時間:2016年03月18日 分類:推薦論文 次數:
本篇文章是由《混凝土》發表的一篇關于混凝土的論文,創刊于1979年,由中華人民共和國建設部主管,中國建筑東北設計研究院與中國建筑業協會混凝土分會主辦,《混凝土》雜志是我國混凝土行業中的權威性專業期刊,也是該行業發行量最大的專業技術期刊之一,深受業內人士的推崇和信任。
【摘 要】 通過研究分析高流態混凝土的技術性能及經濟性能,總結出大規模應用高流態混凝土可有效降低污染物排放、提高構筑物耐久性能,降低建筑使用周期內的綜合成本,并提出高流態混凝土在不同領域的應用前景。
【關鍵詞】 高流態;自密實;補償收縮;性能;前景
混凝土是人類最早使用的復合型材料之一,早在遠古時期,人類便使用以粘土、石灰、石膏、火山灰等為膠凝材料,以碎石、貝殼等為骨料,以稻草、灌木等為抗拉材料的原始混凝土。1824年,英國利茲城的泥水匠阿斯普丁(J.Aspdin)發明了波特蘭水泥,從而宣告了現代混凝土的誕生。用波特蘭水泥配制成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性,而且原料易得,造價較低,特別是能耗較低,因此,現代工程廣泛使用混凝土作為結構材料。隨著混凝土應用的推廣,一些混凝土自身性能的不足也逐漸體現出來,如耐久性差、振搗密實困難、生產效率低下、環保性能差等。針對上述問題工程界提出了高流態混凝土(High-Flowing Concrete)的概念。高流態混凝土,顧名思義就是指具有高流動性能的混凝土。高流態混凝土流動性好,混凝土拌合物依靠自重不需要振搗即可充滿模型和包裹鋼筋,具有良好的施工性能和充填性能,而且骨料不離析,混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性能。
1高流態混凝土相較于普通混凝土的主要性能及特點
1.1高流態混凝土的自密實性能。自密實混凝土(self-compacting concrete即SCC)是高流態混凝土的重要分支,根據其特性,自密實混凝土可以定義為[1]:混凝土在澆筑過程中不經外力振搗,僅靠重力即可通過鋼筋間隙,密實填充模板的每一個角落,形成均勻密實的結構,且在澆筑過程中不泌水、骨料不離析。現代混凝土自誕生以來已經發展到第四代——高性能混凝土(HPC),高流態自密實混凝土是第四代混凝土的一個重要的組成部分和發展方向。高流態自密實混凝土在施工中表現出優良的工作性能,混凝土在澆筑過程中無需振搗而完全依靠重力作用自由流淌并充分填充模板內的空間,混凝土硬化后,由于其密實填充的特點,因此較普通混凝土擁有更好的力學性能和耐久性能。自密實混凝土目前主要用于鋼筋密集、無法振搗的施工部位,保證混凝土在不利施工條件下也能密實澆筑。
1.2高流態混凝土的泵送性能好。隨著建筑行業的發展,混凝土的強度等級愈來愈高,建筑物的高度也愈來愈高。相應的,高強度商品混凝土的泵送高度、長度也越來越大。普通混凝土隨著強度的增加,水膠比相應減小,混凝土的流動性能隨之降低,無法滿足高層泵送要求。而經過配合比設計,加入高效泵送劑后配置而成的高流態高強混凝土可以長時間保持流動性,可有效提高高強混凝土的泵送高度和泵送距離,且混凝土凝結后的強度不受影響。如芝加哥Water Tower Place高262米,從地下室到25層的柱子均采用了強度C70以上的高流態泵送混凝土;現今的世界最高建筑——阿聯酋迪拜塔,混凝土(C60)的泵送高度達到了驚人611米;在法國的Le Refrain供水隧道(見圖)的建設過程中,混凝土的水平泵送距離達到了2015米,混凝土從泵送入口到出口的時間達到了近2個小時。
圖法國LeRefrain供水隧道
1.3高流態混凝土單位成本節約。高流態混凝土的經濟性能可以從以下幾個方面體現:首先,高流態混凝土的應用減少了施工中人員、機械的投入。其次,高強度高流態混凝土的應用,縮減了結構物截面積,實際上增大了建筑的使用面積;另外高流態混凝土的工程應用提高了結構物的耐久性、減少了今后可能的加固修復費用。我們以1m3C30混凝土的澆筑成本為例,應用普通混凝土和應用高流態自密實混凝土澆筑成本計算見表。從表中可以看出,由于材料費用和人工費用的增加,同強度下高流態混凝土的澆筑成本已經低于普通混凝土的澆筑成本。
1.4環保性能好。高流態混凝土的環保性能主要體現在以下幾個方面:首先使用高流態混凝土減少了機械振搗工作量,降低了噪音污染;其次,在同等強度的前提下,使用高流態混凝土減少了水泥用量,據估算,生產1t水泥熟料所排放的二氧化碳約為1t,二氧化硫約0.78kg,氮氧化合物約1.25kg,粉塵約2.3kg;二氧化碳的大量排放直接導致“溫室效應”,二氧化硫則會引起“酸雨”現象,而大量粉塵則直接污染環境,應用高流態混凝土可以節約水泥用量,從而減少了上述“副產品”的排放;另外高流態混凝土的配制過程中摻加了工業廢料,如磨細礦渣、粉煤灰、硅灰等,可以節約水泥,保護環境,并能改善混凝土的耐久性。磨細礦渣活性好,對強度、耐久性、低水化熱甚至工作性都有利。粉煤灰具有火山灰活性,摻入混凝土中,能降低初期水化熱,少干縮,改善新拌混凝土的和易性,增加混凝土的后期強度,顯著提高混凝土的耐久性。我國發電企業每年生產大量的粉煤灰,但利用率較低左右,如能大力發展高流態混凝土,將產生極大的環境“紅利”。