新型混凝土材料在土木工程领域中的应用

张瑶瑶

郑州工业应用技术学院（451150）

0 前言

土木工程在施工过程中涉及到很多环节，需要应用多种类型的混凝土材料。混凝土施工比较复杂，施工人员需要处理好各个工序相关的事项才能切实发挥混凝土材料应有的价值。随着施工水平的不断提升，在土木工程领域混凝土材料的类型更加多样化。新型混凝土材料的研发和使用为土木工程施工提供了重要的材料支撑。加强新型混凝在土木工程领域中的应用探索具有重要的现实意义。

1 新型混凝土材料的内涵及在土木工程领域应用的意义

新型混凝土材料是相对于传统的混凝土生产工艺而言的，是指在传统混凝土生产工艺中通过增加化学或者非化学物质成分，按照一定的比例添加相关的纤维、矿物质或者煤炭颗粒等，从而完成混凝土材料的制备，实现新处理的材料总称。

在土木工程施工领域最常用的材料之一就是混凝土，混凝土材料的质量及性能一定程度上影响整体土木工程施工的成效。所以加强混凝土材料的研发成为目前施工领域研究的重点。在土木工程施工领域引入新型混凝土材料，一方面可以对传统的混凝土施工工艺、材质等进行升级，更好地提升混凝土材料的性能，保障土木工程施工质量。另一方面，和传统的混凝土材料相比，新型混凝土材料具有更高的强度和耐久性、环保性，所以应用新型混凝土材料有助于降低施工成本，提升施工效益，最大限度地减少对环境等带来的不良影响，实现生态效益、经济效益和社会效益多赢[1]。

2 新型混凝土材料具体应用

在土木工程施工过程中混凝土材料是非常重要的原材料，混凝土材料质量、性能直接影响施工效能。

2.1 活性微粉混凝土的应用

活性微粉混凝土是指具有超高强度的混凝土材料，具有超强的抗压性能，抗压强度、抗拉强度分别为 200～800 MPa、25～150 MPa，并且断裂、单位体积质量可以分别达到30 kJ/m2、2.5～3.0 t/m3。想要打造活性微粉混凝土可以在一般混凝土材料的基础上进行工艺调整，进而达到高效能要求，主要处理方式如下：

第一步是对颗粒进行缩小化改良，不断提升混凝土的均匀化水平，提高抗压与抗拉能力等。第二步是在使用微粉、极微粉材料过程中保持堆积密度最优化的原则进行处理，提升材料的性能。第三步是采取相关的方式进行钢钎维增放处理，提升材料的延展性。第四步是加强水量的调控，尽量应用非水化水泥颗粒填料剂进行处理，不断提升堆积密度。第五步是进行硬化处理，利用升高温度、增加压力等方式不断提升材料的强度[1]。

通过上述处理可以制备活性微粉混凝土材料，和常规的混凝土材料相比，活性微粉混凝土级配曲线不具备连续性，不能形成连续台阶形曲线，并且制备的材料骨料粒直径与水泥颗粒尺寸差不多，比较小，可以满足施工的要求。

2.2 高性能混凝土材料

高性能混凝土材料最早是从西方国家开始研制并使用的。随后越来越多的国家研究探索高性能混凝土材料。该类材料与普通的混凝土材料相比，一方面具有更高的强度，通常可以达到60 MPa，进一步缩小了混凝土结构的大小，从而减少了自身的负荷及对地基的压力，节约了成本，提升了施工效能和使用空间。另一方面，该类材料通常有助于减少人工作业的难度，提升施工效率，减轻工作负荷。

另外，该类材料还具有较强的耐久性和良好的环境适用性，不断提升施工质量，降低后续维修等带来的成本损耗，有助于减少对环境带来的不良影响。所以多方面的优势有助于提高高性能混凝土材料的使用率。

值得注意的是高强混凝土虽然提高自身密实性，但是会导致防火性能下降，所以可以通过增加聚丙烯纤维的方式，进一步提升高强混凝土材料的密实度与防火性能。

2.3 碾压混凝土与纤维增强混凝土材料

碾压混凝土主要在大体积混凝土结构、大规模的机场、公路施工等领域比较常见。与常规的混凝土材料相比，碾压混凝土通常需要配置专业的浇筑机具进行辅助应用，需要用推土机平整，碾压机振实，刷毛机和切缝维护切缝，对机械化水平要求较高。在碾压混凝土材料中加入粉煤灰等进行融合处理[2]，可提高施工效率，缩短浇筑工期，又可减少水、水泥等的应用，从而提高施工效益。

纤维增强混凝土中的纤维可改善混凝土的性能，提升其抗拉水平和延性能力。纤维增强混凝土可根据不同的纤维改良剂发挥不同的性能，如常见的钢纤维混凝土主要应用在土木工程施工中。在纤维增强混凝土制备的过程中要严格控制纤维的长度、长径比、纤维掺量，从而确保纤维混凝土的抗拉、抗弯及抗剪水平。纤维增强混凝土在弹性阶段的变形与常规的基体混凝土差距不大，但是在性能方面尤其是韧性方面纤维混凝土更具优势。

2.4 智能混凝土材料

智能混凝土材料主要是通过添加砂石、水及外加剂等成分调整常规混凝土材料的不良性能，更好地发挥混凝土材料的性能优势。如在高强混凝土材料中增加硅灰等活性材料可以提升混凝土密实度，为了确保在硬化前期高强混凝土材料性能不发生裂缝等问题，可以通过增加预湿轻骨料等方式构建混凝土内部蓄水池，以便更好地提高混凝土材料的高效性，减少裂缝。

智能混凝土还可以通过添加一些功能性的材料，打造成绿色生态混凝土、净化空气混凝土、生物相容混凝土、光纤传感混凝土等，更好地满足施工多样化的要求。

3 新型混凝土材料的应用展望

随着现代科技水平的不断提升，人们对土木工程施工要求不断提高，对新型混凝土材料的开发研究将更为关注。目前新型混凝土材料在研究使用等方面越来越受到青睐，新型混凝土材料的性能优势得到良好的体现，当然也存在一些不足和短板。未来新型混凝土材料类型将更加多样化，在土木工程建设乃至其他领域的应用也将更为广泛，优势更加明显。

新型混凝土材料的研发还需要广大技术人员的积极努力，在传统工艺的基础上摸索创新，总结经验，才能更好地提高材料质量。所以一方面在新型混凝土材料的研发方面，技术人员可以不断学习和借鉴国外相关的经验和做法，加强技术的引进和现代化设备的购置，更好地结合国情探索更多的新型混凝土材料，提高新型混凝土及其添加剂等辅助材料的综合应用成效。另一方面，要全面加强材料质量管理，从生态环保的角度进行新型混凝土材料的开发研究，注重新工艺、新技术的探索，加强新型材料性能试验、材料质量管控及材料应用情况分析，从而更好地体现新型混凝土材料的经济性、高性能及生态性，更好地为土木工程领域发展提供强大的材料支撑。