混凝土新材料新技术在土木工程中的应用研究

混凝土新材料新技术在土木工程中的应用研究

发表时间：2018-12-17T11:55:24.630Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第25期作者：黄桂娇

[导读] 本文将主要探讨混凝土新材料新技术在土木工程中的应用。

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。作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，因此将数量庞大的废旧混凝土进行合理的回收利用，这样既解决了天然原生粗细骨料缺少的问题，又节省了废旧混凝土处理费用，并有利于环境保护，对获得良好的社会效益和经济效益起到了不可低估的作用。本文将主要探讨混凝土新材料新技术在土木工程中的应用。

关键词：混凝土；新材料；新技术；土木工程

一般认为，强度等级不低于C50的混凝土即为高强度混凝土。它是采用优质骨料，强度等级不低于52.2级的高强度等级水泥，较低的水灰比，在强烈振动密实作用下制取的。

1混凝土原材料的技术要求

1.1水泥

配置高强度混凝土，应采用矿物组成合理、细度合格的高强度等级水泥，但并非所有的水泥都能用于生产高强混凝土。一般常用规定强度等级较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也有采用较高强度等级的矿渣水泥或矾土水泥。生产高强度混凝土，胶凝物质的用量是至关重要的，它直接影响到水泥石与界面的粘结力。从施工要求来讲，也应具有一定的流动度，以满足施工要求。水泥含量一般应在500～700kg/m3范围内。水泥用量不宜超过这个数量，水泥含量过高，易于引起水化期间散热太快或收缩量过大等问题。在满足要求的前提下，应尽量减少水泥用量，可以掺加一部分高质量的粉煤灰或其他粉状活性混合材，把放热和干缩的副作用降低到最低限度[1]。

1.2粗骨料

粗骨料在混凝土组织结构中起主要骨架作用。粗骨料对混凝土强度的影响主要取决于以下因素：水泥浆与骨料的粘结力；骨料的弹性性质；混凝土拌合水上升时在骨料下方形成的“内分层”状况；骨料周围的应力集中程度等。对高强度混凝土来说，粗骨料的重要优选特性是：抗压强度、表面特征和最大粒径等。按规定，配置高强混凝土时必须采用强度指标大于2的粗骨料，所以，最好是采用致密的花岗岩、辉绿岩、大理石等作骨料。由于混凝土初凝时，水化水泥与粗骨料的粘结是以机械式的为主，所以要制备高强度混凝土，应采用立方形的碎石，而不是天然砾石。同时，粗骨料的表面必须干净而无粉尘，否则将影响混凝土内部粘结力。由于粗骨料的最大粒径与所制备的混凝土的最大抗压强度有一定的关系，通常采用粒径为1～1.5cm的骨料可得到最大强度，采用标准为0.5～lcm或0.5～1.5cm规格的骨料最适宜[2]。

1.3细骨料

混凝土拌合物用砂通常采用细度模数约为3.0的砂子，并尽可能地降低含砂率，这样可以避免混凝土过于干硬，便于现场浇灌。

1.4拌合用水

混凝土拌合水用量应降到最低限度，在绝大多数情况下配置高强度混凝土，一般水灰比都控制在0.28～0.35左右。一般来说，如使用普通拌合水，pH>4即可使用；如果使用磁化水，混凝土强度可提高30%～50%。

1.5减水剂

减水剂（又称塑化剂），特别是高效减水剂，具有较高的减水率。掺入混凝土中，可提高混凝土的流动性。如果保持施工要求的流动性不变，则可通过减少单位用水量，降低混凝土混合物的水灰比，从而取得提高强度和密实度的效果。

2混凝土新材料新技术的施工工艺

2.1搅拌工艺

施工工艺技术的影响，首先是搅拌。混凝土搅拌的目的，除了达到均匀混合以外，还要达到强化、塑化的作用。不同的投料顺序与搅拌方式，对混凝土拌合物的均匀性都有较大的影响。采用强制式搅拌机、两次投料工艺拌和干硬性混凝土是配置高强度混凝土的重要工艺措施之一。两次投料法事先搅拌制砂浆，再投入粗骨料，制成混凝土混合料。采用这种投料方法时，砂浆无粗骨料，便于搅拌均匀；粗骨料投入后，易于被砂浆均匀包裹，有利于混凝土强度的提高[3]。

2.2振动成型工艺

假如对混凝土混合物施加振动作用，则骨料和水泥颗粒将赋有加速度，而其值和方向都是变化的。适宜的振动可以降低混合物的黏度，使混凝土更加密实。实际上，采用振动加压、多频振动、离心成型或真空吸水、聚合浸渍等措施，都可提高混凝土强度。

2.3养护工艺

混凝土拌合物经振动密实、成型后，其凝结硬化过程在继续进行着，内部结构逐渐形成。为使已经密实成型的混凝土继续进行水化反应，必须采取养护措施，以建立水化反应所必需的介质温度和湿度。养护工艺的方式很多，其中蒸压养护是提高混凝土强度的重要途径之一。干-湿热养护是目前较理想的一种工艺，其优点在于水泥混凝土的增强过程合理。在养护制度上采取适合于水泥特性的养护参数，也有利于混凝土强度的提高。

3混凝土新材料新技术在土木工程中的应用

3.1施工和易性

石膏混凝土搅拌后的流动性，可根据骨料用量、水石膏比、骨料粒度分布等自由调节，但随着时间的增长，流动性会极大降低。对于d型半水石膏，如增加骨料量则可使缓凝剂的延缓效果显著减弱。需使用高效缓凝剂。而对于Ⅱ型无水石膏，由于强度增长快，如增加缓凝剂，强度会下降，因此要和减水剂并用。

3.2养护和强度增长

石膏混凝土的养护条件和强度增长的关系与水泥混凝土显著不同。石膏内水化凝结反应在短时间就结束，因此在硬化后石膏混凝土就具有了相当的强度，此后只是由于所含水分干燥而使强度继续增长，最终强度可达硬化后强度的2倍。因此，如施以强制干燥，强度增长更快，但因干燥而使强度的增长，不是随着水分的蒸发徐徐地进行，而是在接近干燥状态时急剧地产生。若进行水中养护，强度不增长。若

长时期浸水，由于硬化的石膏是水溶性的，结构组织要发生分化，强度会逐渐下降。除水分的作用外，长期处于高温环境下，强度也会下降。当温度大于40℃时就可能出现问题。此外，降低搅拌温度也能提高强度。

3.3强度和容重

石膏混凝土的抗压强度，与水泥混凝土一样，也有水和石膏的比例关系。如适当选择水石膏比和骨料，在干燥状态就可自由调节40MPa以下的强度，比水泥混凝土更有利。但在允许应力度上，如作用水分，则必须以降低到接近一半的抗压强度作为基准，故以普通混凝土的1/3～1/4为限度。抗拉强度和拉剪强度对抗压强度的比与普通混凝土大致相同，为1/10左右，但粘结强度很低，主要根据摩擦阻力和机械粘结力来规定允许粘结强度。

3.4弹性模量

即使使用弹性模量较大的人造轻骨料，石膏混凝土的弹性模量也是较低的。和普通混凝土相比，在同一抗压强度下为1/2-1/3，如接触了水则还要降低几成[4]。

3.5增强材料

由于石膏表面很滑，粘结力弱，因此石膏混凝土的粘结力也很小，用钢筋或金属网增强时，使用异型钢筋或加大表面比例的细孔网，在节点连接或焊接。关于金属增强材料的防蚀，可在石膏混凝土中掺人第三种物质，一般则以在增强材料上镀防蚀层来解决。

结论

根据混凝土的基本材料性能，提出构件抗震要求的最高和最低混凝土强度等级的限值，以保证构件在地震作用下有必要的承载力和延性。近年来国内对高强混凝土有了较多的试验研究，也有一些土木工程应用。基于高强度混凝土的脆性及工艺要求较高，对高烈度地震区，高强混凝土的应用应有所限制。

参考文献

[1]欧阳平.项目工程新技术新材料新工艺的应用分析[J].山西建筑，2014，01：119-120.

[2]刘明勇.试论新材料在建筑节能中的应用[J].中华民居（下旬刊），2014，02：18-19.

[3]赵亮.建筑工程中节能新材料新技术应用研究[J].甘肃广播电视大学学报，2013，04：54-56.

[4]缑慧君.对如何防治预拌混凝土通病及降低材料成本的建议[J].河南科技，2013，19：54.