新型混凝土材料在土木工程领域中的应用

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　　摘 要：全世界混凝土每年用量高达百亿，规模耗资巨大，应用广泛，也是现代工程的主要材料。随着我国建筑施工工艺的改进和建筑工程国际化的发展，新型混凝土材料层出不穷。总结了几种新型混凝土材料的性能以及其在土木工程中的应用，并对新型混凝土材料的应用前景进行了展望，希望能为我国混凝土工业的进一步发展，提供一定的参考。
　　 关键词：新型混凝土 性能 土木工程应用
　　 1、引言
　　 众所周知，混凝土造价较低，是土木工程结构中的首选材料，也是目前最常见的结构形式之一，广泛应用于工业与民用的土建工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥梁等工程中。随着科技和经济的发展，混凝土材料的品种不断增多，质量逐步提高，使用范围越来越广，在工程建设中的地位显得非常重要。随着混凝土性能研究的不断发展，在普通混凝土基础上，根据从中添加材料和施工工艺的不同，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文介绍几种新型混凝土及其在土木工程领域中的应用。
　　 2、高性能混凝土
　　 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂[1-2]。
　　 国内有许多高性能混凝土在高层建筑中的应用实例，比如C80高强与高性能混凝土在沈阳方园大厦、大西电业园等多项高层建筑钢管混凝土柱中应用，上海明天广场矿渣微粉C80泵送混凝土；在上海教育电视台综合楼大体积基础混凝土，水泥用量只占胶凝材料总量的46%，配制的混凝土浆量饱满，混凝土工作性、粘聚性和抗离析性能都十分优异，强度达到C40的高性能混凝土。
　　 3、纤维混凝土
　　 纤维混凝土是纤维和水泥基料（水泥石、砂浆或混凝土）组成的复合材料的统称。所用纤维按其材料性质主要有金属纤维、无机纤维和有机纤维。根据纤维弹性模量高低可将纤维混凝土分为低弹模纤维混凝土和高弹模纤维混凝土[7-8]。
　　 就日前的情况来看，纤维混凝土，特别是钢纤维混凝土在大面积混凝土工程上的应用最为成功。钢纤维混凝土在工程中应用很广，如桥面部分的罩面和结构；公路、地面、街道和飞机跑道；坦克停车场的铺面和结构；采矿和隧道工程、耐火工程以及大体积混凝土工程的维护与补强等。纤维混凝土由于抗疲劳和抗冲击性能良好，用于多震灾国家的抗震建筑，将是发挥纤维混凝土特长的另一发展途径。
　　 4、泡沫混凝土
　　 泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料[9]。
　　 近年来，我国越来越重视建筑节能工作。随着与建筑节能有关政策的实施，墙体材料改革取得了显著的成就，节能材料倍受欢迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于节能墙体材料中，在其它方面也获得了应用。目前，泡沫混凝土在我国的应用主要在几个方面：①泡沫混凝土砌块；②泡沫混凝土轻质墙板；③泡沫混凝土补偿地基。
　　 5、智能混凝土
　　 智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动做出适时反应[14]。下面介绍两种智能混凝土。
　　 5.1碳纤维智能混凝土
　　 碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。利用这种材料可以实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控，
　　还可应用于工业防静电构造，公路路面、机场跑道等处的化雪除冰，钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护，住宅及养殖场的电热结构等。
　　 5.2光纤传感智能混凝土
　　    光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
　　 6、结束语
　　 本文从工程应用的角度出发，介绍了几种新型混凝土材料及其在土木工程中的应用情况。新型混凝土材料具有比传统混凝土更高的强度和耐久性，能满足结构物力学性能、使用功能以及使用年限的要求，同时，还具有与自然环境的协调性，减轻对地球和生态环境的负荷，实现非再生型资源可循环性使用。随着环境保护、保持生态多样性及维持社会可持续发展的呼声日益高涨，新型混凝土材料的应用会越来越受到世界各国材料的重视，我们相信，只要我们都意识刭新型混凝土材料性能研究的重要性，通过全面推进新型混凝士材料在我国建筑中的应用工作，可以预见未来的我国建筑业必定进入一个全新的建筑时代。
　　
　　参考文献：
　　[1]刘颖哲．关于新型混凝土材料在土建工程中的应用浅述[J]．城市建设，2009(38): 157
　　[2]刘大成．浅谈土建工程新型混凝土材料的应用[J]．中国高新技术企业，2009(9): 132-133
　　[3]周明耀，杨鼎宜，汪洋．合成纤维混凝土材料的发展与应用[J]．水利与建筑工程学报，2003，1 (4): 1-4
　　[4] 李方敏．玻璃纤维混凝土在工程中的应用[J]．武汉大学学报（工学版），2007，40(增):
　　504-506
　　[5]吕勇．泡沫混凝土在建筑工程中的应用[J]．黑龙江科技信息，2009，32(5)：35
　　[6]李惠，欧进萍．智能混凝土与结构[J]．工程力学，2007，24(增2)：45-61

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