中難以真正做到。

（2）設(shè)計時，地下室墻體均按埋入土中或室內(nèi)結(jié)構(gòu)考慮，但實際上很難做到墻體完成后立即回填土和完成頂板。

（3）砼澆注完，一般20-24h后即可拆模而恰在此時砼內(nèi)溫度也幾乎達(dá)到峰值，此時拆模后即用冷水澆到砼表面養(yǎng)護(hù)，會導(dǎo)致更大的溫差，對抗裂沒有好處。

（二）裂縫控制措施

1.砼材料控制

（1）選擇合適的水泥和嚴(yán)格控制水泥用量選用收縮量較小的水泥，一般低水化熱水泥（如礦渣硅酸鹽水泥）和摻煤灰水泥，降低水泥的用量，減少水化熱，減少砼的溫升值。并盡量選用后期強度（90d或120d）高，降低水泥量，并延緩峰值。

（2）砼的干收縮受水膠比的影響較大，水膠比越大干縮越大，因此在砼配合比設(shè)計中應(yīng)盡量控制水膠比。

2.改變墻體鋼筋設(shè)計，減少鋼筋間距， 在不改變墻板鋼筋總量的情況下建議設(shè)計部門對墻板水平鋼筋進(jìn)行等截面代換，將原來的粗鋼筋大間距改為細(xì)鋼筋小間距，從而增大墻體的整體約束力，防止墻板產(chǎn)生裂縫。

3.合理設(shè)置后澆帶，減少早期不均勻沉降，放松約束程度。不均勻沉降主要由地基地質(zhì)和上部建筑物荷載不一引起，由于地下室墻體一般比較長，可以在墻體中不超過60m增加后澆帶或膨脹加強帶，這樣，有效減少了工程早期可能有不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫，同時還減少了砼澆注長度引起的蓄熱量 ，減少溫度應(yīng)力，對裂縫的預(yù)防和控制擴(kuò)展起到了相當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>

三、結(jié)束語：

現(xiàn)在建筑業(yè)的發(fā)展趨勢是愈加傾向于新型建筑材料的使用，和能源的節(jié)約以及再利用，這不僅是能源方面的突破，也是處于環(huán)保的要求，高性能混凝土能很好的實現(xiàn)材料、能源和環(huán)保的有機結(jié)合。土建工程造價的管理與投資控制的主要目的，就是運用科學(xué)方法解決土建工程中經(jīng)營與管理問題，只有在整個工程的各個階段都嚴(yán)格控制造價，才能盡量減少或避免建設(shè)資金的流失，最大限度地提高資源的利用率。

參考文獻(xiàn)：

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