新型混凝土的研究及我国混凝土技术进展

魏冰 赵康 赵一婧

摘 要：随着城市化进程的加快，社会对混凝土的需求量迅速增加。现如今我国每年用于房屋、公路、铁路、桥梁和港口等工程和基础建设的混凝土用量约40亿立方米，混凝土的研究生产和应用取得了长足的进步，但仍存在着诸多待改进的问题。比如强度、抗压性能、抗渗的研究以及混凝土的回收利用等问题。其中对混凝土的强度问题研究是当中的一个重要课题。采用天然细集料，掺加高达60%的外掺料，在热水养护和高温养护条件下成功地制备出高抗压强度达200MPa抗折强度为50MPa的超高性能混凝土材料;同时系统研究了不同养护制度下超高性能混凝土力学性能的发展规律。结果表明：用这种超高性能混凝土制作的构件具有轻质、高强、高韧性、使用安全方便造、价低廉的特点。

关键词：钢纤维混凝土;外掺料;强度

Abstract：With the accelerated process of urbanization，the demand for concrete is increasing rapidly.Now in our country every year for housing，engineering and foundation construction of highways，railways，bridges and ports consumption of concrete is about 40 billion cubic meters，production and application of concrete made great progress，but there are still mang problems to be improved.Such as strength，compressive strength，anti-permeability and recycling of concrete.The research on concrete strength is one of the important topics in the study.Using the mineral admixtures substitute up to 60% cement by weight to make ultra-high performance concrete.The specimens were cured under two conditions.The compressive strength and flexural strength were measured in different curing conditions.The test result show that the concrete with 60%（A+B+C）total substitution has the best mechanic properties（the compressive strength is up to 200MPa，flexure strength reach 50MPa）.The test results indicate that the cover plate of well has excellent properties and significantly and economic efficiency.

Keywords：filaments of steel concrete   mineral admixtures   strength

1 钢纤维混凝土

近年来，国内外都非常重视水泥混凝土的高性能化、高强化、多功能化和绿色化。先进工业国家如美国、加拿大、日本、印度及欧美诸国先后投入巨资建立先进的水泥基材研究中心、高性能混凝土研究网或开展水泥材料的基础研究。日本在80年代后期研制开发了C60～C80的高强混凝土，并重视其施工性能，特别是高流动性，要求混凝土浇筑后不振或微振，其免振自实混凝土用量超过80万立方米。

我国“九五”期间对“重大工程混凝土安全性能”开展了研究，随后又开展了高性能混凝土、机敏水泥基材等一系列的研究，形成了一些新概念，也通过工程应用积累了一些实践经验。

在高性能混凝土方面，C50～C60的高强高性能混凝土已经得到了广泛的应用，如上海金茂大厦、北京新世纪饭店等都采用了C60的高强混凝土。上海国际大厦、北京海洋馆等已经用上了C80的混凝土，而国家大剧院部分钢管柱的混凝土强度已经达到了C110。虽然在不少工程上使用了C60以上的混凝土，但应用技术还并不成熟，还面临着材料和工程方面的许多难题。

在轻集料混凝土方面，我们已经在永定新河大桥引桥、北京健翔桥扩建、新卢沟桥改造、武汉蔡甸汉江大桥桥面铺装、北京新保利大厦等工程中采用了轻集料混凝土。虽然轻集料混凝土在我国已有近50年的应用历史，但仍然面临着分层离析、泵送、抗裂和抗冻融等一系列问题，这些问题影响和限制了轻集料混凝土应用的进一步扩大和发展。

活性粉末混凝土是一 种超高性能混凝土，自1993年由法国Bouygues公司首次研制成功以来已经成功用于许多重大工程。纵观国外生产RPC所用的配方，发现其活性细粉主要是水泥、硅灰和石英粉，其中硅灰掺量达到25%以上，石英粉达30%以上，细集料采用磨细石英砂，其生产工艺十分复杂，成本高、能耗大。近年来，我国对活性粉末混凝土虽也开展了一些初步研究工作，但都局限于其力学性能的研究，且在RPC材料组成和制备工艺上均沿用国外技术，其昂貴的成本和成型工艺的复杂性影响了这一超高性能混凝土材料在我国的进一步推广应用。

结合我国国情，本文以天然细集料和外掺料替代国内外RPC材料中的石英粉和硅灰制备出超高性能混凝土材料，首先研究了其力学性能的发展规律，并对这种超高性能混凝土用于市政工程井盖的可行性进行了研究。

2 混凝土抗渗

从20 世纪80 年代起，人们重新对混凝土抗渗性能产生兴趣，是由于混凝土的耐久性问题日益为人们所关注。混凝土的耐久性，与水和其它有害液体、气体向其内部流动的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就好。近年来，高性能混凝土的概念大有取代高强混凝土概念的趋势[2]，因为人们认识到强度这一单一的指标并不足以揭示结构材料的工作状态。高性能混凝土首先要求是耐久性有保证的混凝土。正是因为涉及的影响因素太多，试验耗功耗时，因此，目前人们在这方面获得的研究成果还远远不能令人满意，有必要在这方面进一步深入进行研究。本文正是针对上述问题，分析了混凝土的抗渗性能的主要影响因素，并且介绍了研究现状。

总结如下：

（1）目前各种试验测试方法各有优缺点，不存在某种方法绝对强于另一种方法的说法。近年来，国外在一项研究中同时进行水渗透性、氯化物渗透性、空气渗透性测试、然后分别讨论试验结果的情况增多，可以认为这是一种趋势;

（2）由于高效减水剂等的广泛应用，混凝土水灰比趋低，混凝土在服役初期其抗渗性能往往是有保障的。混凝土的抗渗性能研究应该进一步关注荷载作用和微裂纹扩展的影响;在研究材料组分、尤其是比较传统的组分对抗渗性能的影响时，也要更多地结合时间因素和服役环境来考虑才更有意义;总之，考虑混凝土在服役环境中抗渗性能的劣化，是混凝土抗渗性能研究的一个发展方向。对于混凝土孔结构对抗渗性能的影响问题，如果与适合于描述杂乱无章事物的分形几何理论进行结合，可能获得进展;

（3）应该建立抗渗性能指标与耐久性指标之间的联系，为用抗渗实验结果科学评价混凝土耐久性提供依据。

3 总结

总结各种结构形式的混凝土都具有普通混凝土不具有的优点，也是工程界和学术界所期望的，但是不管是哪种结构形式的混凝土还是哪种理论都有应用局限性，还有待更进一步的研究和探讨，使其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件、水利工程、机场跑道和停机坪、隧道以及各种构筑物的加固补强和保护方面得到更广阔的发展和应用。

参考文献

[1]pierre-Claude Aitcin.Cement of Yesterday and Today Concrete of Tomor-eow.Cement and Concrete Research，2000（30）：1349-1359

[2]Aitcin P C.Concrete the Most Widely Used Construction Materials.ACISP，1995（154）：257-266

[3]Olive Bonneau，Mohamed Lache3mi，etal.Mechanical Properties and Du-rability of Two Industrial Reactive Powder Concrete.ACI Mater J，1997，94（4）：286-290

[4]Petersson P E.Crack Growth and Formation of Fracture Zones in Plain Concrete and SIMILAR Material.Report TrBm-1006.Lund，Sweden：Divi-sion of Building Materials，Lund Institute of Technology，1981

[5]覃维祖，曹峰.一种超高性能混凝土-活性粉末混凝土.工业建筑，1998，29（4）：69-76摻粉煤灰的高强度自流平混凝土试验研究-赵若鹏，等

[6]刘斯凤，孙伟，张云升，李刚-新型超高混凝土的力学性能研究及工程应用.东南大学，210096