浅谈土建工程新型混凝土材料的应用

浅谈土建工程新型混凝土材料的应用

摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展水平都得

到了极大的提升，建筑业也不例外，在建筑工程中，混凝土施工是重要的环节，

其中不仅包括混凝土搅拌、混凝土运输，还包括对整个混凝土施工技术的管理。

在实际施工的过程中，要求技术人员有效提升专业水平，相关监理单位也需要做

好现场的施工管理，提升混凝土施工的质量标准，进而为提升整个建筑工程的建

设水平提供坚实的基础。本文主要对土建工程新型混凝土材料的应用做论述，希

望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：土建工程；新型混凝土材料；应用

引言

众所周知，混凝土的配料有添加剂、水、水泥等。在实际施工应用的过程中，需要依照具体的施工要求和方案，选择性能合适和型号相当的水泥，并保证水泥

量的充足。作为混凝土重要的组成部分，骨料的选择至关重要，要求施工人员对

鼓骨料的含量和颗粒大小等进行有效考察；如果是细骨料，就需要检查其细度模数，测定混凝土中的含泥量。在实际配置混凝土的过程中，要求尽量使用洁净度

高的饮用水，以此来提升混凝土的耐腐蚀性。禁止使用生活污水和工业废水处理

混凝土。需要注意的是，在使用添加剂之前，要先进行测试处理，检查添加剂是

否能够和混凝土产生良好的化学反应，并科学配置用量。

1高性能混凝土

首先是主要原材料。依据各工程项目的高性能混凝土要求，优先选择合理距

离范围内的水泥、砂、石、水四种基本原材料。如在部分工程由于本地区材料有限，为完全满足相关规范要求而耗费大量的人力、物力、财力进行远距离采购原

材料进行配置，这种高性能混凝土的配置值得深思；如果就近取材，在满足规范

的前提下进行合理配置是完全可以达到高性能化的。其次是极低水胶比。目前普

通混凝土通过各种技术手段配合比设计水胶比一般在0.3-0.6之间，而现代高性能混凝土为保证混凝土耐久性采取低水胶比设计理念，采用低铝酸三钙含量水泥、

活性超细粉的引入、合理粒径与级配的粗细集料和高性能化学外加剂，在混凝土

中产生火山灰活性效应、微集料密实堆积效应、化学复合效应等各种技术手段将

设计水胶比控制在0.15，达到高耐久性设计目的。

2轻骨料纤维混凝土

在工程实际应用中,混凝土的裂纹扩展始终是工程界普遍关注的问题,其中张拉和剪切破坏是工程中常见的破坏模式,对于梁的跨中区容易在受拉时混凝土产生张

开型破坏,而在梁的支座处常发生剪切破坏。而对于混凝土断裂主要集中于I型断

裂韧度和断裂能的研究随着研究的日趋成熟,在不同试件及相应加载方式下都不能

避免试验结果的误差,以及在I型断裂分量对于Ⅱ型断裂裂缝扩展的影响,因此对于Ⅱ型剪切理论研究至今未取到大的突破性进展,甚至还出现了大的分歧。虽然对于研究取得成果并不十分理想,但对于指导工程实践仍然具有重要的意义。随着轻骨

料混凝土在工程的广泛使用,而混凝土结构的剪切断裂参数对于减少混凝土发生剪

切破坏具有重要指导作用,所以对于全轻和石轻混凝土的Ⅱ型断裂研究具有重要的

现实意义。

3基于GM-RBF神经网络的混凝土碳化深度预测

灰色系统是介于白色系统和黑色系统之间的一种系统,白色系统是指系统内部

特征是完全已知的,黑色系统是指系统内部信息完全未知的。灰色预测是利用在一

定范围内变化的、与时间序列有关的灰过程进行预测,通过建立灰色模型GM对灰

色系统进行预测.相关研究与实践证明,当系统的时间序列隐含着指数变化规律时,

灰色模型GM(1,1)的预测是非常有效的。RBF神经网络是以函数逼近论为基础建立的多层前向型神经网络模。它能够逼近任意的非线性函数,具有良好的泛化能力,

并有很快的收敛速度,已成功应用于非线性函数逼近、时间序列分析、模式识别、

系统建模、控制和故障诊断等。

4纳米材料在混凝土中的应用

首先是纳米SiO2在混凝土中的应用。研究发现，纳米SiO2（NS）是一种非晶态物质，可与矿物粉末形成网络交织状骨架结构，其骨架结构中由致密产物所填

实的二级界面显微结构可以促进水泥的水化，提高水泥砂浆的早期强度。NS的加入使得水泥浆体的致密性和均匀性都相应提高，使混凝土的和易性和流动性均变差，其抗折强度最高可达到32.5MPa，提高了40.7％。从流动性和强度指标考虑，其最佳掺量在0.5％~1％之间；NS是目前大规模生产的一种纳米粉体材料，其表

面有大量不饱和Si-O残键和不同状态下的羧基使得SiO2具有高反应活性。在温

度较低的区域，对混凝土的抗冻性要求会较高，而混凝土的抗冻性是影响混凝土

耐久性能的一个重要因素，混凝土中掺NS仅有少部分表层浆体脱落，在与不掺NS的对比试验中相比较，其质量损失相对小。而冻融循环次数也相应提高，试验结果证明了NS的掺入对混凝土的抗冻性能有相应提升。另外，混凝土的抗渗性

能和耐磨性能随着NS的掺加而提高，对比不掺NS的混凝土相比，掺NS的渗水

高度下降率最高达61.8％，抗冲磨能力最高提升了30.3％。掺NS对提高混凝土

抗硫酸盐侵蚀能力也有很大提升，有效延缓了混凝土被硫酸盐侵蚀的速率。其次

是纳米Al2O3在混凝土中的应用。纳米Al2O3氧化铝在混凝土中形成硅酸铝钙凝

胶（C-A-S）。纳米氧化铝与铝酸钙水合反应生成的Ca（OH）2反应，此反应速

率和反应的表面积成正比。因此，添加纳米氧化铝可以改善混凝土性能，在平均

粒径为15mm情况下，纳米氧化铝可替代水泥，最大粒径不易超过2％。纳米氧

化铝可以提高混凝土弹性模量，在掺量5％时达弹性模量可高达143％。纳米氧

化铝掺入后混凝土的吸水率和氯离子渗透性下降，耐久性能提高。研究表明，掺

氧化铝使混凝土28d的抗压强度提高了4.03％，当氧化铝含量从1％上升到3％时，强度从 4.03％提高到8％，这与氧化铝的高活性有关，它加速了水泥的水化，同时氧化铝作为填料改善了混凝土的微观结构从而减少了水泥浆体中较大空隙体积。混凝土的性能也就相应得以提升。掺入0.2％纳米氧化铝后，在准静态荷载

之下，强度和变形性能都显著提高，抗压强度提高了44.5％。动荷载作用时，纳

米氧化铝混凝土的应变敏感度增加，随着应变的增加，峰值应力随之提升，极限

应变的范围扩大，变形能力提高。同时电镜扫描的结果显示，加入纳米氧化铝后，水泥密实度提高，混凝土界面过度区得以改善，强度和韧性提升。

结语

总之，混凝土是当今世界使用量最大、面最广的建筑材料之一，其以耐久性

为设计目标，兼顾强度和工作性，在节能、经济、环保等方面也具有重要意义，

是国内外工程界研究的热点之一。目前我国各地区均在推广使用高性能混凝土，

应该结合工程实际情况，科学设计，兼顾经济及环保，以高标准高质量推广发展

高性能混凝土。综合考量，混凝土的高耐久性，安全使用寿命长，不仅可以大大

减少维修维护费用；同时高性能混凝土降低能耗和料耗，工业废弃物的综合利用

等对环境有利，有利于可持续发展；在施工角度高性能混凝土操作方便，改善劳

动条件，加快进度，减少模板周转，提高效率；设计角度高性能混凝土减小断面，