LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及性能研究
毕业论文（设计）论文（设计）题目：LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及性能研究
姓名 XXXX
学号0904011014
院系化学与化工学院
专业化学工程与工艺
年级 2009级
指导教师李伟伟
2013年 5 月 16 日
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
第1章前言 (3)
第2章国内外研究综述 (4)
2.1 锂离子电池发展简介 (4)
2.2 锂离子电池的工作原理和特点 (4)
2.2.1 锂离子电池的工作原理 (4)
2.2.2 锂离子电池的特点 (5)
2.3 锂离子电池基本组成 (5)
2.3.1 锂离子电池的正极材料 (5)
2.3.2 锂离子电池的负极材料 (8)
2.3.3 电解质溶液 (9)
2.4 本论文工作的主要内容和意义 (9)
第3章实验部分 (11)
3.1 主要仪器 (11)
3.2 主要试剂 (11)
3.3 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体的制备 (11)
3.4 Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的表征 (11)
3.4.1 Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的电化学性能表征 (11)
3.4.2 Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的形貌结构表征 (12)
第4章结果与讨论 (13)
4.1 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电化学性能 (13)
4.1.1 氧含量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2放电容量的影响 (13)
4.1.2 氧含量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2循环性能的影响 (14)
4.2 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的形貌结构表征 (15)
第5章结论 (18)
参考文献 (19)
致谢 (21)
摘要
目前商用锂离子电池广泛采用LiCoO2、LiMnO2和LiNiO2作为电池的正极材料，然而这些材料的研究已经遇到了难以突破技术瓶颈，所以我们正在努力寻找替代商用锂离子电池的正极材料，其中分层LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2复合材料性能较为优异。LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2通过钴、镍、锰的协同效应来实现充电放电，在保留钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂的优点的前提下，可以避免它们的缺点，预计有希望替代钴酸锂成为新的正极极材料。
本文以Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2，碳酸锂（99.9%）为原料，在不同氧含量的气氛条件下，制备了LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2，探究了氧含量对放电容量的影响。结果显示，氧含量的增加对样品的形貌几乎无影响，但是降低了阳离子的混合程度。电压范围为3～4.25V时，0.2C 和1C电流速率下，40%（体积分数）的氧含量的气氛下合成的正极材料的初始放电容量分别为161.1mAh/g和150.3mAh/g，在50次循环后容量保持率可维持在94.8％，出现了良好的倍率性能和优异的循环稳定性。
关键词：锂离子电池，制备，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2
ABSTRACT
LiCoO2、LiMnO2 and LiNiO2 is widely used as a battery cathode material. However, these materials research has encountered the technical bottleneck which is difficult to break through. So we are trying to find a new cathode material to substitute commercial lithium-ion battery cathode material. Layered LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 composites is more attractive.LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 achieves to charge and discharge by the synergistic effect of Ni, Co and Mn. It can retain the advantages of LiCoO2、LiMnO2 and LiNiO2 and avoid their disadvantages, so it is expected to become the new cathode material to substitute LiCoO2.
In this paper Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2, lithium carbonate (99.9%) as raw materials, the oxygen content of the atmosphere at different conditions, prepared LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2, explored the oxygen content on the discharge capacity affected. The results show that the increasing of the oxygen content has almost no effect to the morphology of the sample but reduces the degree of mixing of the cationic. V oltage range of 3 ~ 4.25V when, 0.2C and 1C current rate, 40% (volume fraction) under an atmosphere of oxygen cathode material synthesized initial discharge capacities of 161.1mAh / g and 150.3mAh / g, in 50 cycles, the capacity retention rate can be maintained at 94.8% appeared good rate capability and excellent cycle stability.
Key words: lithium ion batteries, preparation, LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2
第1章前言
从人类文明开始，能源开发和利用就与人们的生活方式以及生活质量密切相关。能源和环境成为了人类跨入二十一世纪必须要面对的两个严峻问题，开发新能源与可再生清洁能源是今后的世界经济中，最具决定性影响的重要领域之一。
和其它能源相比，电能更容易转化，也更容易使用。化学电源是电能中的一部分，有着悠久的发展历史。1800年伏打电堆的发明，标志着电源的装置——电池诞生了；1859年，普朗特（Plante）发明了铅酸蓄电池；在1865年，勒克朗谢（Leclanche）发明锌/二氧化锰湿电池；在1899年和1901年，Ni/Cd和Ni/Fe碱性蓄电池相继发明。至此，3大类电池均已诞生，并逐步得到了广泛的应用。随着工业科技不断发展，各种各样的电池相继推陈出新、性能明显做出了优化。尤其在进入了20世纪80年代后，随着电子信息科技的蓬勃兴起，各种智能卡、移动电话和手提电脑等的应用，新一代高效、安全、绿色的二次电池也相继研发并应用。
金属锂是自然界中最轻的金属元素，同时，它也具有着最低的电负性，标准电极电位为-3.05V（相对于标准的氢电极）。所以选择恰当的正极材料与金属锂相匹配，就可以获得较高的电动势，再配以适当的电解液便可组装成为高比能量的电池。20世纪60～70年代，锂二次电池的研究已经开始。当时研究方向主要集中在，以金属锂及合金为负极的锂二次电池。但是当锂充电时，由于金属锂电极表面不均匀，表面电位分布也就不均匀，造成了锂的不均匀沉积。该不均匀沉积导致了锂在一些部位会沉积过快，产生树枝似的结晶（称为枝晶）。当枝晶发展到了一定程度，会造成锂的不可逆损失；另一方面更严重的是，枝晶穿过隔膜，正极与负极短路，产生极大的电流，产生大量热量，会使电池着火，甚至可能发生爆炸。锂离子电池用嵌锂化合物取代金属锂作为电池的负极，克服传统电池中锂片在循环过程容易形成枝晶的问题。锂离子电池的研究始于20世纪80年代，继镉/镍、金属氢化物/镍电池后最新一代的蓄电池。由于锂离子电池具有质量轻、体积小、循环寿命长（＞500 次）、可高速率放电、自放电率低（＜10%/月）、无记忆效应、无毒等优异性能，受到了人们的青睐，所以其市场份额不断地增长，在商用电源中占了主导地位。
目前电池电源行业是一个蓬勃发展的朝阳行业，尤其是锂离子电池在最近的十几年之中，其研制和产业化程度已经发展到相当高的水平，应用的领域也不断扩展，在国民经济中的作用已变得越来越大，因此，深入研究锂离子电池是一个非常重要的课题。
第2章国内外研究综述
2.1 锂离子电池发展简介
锂离子电池的研究开始于20世纪80年代。1990年日本Nagoura等人研制出了以石油焦为负极，LiCoO2为正极的锂离子电池。
1991年，日本索尼能源公司与电池部联合开发出了以聚糖醇热解碳（PEA）为负极的锂离子电池。
1993年，美国贝尔电讯公司报导了采用PVDF工艺制成了聚合物锂离子电池（PLIB）。
1998年法国萨福特公司在第九届国际锂电池会议上宣布了电动车用锂离子电池（50Ah）已经达到了试生产阶段。
1999年日本率先实现了聚合物电池的商品化。松下公司从1999年1月开始了月产30万只500mAh聚合物锂离子电池，索尼于3月份开始供应了540mAh电池样品。
2.2 锂离子电池的工作原理和特点
2.2.1 锂离子电池的工作原理
锂离子电池采用了含锂的金属氧化物作为正极材料，一般情况下采用氧化钴锂（LiCoO2）、氧化镍锂（LiNiO2）和氧化锰锂（LiMn2O4）等物质。采用了特别的碳素材料来作负极，一般常用的为石油焦碳（PC）、碳纤维（CF）和石墨等。所用电解液通常为锂盐的有机溶剂，一般采用六氟磷酸锂（LiPF6）的碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）的混合溶液。隔膜通常采用微孔聚丙烯（PP）和微孔聚乙烯（PE）或两者复合膜（PE-PP-PE）。从电极制作后期开始需要在干燥空气中操作，以防外界的水气侵入电池体系。
组装完的电池必须经过充电处理，生成Li x C化合物。放电时，Li x C化合物中Li脱嵌，再充电时，再重复上述过程。锂离子电池的充放电原理如图1所示。
锂离子电池的电化学表达式为
（－）C n︱LiClO4－EC＋DEC︱LiMeO2（＋）
锂离子电池充放电反应（正反应是充电过程，逆反应是放电过程，Me为过渡金属）通常可简单表示为：
Li x MeO2+nC→MeO2+Li x C n
图1 锂离子电池的充放电反应示意图
2.2.2 锂离子电池的特点
锂离子电池具有以下的优点：
⑴输出功率较大，能量密度较高，平均输出电压较高；
⑵自放电较小，无记忆效应；
⑶循环性能优越，使用寿命长；
⑷可以快速充放电，充电效率较高；
⑸工作温度范围宽，无污染，不需要维修。
锂离子电池的不足之处：
⑴成本较高，主要是正极材料价格高；
⑵必须要有特殊的保护电路，防止过充电；
⑶与普通电池相容性差，一般要在用3节普通电池情况下才可以用锂离子电池来替代。
2.3 锂离子电池基本组成
锂离子电池是由正极、负极和电解质三部分组成的，正极活性物质与负极活性物质涂覆在金属箔上，通常铝箔当做正集流体，铜箔当做负集流体。除了正负极活性物质之外，隔膜、电解质与集流体在锂离子电池里也起着极为重要的作用。
2.3.1 锂离子电池的正极材料
正极材料在性质上面应满足以下几个条件：
⑴在所要求充放电电位范围之内，具有与电解质溶液电化学的相容性；
⑵温和电极过程动力学；
⑶高度的可逆性，全锂化状态下在空气中稳定性良好。
在结构上具有以下几个特点：
⑴层状或隧道的结构，以利于锂离子脱嵌，且在锂离子脱嵌时没有结构变化，保证电极具有良好可逆性。
⑵锂离子在其中嵌入和脱出量较大，电极有较高容量，并且当锂离子嵌脱时，电极反应自由能变化不大，保证电池充放电电压平稳。
⑶锂离子在其中有较大扩散系数，使电池有良好快速充放电性能。
理想的层状LiMO2结构属于三方晶系，O2-离子以稍微扭曲的立方体堆积排列，如图2所示[1]，M原子处于涂成阴影的八面体层中，而Li原子处于无阴影的八面体层中。这类层状化合物当做锂离子电池正极材料，关键是在Li+离子脱嵌与嵌入过程中的结构变化程度和可逆性。
图2 层状LiMO2的结构示意图
⑴LiCoO2
最早用于商品化锂离子电池中的正极是LiCoO2[2]，LiCoO2放电电压高、性能稳定、易于合成，从而倍受青睐。已被许多公司当作正极材料商品化。LiCoO2具有类似α-NaFeO2的结构，但实际上由于Li+和Co3+与氧原子层相互的作用力不一样，氧原子分布并不是理想的密堆积的结构，而发生了偏离，呈现出了三方对称性，如图3所示。
图3 层状LiCoO2晶体结构示意图
一般情况下，采用了高温固相法制备层状的LiCoO2，但是很难得到纯度高、非化学计
量比小的理想粉体。同时，如果合成温度过高或者合成时间过长也会影响到LiCoO2材料的电化学性能。为此，通过优化锂源与制备工艺，提高LiCoO2容量与循环性能方面仍有很多工作值得深入研究[3]。
但是，Li1-x CoO2的容量被限制于125mAh/g，否则，过量充电会导致不可逆的容量损失[4]，而且其价格高，又有毒。因此，随着价廉且性能优异的正极材料研究的深入，LiCoO2的使用量逐渐减少。
⑵LiNiO2
镍与钴性质相近，价格比钴低，LiNiO2是继LiCoO2后研究较多的层状化合物[5]，如图4所示。管LiNiO2作为锂离子电池正极材料有很多优于LiCoO2之处，但是LiNiO2的实际应用受到限制。为了提高LiNiO2的热稳定性与电化学性能，可以采用掺杂的方法进行改性，提高了LiNiO2的热稳定性与电化学性能[6]。
图4 层状LiNiO2晶体结构示意图
⑶LiMnO2
层状LiMnO2是同质多形化合物。由于锰来源广泛，价格却不到钴的10%，且低毒，易回收，因此各种嵌锂的氧化锰备受重视[7]。经过第一次充电之后，正交晶系的LiMnO2会变为尖晶石型的Li x Mn2O4，如图4所示。因这种LiMnO2在空气中稳定，而尖晶石型的Li x Mn2O4在空气中不稳定。结构类似于LiCoO2。层状LiMnO2最近由Armstrong等[8]用离子交换法从层状的NaMnO2制得。在 3.4～4.3V之间低电流充放电时，可逆容量高达270mAh/g。
图5 尖晶石型LiM2O4的结构示意图
⑷聚合物正极材料
聚合物正极材料主要包括导电性高分子[9]和有机硫系化合物[10]。导电高分子正极材料主要有聚乙炔、聚苯和杂环聚合物等[11]。有机硫系化合物主要有：聚二琉基噻二唑、聚二硫代二苯胺、三聚硫氰酸等。
⑸复合正极材料
复合正极材料主要有两种方式：聚合物正极与无机材料以及聚合物正极与有机材料组成的复合正极材料。复合的目的是取长补短，以提高正极材料的电化学行为。
聚合物正极材料与有机材料之间的复合多种多样，主要是聚合物正极材料之间的复合，研究得比较多的是聚苯胺与硫化物之间的掺杂。
⑹纳米正极材料
作为锂离子电池用的纳米正极材料已有纳米结晶尖晶石LiMn2O4、CuS2和FeS2等，其在动力学上具有明显的优势。目前，国内的研究机构已开发合成了钡镁锰矿型纳米锰氧化物、钡镁锰矿与水羟锰矿型复合层状纳米锰氧化物[12]。
2.3.2 锂离子电池的负极材料
锂离子电池的负极材料需要满足如下要求：
⑴首先需具有尽可能低的电极电位；
⑵足够多的锂嵌入量，容量大；
⑶良好的嵌入迁出可逆性，充放电反应的可逆性好；
⑷与电解液的兼容性好；
⑸比表面积小，有利于提高电池的安全性；
⑹嵌锂过程中晶胞体积变化小，稳定性好；
⑺资源丰富，价格低廉；
⑻在空气中稳定，无毒。
目前，已经应用于锂离子电池的负极材料有天然石墨、人工石墨、石墨化碳纤维、中间相炭微球（MCMB）和石油焦，正在研究的负极材料有热解碳、针状焦炭、冶金焦炭、各种碳纤维、各种改性石墨、各种硼炭或硼炭氮化合物以及锡基氧化物、锡合金和纳米负极材料等。
⑴碳材料
与其它嵌锂材料相比，炭材料具有高比容量、低电化学电势、良好的循环性能、廉价、无毒、在空气中稳定等优点，是比较理想的锂离子电池负极材料。
⑵锂合金和金属间化合物
把锂合金和金属间化合物的工作电位控制在锂的平衡电位上，能避免充电过程中锂在表面沉积，从而改善电池的安全性及快充性，而且锂合金及金属间化合物作负极，可从根本上解决有机溶剂的共嵌入问题。已研究的合金有：Li-Si，Li-Si-Cr，Li-Mg-Si，Li-Sn-Fe，Li-Sn-Cu等，但性能都不理想，主要由于不可逆容量大且循环性能差。
2.3.3 电解质溶液
锂离子电池的电解液一般采用锂盐溶解于有机溶剂中构成。电解液的组成和浓度对电池的性能有较大影响，尤其是碳负极材料的充放电性能与所处溶液的溶剂有很大关系。作为锂离子电池的电解液，通常应该满足以下条件[13]：
⑴电化学稳定电势窗口宽。锂离子电池在首次充放电、过充放和长期循环后，电解液都会发生降解，损害电池的安全和寿命。锂离子电池的平均工作电压为3.6V、4.2V，因此要求电解液对Li+的电化学稳定窗口应在0～5V。
⑵电解液与电池的正负极、集流体、隔膜等材料的相容性要好，化学稳定性要高。
⑶电解质的溶解性好，电解液的电导率高。
⑷热稳定性高，具有较宽的可以稳定工作的温度适用范围，而不发生分解反应。
⑸没有毒性，使用安全。
⑹尽量能促进电池可逆反应的进行。
⑺成本低，易于制备。
2.4 本论文工作的主要内容和意义
近年来，由于电子信息技术的突飞猛进，迫切要求电池小型化、轻便化；由于社会环保要求的高涨，迫切需求新型绿色电池取代含汞和采用镉的电池，迫切需求新型高性能电池作为电动汽车的电池，以消除汽油车的严重大气污染；天然能源资源的日趋耗竭则迫切
要求发展新型再生能源和高效清洁能源。
自上世纪90年代初日本Sony公司推出首块锂离子电池以来[14]，锂离子电池以其比能量高，循环寿命长，安全可靠等优点在短短十几年的时间内迅猛发展，已广泛应用于便携式电子设备、动力和储能电源、空间技术及国防工业等各个领域[15]。可作为锂离子电池正极材料的过渡金属氧化物有很多，如钴酸锂、镍酸锂、钒酸锂、锰酸锂等。其中以钴酸锂性能最稳定，容量也较高，因此仍在锂离子电池正极材料中占据着绝对的市场主导地位。但由于地球上钴资源贫乏，且钴有较大毒性，从经济或环保的角度，钴酸锂被取代已是大势所趋。
LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2可用容量高，成本低，热稳定性良好，预计有希望替代钴酸锂成为新的正极极材料。然而，制成能够稳定循环和实际应用的材料还需要加以改进，以满足数码产品对锂离子充电电池日益增长的需求[16]。
本文以Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2，碳酸锂（99.9%）为原料，制备了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，并探究了氧含量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2放电容量的影响。结论显示，当氧含量约为40%（体积分数）时，所制备的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料在放电容量上呈现出明显的改进，出现了良好的倍率性能和优异的循环稳定性。这个结果将有助于有效地研究大型综合先进的锂离子电池正极材料的设计。
第3章实验部分
3.1 主要仪器
本文使用的主要仪器如表1所示。
表1 主要仪器
仪器型号标识代码
球磨机Φ900×1800巩义市予华仪器厂
电子分析天平AB204-N Mettler-Toledo Group
空气干燥器DZF-6050 巩义市予华仪器有限责任公司焙烤炉CL-型巩义市予华仪器厂
真空烘箱SHB-III 巩义市予华仪器有限责任公司
衍射仪DX1000 巩义市英峪华科仪器厂扫描电子显微镜S-4800 巩义市英峪华科仪器厂
3.2 主要试剂
本文使用的主要试剂如表2所示。
表2 主要试剂
试剂纯度生产厂家
Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2分析纯河南科隆新能源有限公司
碳酸锂（99.9%）分析纯天津市科密欧化学试剂有限公司乙炔黑分析纯河南科隆新能源有限公司聚偏二氟乙烯分析纯天津市风船化学试剂有限公司
3.3 Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体的制备
采用Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2和碳酸锂（99.9%）为原料，以摩尔比Li：（Ni0.5Co0.2Mn0.3）=1.08:1充分混合后，采用去离子水作为助磨剂，通过球磨机研磨，将研磨之后的样品在120℃温度下干燥12个小时。将干燥后的混合物在氧浓度分别为（体积分数）10%，20%，30%和40%的气氛下，于900℃温度下焙烧15小时，从而获得了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品，分别标记为A，B，C，D。
3.4 Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的表征
3.4.1 Ni
0.5Co
0.2
Mn
0.3
O
2
的电化学性能表征
组装CR2032型纽扣电池。正极的制备：用适量的N-甲基-2-吡咯烷作为溶剂，将质量分数为94%的活性物质，质量分数为3%乙炔黑（阿尔法），和质量分数为3%的聚偏二氟乙烯混合，均匀地涂在铝箔上，然后在120℃温度下，在真空烘箱中干燥12小时，并用20兆帕的压力按压。CR2032电池在充满氩气的手套箱中组装，用LiPF6作为电解液，Li 箔作为阳极，用膜Celgard-2400作为分隔膜。首先充电至4.25V，并保持在4.25V下充电，直到电流密度为5mAh/g，然后在25℃下，分别在0.2C，0.5C，1C，2C和5C的恒定电流密度中，在一个高精度的电池性能测试系统上进行电化学性能的测量。
3.4.2 Ni
0.5Co
0.2
Mn
0.3
O
2
的形貌结构表征
使用扫描电子显微镜（日立S-4800）来观察所制备的样品的颗粒大小和形态。
在40kV和25mA条件下，使用CuKα辐射，在2θ=10～70°的角度范围内，0.02的获取步骤，扫描速率为每分钟0.2次。使用DX1000衍射仪获得四个样品的X-射线衍射（XRD）图谱，并将收集到的X射线衍射数据进行了分析。
第4章结果与讨论4.1 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电化学性能
4.1.1 氧含量对LiNi
0.5Co
0.2
Mn
0.3
O
2
放电容量的影响
图6显示出了在第一周期中[17]，电流密度为0.2C（30mA/g），电压范围为3.0～4.25V 时，样品的初始充/放电容量。从图中可以看出，样品A在0.2C的电流密度下，最开始有179.9mAh/g/150.3mAh/g的可逆充/放电容量，当氧含量增加至20%（体积分数）时，充电/放电容量比加，样品B（181.6mAh/g/155.5mAh/g）和C（182.8mAh/g/156.4mAh/g）的充电/放电容量无显着差异。氧含量在20%（体积分数）～30%（体积分数）时的影响可以忽略不计。在0.2C下样品D的充电/放电容量是187.8mAh/g/161.1mAh/g的，远高于其他样本。计算出初始充/放电容量的A的初始库仑效率为83.4%，远低于对于其它样品。（B为85.4%，C为86.5%，D为85.7%）。
图6 电流密度为0.2C，电压范围为3.0-4.25V时，样品的初始充/放电容量从表3中可以看出样品在不同电流密度下的放电容量。表中表示，随着氧含量的增加，制备的阴极材料的性能越来越好。样品A在0.5C，1C，2C，5C的电流密度下放电容量分别为144.3mAh/g，133.2mAh/g，124.6mAh/g和80.8mAh/g，容量比分别为95.9%，88.9%，82.9%和53.8%。可以看出，当氧含量增加至30%（体积分数）时，样品C在0.5C，1C，2C，5C的电流密度下放电容量分别为152.5mAh/g，145.6mAh/g，138.1mAh/g和111.0mAh/g。然而，当氧含量增加至40%（体积分数），该电池显示的放电容量显着增强。样品D在0.5C，1C，2C，5C的电流密度下放电容量分别为157.2mAh/g，150.3mAh/g，142.2mAh/g和
126.4mAh/g，容量比分别为97.7%，93.2%，88.4%和78.4%。由于锂离子电池在放电时两个极板的形成是由表及里进行的，大电流放电初期，极板很快形成一层离子结晶，阻碍离子向极板深层扩散；随着放电的不断进行，极板表层的结晶体进行重复结晶，生成粗大的结晶体堵塞了活性物质微孔，电解液难以向极板深层扩散，影响了化学反应的进一步进行，导致电池的容量不能充分释放。出现放电电流越大，容量越小的现象。过程中伴随着电池内阻的大幅度提高，尤其在充电过程中电池有可能产生充电困难、电压升高、发热、阳极泥化、热失控等不良后果。
表3样品在不同电流密度下的放电容量和容量比
样品
A B C D
放电容量
（mAh/g）
容量比
（%）
放电容量
（mAh/g）
容量比
（%）
放电容量
（mAh/g）
容量比
（%）
放电容量
（mAh/g）
容量比
（%）
电流0.2 150.3 100 155.5 100 156.4 100 161.1 100 密度0.5 144.3 95.9 149.3 95.9 152.5 97.2 157.2 97.7 （C） 1 133.2 88.9 141.1 90.6 145.6 92.7 150.3 93.2
2 124.6 82.9 133.
3 85.5 138.1 88.1 142.2 88.4
5 80.8 53.8 105.2 67.3 111.0 70.7 126.4 78.4
4.1.2 氧含量对LiNi
0.5Co
0.2
Mn
0.3
O
2
循环性能的影响
本文还研究了氧含量对电池循环性能的影响。所制备样品的循环性能的结果示于图7中。电池在0.2C，0.5C，1C，2C和5C的恒定电流密度中逐步充电和放电，每一步持续5个充电/放电循环，如图7（a）所示。1C的恒定电流密度中逐步充电和放电，循环50次，如图7（b）所示。在不同速率中，样品的放电容量随着氧含量的增加而增加。在各种电流速率下，样品D均显示出了的最高放电容量和循环的稳定性。循环五十次以后，样品A和B的比容量分别仅为82.5mAh/g和114.1mAh/g，只能保留初始放电容量的61.7%和80.4%。当氧含量增加至30%（体积分数）时，对于样品C来说，循环五十次的比容量为124mAh/g，为首次放电容量的85.0%。当氧气含量增大到40%（体积分数）时，循环五十次后比容量高达142.7mAh/g，为初始放电容量的94.8%。
图7 样品A，B，C，D在不同速率恒定电流密度下的循环性能
4.2 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的形貌结构表征
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品的显微照片示于图8中，样品A、B、C、D颗粒图分别对应图8（a）、8（b）、8（c）、8（d）。由图8可以看出，所有样品均由微米尺寸的颗粒组成，并具有相似的不规则的形态。晶粒的颗粒直径尺寸大约是0.6～1.5um。这表明氧含量的增加不影响样品的形态和颗粒尺寸。而颗粒尺寸和颗粒形状的差异不显著，也表在不同氧含量
下制备的正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的物理性能也不会受到影响。
图8 样品（a）A，（b）B，（c）C，（b）D的SEM显微图
为了说明富氧气的气氛烧结条件对样品电化学性能的影响，本文通过X-射线衍射（XRD）研究所制备样品的晶体结构。图9是通过X-射线衍射观察到的样品的晶体结构图，由图中可以看出，所有X射线衍射图谱的衍射峰都符合六角α-NaFeO2型结构的R-3m的空间群（JCPDS82-1495）的特点，没有检测到任何杂峰，证实了层状LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2结构的形成。［（006），（102）］和［（108），（110）］在38°（2θ）和65°（2θ）附近的具有明显的分裂，表明即使在含氧量为10%（体积分数）的条件下也可以制备出分层的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。衍射峰的强度随着氧含量的增加而增加，这表明氧含量的增加有利于所制备的化合物的结晶。此外，（003）衍射峰的位置随着氧含量的增加而移动，这表明在高含氧条件下合成的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料有着更大范围的晶体面间距（003）。稍远的距离，可能有利于在充放电时锂离子的转移。但是样品B和C在2θ位置附近的（003）衍射峰表明，氧含量20%（体积分数）和30%（体积分数）对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的分层影响可以忽略不计。这就是为什么样品B和C在0.2C时有着相似的放电容量。
图9 样品（a）A，（b）B，（c）C，（b）D的XRD图
表4 样品的I（003）/I（104）比值
样品a-axis（?）c-axis（?）c/a V hex（?3）I003/I104 Ni在Li层（%）R
A 2.87159（6）14.21725（4） 4.9561 101.73 1.0733 8.3 2.516
B 2.87148（3）14.23909（8） 4.9588 101.71 1.3566 4.2 2.440
C 2.87145（3）14.23923（5） 4.9589 101.69 1.3903 2.9 2.379
D 2.87113（9）14.24310（3） 4.9608 101.67 1.6025 0.6 2.077
I（003）/I（104）峰的强度对比在有序层状材料的晶格中是阳离子的一个敏感的参数[18]，它是阳离子的混合程度的一个重要指标，若其值低于1.2则表示阳离子高度混合。这个比率越高，阳离子的混合程度越低[19]。从表4中可以看出，I（003）/I（104）的比随着氧含量的增加而增加。当氧含量增加至20%（体积分数）和30%（体积分数）时，I（003）/I（104）的比值类似，分别为1.3566和1.39035。样品B和C类似的I（003）/I（104）比还表明，氧含量在20%（体积分数）和30%（体积分数）之间时对阳离子浓度的影响可忽略不计。这也可以解释为什么在0.2C时，B和C样品具有相似的放电容量。在氧含量为40%（体积分数）条件下制备的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2样品B的I（003）/I（104）远高于
其他样品，比率为1.6025，表明阳离子混合程度低，因而具有好的电化学性能。
浅谈高性能混凝土技术性能特点
浅谈高性能混凝土的技术性能特点 摘要：阐述了国内外学者对高性能混凝土的认识与定义，介绍了高性能混凝土的性能特点及其优越性能，以推广高性能混凝土的广泛应用。 关键词：高性能混凝土原材料配合比拌和物力学性耐久性 一、高性能混凝土的定义 高性能混凝土（High-Performance concrete 简称HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。对高性能混凝土的具体定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。一般说来，高性能混凝土是指高强、高耐久性、高工作性。 随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长,因此发展高性能混凝土势在必行。而且工程结构采用高性能混凝土可以节约资源、降低工程造价，利于环境保护和可持续发展。 二、高性能混凝土的性能特点及其优越性 通过实验可以得出高性能混凝土与普通混凝土相比具有以下各方面的特点： 1、原材料性能特点 高性能混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥；高性能混凝土水泥混和料采用矿渣或粉煤灰，普通混凝土水泥混合料采用矿渣、粉煤灰、石灰石、煤矸石、磷渣；高性能混凝土采用水泥的比表面积≤350m2/kg，普通混凝土水泥的比表面积≤300m2/kg；高性能混凝土采用水泥中的游离氧化钙含量≤1.0%，碱含量≤0.80%，熟料中的C3A含量≤8%，氯离子含量≤0.10%（钢筋混凝土）/≤0.06%（预应力混凝土）；普通混凝土水泥中的游离氧化钙含量≤1.5%，碱含量、熟料中的C3A含量、氯离子含量无特殊要求。 高性能混凝土采用的矿渣粉中MgO含量≤14%，普通混凝土对此无要求；高性能混凝土采用的粉煤灰中氯离子含量不宜大于0.02%，CaO含量≤10%，游离CaO含量≤1.0%，普通混凝土对此无要求。 高性能混凝土与普通混凝土采用的砂子区别见下表1 表1 砂子
工民建中混凝土施工质量控制之我见
工民建中混凝土施工质量控制之我见 随着经济的高速发展，我国城市化的建设脚步逐步加快，工厂、民用和商业建筑的工程量也不断地扩大。工民建工程作为我国建筑行业的重要组成部分，对于推动我国经济的发展有着重要的作用，因此它的发展受到国家的高度重视。我国一直都坚持以经济建设为中心、并且一切工作的出发点和落脚点都要坚持以人为本、坚决维护人民群众的利益。因此在工民建工程的发展中应加强监督工作，尤其是要是严格控制工民建中混凝土施工的质量，这样不仅能够减少不必要的失误，更加有利于加强工作的效率和有效地维护人民群众的利益。本文就通过对工民建中混凝土施工质量控制的问题加以分析，进而提出了有效的解決措施。 标签：工民建；混凝土施工；质量控制 工民建工程在国家经济的发展和人民的生活中有着举足轻重的影响，加强工民建的质量是一件非常重要的事情。经验来自于对长期实践的积累，在工民建建设的过程中要对出现的问题以及相应的解决对策加以总结，这样能够总结出丰富的实践经验。混凝土作为建筑物建设过程中运用的重要材料之一，它的质量直接关系到建筑物整体的质量，因此在建设过程中要对混凝土施工质量进行严格的把关。近年来由于受到各种因素的影响在对工民建中混凝土施工质量的控制上仍存在诸多的问题，如何解决这些在混凝土施工质量上不断出现的问题成了工民建建设成功的关键。 1工民建中混凝土施工常出现的质量问题 解决问题的关键就是发现问题，要想总结出工民建中控制混凝土施工质量的有效措施就要学会总结在建设过程不断出现的各种问题。由于混凝土结构拥有整体强度高、耐腐蚀性强、安全性可靠等多方面的优点，因此它能够很好的满足市场发展的需要和迎合广泛使用者的使用需求。这就需要负责混凝土施工质量的有关人员能够细心的发现施工中出现的问题以确保混凝土在使用过程中突出自身的优势。 1.1钢筋容易暴露 现代工民建所用的大部分材料都是钢筋混凝土，这种钢筋混凝土在建筑工程中被认为是最稳固的组合。因为混凝土具有极强的粘性可以将钢筋牢牢的粘合住来承受整个建筑物所带来的重力，进而保证整座建筑物的长时间稳定。既然是钢筋与混凝土的结合，那么在结合的过程中一旦出现技术性的问题就会造成一系列严重的问题，钢筋容易暴露就是在结合过程最常出现的问题。造成露筋的原因是多方面，如，是由于钢筋与混凝土调配的比例没有达到规定的标准或者是施工人员在施工时有疏忽没有严格的按照施工的要求进行。还有就是在钢筋灌注混凝土的时候，需要有一定厚度的保护垫块放在两者之间来进行定型和稳固，有时这一环节的一点失误也会造成露筋的现象。
高性能混凝土的设计研究与发展现状
开题报告 高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。 高性能混凝土的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等。 高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是由于国际上广泛认识到高性能混凝土具有高工作性、高耐久性和高强度等特性，用其替代传统的混凝土以及建造在严酷环境中的特殊结构物，具有显著的经济效益和技术先进性，因此高性能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在。 从1996年开始，我国国家计委、国家科技部先后2次设立科技攻关项目，进行高性能混凝土的创新研究，由中国建筑材料科学研究院、清华大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等几十所科研单位、高等院校承担了“高性能混凝土的综合研究和应用”及“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”的研究课题，
浅谈高性能混凝土在建筑工程中的应用技术
浅谈高性能混凝土在建筑工程中的应用技术 【摘要】高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。 【关键词】高性能；混凝土；建筑工程；应用；设计 1 高性能混凝土的定义 高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的。除采用优质水泥、集料和水外，配制高性能混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂。 高性能混凝土以耐久性设计优先而不以强度设计优先。片面强调混凝土的高强度有可能影响混凝土耐久性能的提高。采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂等等技术措施是提高混凝土耐久性能的重要手段。要求混凝土具有全面的高性能是不科学的。高性能混凝土的基本性能首先是硬化混凝土的耐久性能和塑性混凝土的工作性能，其次是为了满足人们的特殊需要的某个或某些特殊性能。如：用于水下浇注的混凝土需要的免振捣自密实不分散性能，用于地下车库的混凝土需要的表面耐磨性能等等。 2 高性能混凝土在现代工程中的应用 高性能混凝土技术正在世界各地成功地用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，Langley等人叙述了几种加拿大一长大跨桥梁所用的拌合物。它们用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3，水153L/ m3，引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。其坍落度大约在200mm；含气量6.1%；1d、3d、28d 抗压强度分别为35、52和82 MPa；基础和其他大块混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3，粉煤灰133 Kg/m3，用水量接近，但引气剂和高效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm；含气量7%；1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76 MPa。根据加拿大和美国的透水性与氯离子快速渗透标准方法实验结果表明：两部分混凝土都呈现非常低的渗透性。对高性能混凝土结构的施工，需要非常强调加强现场实验室试验和质量验收。 高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻混凝土，相对于钢材，普通混凝土的强度/自重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨料，就能进一步提高这个比例。由于骨料的质量不同，密度为2000 Kg/m3、抗压强度在70～80 MPa的高性能轻混凝土在一些国家已经商品化并用于构件生产。在澳大利亚、加拿大、日本、挪威和美国，高性能轻混凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台；因为水泥浆和骨料之间的界面粘结强度高，它可以不透水，所以在侵蚀环境中能够很耐久。 采用掺10～15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，因此适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也是高性能混凝土的应用领域之一. 2.1 高性能混凝土在高层建筑中的应用。 高性能混凝土（>40MPa）首先用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，
浅析房屋建筑中的混凝土施工技术
浅析房屋建筑中的混凝土施工技术 摘要：随着科学技术和经济的不断进步，混凝土浇筑施工技术被广泛应用在房 屋建筑中。混凝土浇筑质量的好坏是保证钢筋混凝土结构质量的关键所在，这样 就要求在施工的过程中，要保证混凝土的质量，同时对设计的强度、密度以及尺 寸也有严格的要求。但是在施工的过程中难免会遇到各种问题。本文对房屋建筑 中的混凝土施工技术进行了探讨。 关键词：房屋建筑；混凝土；施工技术 房屋建筑在进行混凝土浇筑时，不同时间完成的混凝土浇筑，所形成的收缩 量也不同，特别是在混凝土浇筑成型之后，一开始水分蒸发，导致混凝土从外部 到内部干燥，为抵抗外部收缩变形产生的应力，混凝土内部会形成一定的约束力。所以我们必须控制好混凝土材料配合比、浇筑技术、蓄水温度等，严格控制浇筑 的质量，规范浇筑顺序及浇筑方法，合理留置施工缝，从而提高混凝土整体结构 的浇筑质量。 一、房屋建筑混凝土施工主要原则分析 1、温控原则 混凝土浇筑块体的温度是浇筑过程中的关键部分，对其温度应力和相关性收 缩性的计算和实验，对确保其浇筑质量有着十分重要的意义，在此过程中，要严 格控制好块体的温差，并采取合理科学的温控措施，如此，方可更好的避免产生 温差裂缝，在做好温控的基础上，可以选一些优良的模板种类，如此，可以更好 的确保温度裂缝的控制效果。 2、规范原则 混凝土施工虽然具有一些独特的技术特点，但主要基础的工程设计仍然必须 规范设计确保符合生产工艺条件，而且还应该注意基础配筋必须达到承载力的规 范要求和构造的具体规范要求。 二、房屋建筑混凝土浇筑施工裂缝产生的原因 在混凝土浇筑后初期，混凝土干缩量的速度比较快，之后会渐渐变慢，而出 现长时间收缩的混凝土面，有些混凝土会伴随碳化收缩的现象。在混凝土浇筑中，不同时间完成的混凝土浇筑，产生的收缩量不相同，一般有三种情况：半个月之 内完成的混凝土浇筑，每20年大约出现25%左右的收缩；90天之内完成的混凝 土浇筑，每20年大约出现40%左右的收缩；1年之内完成的混凝土浇筑，每20 年大约出现78%左右的收缩。笔者在混凝土浇筑施工实践过程中，发现收缩裂缝 属于普遍的现象，特别是混凝土在浇筑成型之后，一开始出现的水分蒸发，使得 混凝土从外部到内部开始干燥，为了抵抗外部收缩变形形成的应力，混凝土内部 会产生一定的约束力。这时候混凝土养护要是不妥，譬如没有与外部的温度隔绝，表面水分的蒸发速度会渐渐加快，从而出现收缩裂缝，尤其是早期的混凝土，强 度比较低，所以就开裂。此外，产生的混凝土裂缝，与养护、振捣、原材料等也 具有一定的关系，譬如振捣的次数过多，混凝土的表面将滞留过量的水泥砂浆， 从而使得混凝土收缩量增大，最终出现裂缝。混凝土外露部分承受风速太大，就 算在潮湿的天气，风速也会引起混凝土的干缩裂缝。所以工业与民用建筑混凝土 的浇筑，要对风速的影响进行综合考虑，风速对混凝土浇筑干缩量的影响要定量 预测，以便在浇筑时做好防风的措施。至于混凝土浇筑温度，具体的影响表现在 混凝土浇筑之后，温度快速上升，大约在3个小时之内，混凝土就会升到最高的 温度，而在温度上升的时候，混凝土的内部会出现热胀变形的现象，要是混凝土
浅谈高性能混凝土的应用与发展现状
浅谈高性能混凝土的应用与发展现状 发表时间：2019-05-06T08:56:58.743Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年1期作者：姚琪 [导读] 对高性能混凝土技术的研究会越来越深人，高性能混凝土将会得到更进一步的发展。 临沂天元混凝土工程有限公司山东临沂 276000 摘要：高性能混凝土是近20多年发展起来的一种新型混凝土，是混凝土发展的重要里程碑，能够节约更多的资源与能源，减少对环境的污染，且高性能混凝土具有优良的经济性能、力学性能和耐久性能等，是混凝土发展的必然趋势，也是混凝土未来发展的方向。研究高性能混凝土的发展与应用，对今后建筑的安全性和稳定性有着不可忽视的作用，随着社会生产生活的发展和需要，对高性能混凝土技术的研究会越来越深人，高性能混凝土将会得到更进一步的发展。 关键词：高性能；混凝土；发展；应用 一、前言 随着现代化进程的不断加快，我国的建设规模日益扩大，混凝土作为当今世界使用量最大、使用面最广的建筑材料之一，其性能倍受人们的重视。高性能混凝土是近20多年发展起来的一种新型混凝土，由于具有高耐久性、高强度、高体积稳定性和高工作性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土[1]。高性能混凝土技术正在快速发展并且被运用到更多工程项目中，研究高性能混凝土的发展与应用，对今后建筑的安全性和稳定性有着不可忽视的作用，高性能混凝土的理念和技术体系将有助于提升我国混凝土技术水平，同时提升混凝土工程质量[2]。 二、高性能混凝土的性能 1、耐久性能 高性能混凝土通过掺入高效减水剂和矿物质超细粉，有效的降低了水胶比，减少混凝土内部的空隙，确保混凝土结构可持续，使混凝土结构能够安全可靠地工作 50 年以上。 2、工作性能 高性能混凝土因其掺入了高效减水剂及活性矿物超细粉，混凝土的和易性得到很好的改善，更有利于工程的施工。因高性能混凝土粘聚性、保水性好，基本不会出现泌水、离析等现象，混凝土具有更好的稳定性和均匀性。 3、力学性能 高性能混凝土因水胶比低，内部比普通混凝土更均匀稳定，所以具有更好的力学性能，现阶段的超高性能混凝土得抗压强度可高达300MPa。 4、体积稳定性 高性能混凝土的体积变化比较小，具有较高的体积稳定性，因为混凝土在硬化早期水化热较低，硬化后期具有较小的收缩变形，更好的保证了工程质量，不会因收缩变形引起挤压造成工程质量问题。 5、经济性 高性能混凝土因其具有较高的强度，良好的耐久性，使得结构使用寿命大大的提高，维修费用也相应减少。同条件下，还可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间，具有很好的经济性。 三、高性能混凝土的配比要求 1、细集料 高性能混凝土的细骨料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂。河砂越精细，强度越低，超过 2.3 细度模数的中砂，能够达到 C50-C80的硬度要求；而超过 2.6 细度模数的中砂或者粗砂能够达到 C80-C100的硬度要求[3]。 2、粗集料 高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗骨料，宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质碎石。粗骨料的压碎指标控制在10%以内，粒径在 10~20mm 为宜，最大不能超过 25mm，含泥量控制在 1%以内。混凝土体积的稳固性与线膨胀系数有直接的关系，系数越小，带来的温度效应力则越小[4]。 3、掺合料 矿物掺和料对混凝土具有减水、活化、致密、润滑、免疫、填充的作用，它能延缓水泥水化过程中水化粒子的凝聚，减轻坍落度损失。高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉、磨细矿渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等，掺入活性细掺合料可以有效改善水泥浆的流动性，空隙得到充分填充，硬化后的水泥石具有更高的强度，还可以改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高[5]。 4、减水剂 外加剂与水泥相适应性、减水率、流动性、含气量、掺量都将影响混凝土的工作性，高性能混凝土具有较高的强度，较好和易性以及低水灰比，必须使用减水率在20%以上的高效减水剂，现使用较多的聚羧酸减水剂，其减水率能达到 30%左右，具有掺量低、减水率高、收缩小、不含氯离子等特点。 四、高性能混凝土的研究现状与可持续发展 近年来，行业内对高性能混凝土在减少水泥用量、提高混凝土工程耐久性和服役寿命、促进绿色生产和绿色施工、促进节能减排、延长建筑物全生命周期、经济和环境效益最大化等方面已具有普遍认同，推广应用高性能混凝土已成为混凝土行业现阶段的重要课题。高性能混凝土由于具有高体积稳定性、高工作性能、高强、高耐久性和安全性等优良性能，具有十分广阔的发展前景，是未来混凝土产业发展的方向和必然趋势。随着社会的不断发展，节能、环保等关系人类生存和发展的重大课题已逐渐大家所重视，因此，“绿色混凝土”必将是高性能混凝土的方向发展。绿色高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，具有以下特点：
高层建筑施工技术之我见
高层建筑施工技术之我见 发表时间：2012-12-04T10:23:11.263Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年7月作者：金亮成[导读] 随着我国旧城改造的大力推进以及城市建筑用地资源的日益紧张，在当前的工程建设中，高层建筑越来越受到人们的青睐和关注，并且将在很长一段时间内成为我国建筑发展的重要方向之一。金亮成 新疆天麒工程项目管理咨询有限责任公司新疆克拉玛依 834000 摘要：随着我国旧城改造的大力推进以及城市建筑用地资源的日益紧张，在当前的工程建设中，高层建筑越来越受到人们的青睐和关注，并且将在很长一段时间内成为我国建筑发展的重要方向之一。高层建筑相对于普通建筑工程来言，有着自己特有的建设特点和施工要求，需要我在建设中有区别性的对待。本文主要从高层建筑施工技术以及施工技术的管理两大方面来综合性的论述这个课题。关键词：高层建筑施工技术管理分析论述Construction technology of high-rise building Jin Liangcheng Xinjiang, project management consulting limited liability company Xinjiang Karamay834000 Abstract: as China's transformation of the old city and the city vigorously promote the building land resources become increasingly strained, in the current engineering construction, high-rise building more and more get the favour of people and attention, and will be in a very long period of time to become our country building development an important orientation. Compared with conventional construction for high-rise building, has its own peculiar construction characteristics and construction requirements, need I in the construction of the sexually differentiated treatment. This article mainly from the high-rise building construction technology and construction technology management two aspects to discuss this subject comprehensive. Key words: high-rise building construction technology management discusses 由于高层建筑工程存在着工作量大、底部承载能力要求高以及高空作业项目多等等特点，所以这就要求我们在建设施工过程中对于其工程用材料、工程施工技术以及整体结构处理上要与普通的建筑工程施工区别开来。高水平的建筑施工技术作为保障工程建设质量以及工程建设规范性施工的重要手段，在高层建筑施工的过程中我们有必要对其进行分析与探讨，以确保高层建筑施工能够科学、合理、安全的进行。 一、高层建筑施工技术的分析与论述 对当前高层建筑施工技术进行分析与论述，有助于我们从技术的特点与要求出发，更好对施工技术进行管理与控制，这对于我们建设规范化、标准化的高层建筑施工技术体系有着比较重要的作用。主要的施工技术有以下几个方面：（一）高层建筑的裂缝控制技术在高层建筑施工的过程中，由于单位面积内的承载能力要求比较高，所以对工程主体的硬性要求就比较大，如果在此过程中对于施工的细节处理不当很容易就会出现裂缝。裂缝主要有稳定、运动、不稳定、闭合和愈合等几种类型。骨料内部凝固所产生的微观裂缝是无法避免的，但从质量角度上讲应尽可能地减少裂缝。因为高层建筑混凝土的强度普遍较高，混凝土量比较大，并且带有地下室，所以高层建筑裂缝产生的可能性比其他建筑更大。控制裂缝的主要措施有抗和放等，抗就是处于约束状态下，没有足够变形余地的时候采取的一种防止裂缝措施；放是在就处于无约束自由变形的状态下，有足够的变形余地时采取的一种措施。 抗的主要实施措施是：1、积极地采用混凝土外加剂和掺合料，避免使用高强度的水泥，减少水泥用量，用量最好控制在每立方米450千克，以防止水泥凝固过程中的强烈变化而造成内部外部的裂缝。同时，要探讨和评定混凝土外加剂对强度的影响。2、合理选择最大粒径的砂石，这样可以减少水泥和水的用量，减轻收缩、泌水和水化热。3、科学计划施工工艺流程。在施工流程中尽量避免漏振和过振，提倡二次振捣和二次抹面，把混凝土内部的气泡和水分尽量排除出去，减少混凝土内部的气泡和水分的含量。 放的一般采取措施是：砌筑填充墙要接近梁底，并留一定高度，砌筑完后至少要间隔1周，补砌挤紧最好在15天后进行，合理分缝、分块施工；在墙板、柱、梁等一些变截面地方应该进行分层浇筑和捣实。 （二）高层建筑施工中对于新材料的施工技术科学技术的日新月异以及工程建筑行业的全面发展，致使工程用新材料不断的被研发出来并使用到工程的建设中来。由于高层建筑具有居住面积大、单位面积内的人口数量多等等特点致使高层建筑在保温、环保、消防安全以及给排水工程质量水平上都有较高的标准和要求，这就需要我们不断地将建筑新材料使用到高层建筑中来，既保证建筑的高质量性能又合理降低工程的建设成本。但是新材料的使用与施工必须遵循一定的程序来进行不能盲目采用。具体的措施一般是：首先，对新材料的使用应该严格按照国家规定施工标准进行实施。其次，加强新材料的施工工艺，提高新材料的质量，加大新材料的安全性能、明框与暗框的设计、玻璃幕墙的设计施工等方面的研发管理，确保高层建筑工程的安全与质量。最后，增加施工前的质量实验以及施工后的质量检验，全面保障新材料的安全性能。 （三）混凝土的强度控制技术当前工程建设的过程中，混凝土施工依然是工程建设中最为普便采用的一种施工技术。高层建筑施工中对于混凝土的强度要求又比普通建筑施工高出不少，鉴于混凝土施工在建筑工程中的重要作用和地位，对混凝土强度实施严格的控制是非常有必要的。具体的做法一般是： 1、科学的配比混凝土的各种原料。工程施工开工前，要按设计要求将不同强度等级的混凝土配制出来，并要到法定的权威试验机构做级配试验，等到级配报告出来之后，再根据级配做配合比的试验，在实际施工时严格照此执行 2、在施工中注重对混凝土的养护。高层建筑施工中混凝土一般采取泵送的施工方式，这不仅有利于提高施工效率，还有助于维护混凝土的原始性能。此外，在施工期间还应注重混凝土的凝结时间，凝结时间不足的情况下，应当严禁进行后续的施工。 3、做好混凝土的强度试验与鉴定。由于高层建筑施工的跨期一般较长，受气候变化的影响以及环境变化的影响比较严重，这就需要我们分时期和分阶段的对混凝土制作、浇筑施工分别进行强度试验和鉴定，不能一概而论和一锤定音，必须严格、谨慎的对待混凝土的强度控制技术工作。
高性能混凝土的研究与发展现状78166
高性能混凝土地研究与发展现状 摘要：阐述了高性能混凝土产生地背景和国内外学者对高性能混凝土地认识与定义，并详细介绍了高性能混凝土地国内外地研究与发展现状，同时，还针对高性能混凝土研究与发展中地一些问题进行了探讨.关键词：高性能混凝土；定义；耐久性；存在问题高性能混凝土(，)是世纪年代末年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出地一种全新概念地混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供年以上地使用寿命.区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面地混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特地优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件地适应性等方面产生了明显地效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术地发展方向.高性能混凝土产生地背景传统地混凝土虽然已有近年地历史，也经历了几次大地飞跃，但今天却面临着前所未有地严峻挑战：()随着现代科学技术和生产地发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用地重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等地建造需要在不断增加.这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长.()进入世纪年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建地桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新.年美国国家材料咨询局地一份政府报告指出：在美国当时地．万座桥梁中，大约有．万座处于不同程度地破坏状态，有地使用期不到年，而且受损地桥梁每年还增加．万座.年在提交美国国会地报告“国家公路和桥梁现状”中指出，为修复或更换现存有缺陷桥梁地费用需投资亿美元；如拖延修复进程，费用将增至亿美元.美国现存地全部混凝土工程地价值约万亿美元，每年用于维修地费用高达亿美元.在加拿大，为修复劣化损坏地全部基础设施工程估计要耗费亿美元.在英国，调查统计了个工程劣化破坏实例，其中碳化锈蚀占％，环境氯盐锈蚀占％，内部氯盐锈蚀占％，混凝土冻蚀％，混凝土磨蚀％，混凝土碱—骨料反应破坏％，硫酸盐化学腐蚀％，其他各种不常发生地腐蚀破坏％.我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重.建设部于世纪年代组织了对国内混凝土结构地调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用～年后即需大修，处于有害介质中地建筑物使用寿命仅～年，民用建筑及公共建筑使用及维护条件较好，一般可维持年.相对于房屋建筑来说，处于露天环境下地桥梁耐久性与病害状况更为严重.据年全国公路普查，到年底我国已有各式公路桥梁座，公路危桥座，每年实际需要维修费用亿元，而实际到位仅亿元.港口、码头、闸门等工程因处于海洋环境，氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀，导致构件开裂、腐蚀情况最为严重.年交通部四航局等单位对华南地区座码头调查地结果，有％以上均发生严重或较严重地钢筋锈蚀破坏，出现破坏地时间有地距建成仅—年.()混凝土作为用量最大地人造材料，不能不考虑它地使用对生态环境地影响.传统混凝土地原材料都来自天然资源.每用水泥，大概需要．以上地洁净水，砂、以上地石子；每生产硅酸盐水泥约需．石灰石和大量燃煤与电能，并排放，而大气中浓度增加是造成地球温室效应地原因之一.尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产?昆凝土所消耗地能源和造成地污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它地用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观.有些大城市现已难以获得质量合格地砂石.另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后地混凝土垃圾也给环境带来威胁.因此，未来地混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土地再生利用，未来地混凝土必须是高性能地，尤其是耐久地.耐久和高强都意味着节约资源.“高性能混凝土”正是在这种背景下产生地.高性能混凝土地定义与性能对高性能混凝土地定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一地理解，各个国家不同人群有不同
高性能混凝土技术总结
高性能混凝土技术特点总结 摘要：介绍了高性能混凝土的定义，特点，技术性能，比普通混凝土的优越性，以推广高性能混凝土的广泛应用。 关键词：高性能混凝土，高耐久性，高工作性，高强度。 1 高性能混凝土产生的背景 混凝土科学属于工程材料研究范畴,是以取得最大经济效益为目 标的应用科学,混凝土以其原材料丰富,适应性强,耐久性,能源消耗与 成本较低,同时又能消化大量的工业废渣等特点,成为一种用途最广, 用量最多的建筑材料。 （1）现如今不少发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是 早年修建的桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。建设部于20世纪90年代组织了对国内混凝土结构的调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25～30年后即需大修，处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15～20年。维修或更新这些老化废旧工程，投资巨大，而且由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。 （2）随着技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶
劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。 2 高性能混凝土的定义与性能 对高性能混凝土的定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。 1990年5月由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国?昆凝土协会(ACl)主办了第一届高性能混凝土的讨论会，定义高性能混凝土为具有所需，陛能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土。大多数承认单纯高强不一定耐久，而提出高性能则希望既高强又耐久。可能是由于发现强调高强后的弊端，1998年美国ACI又发表了一个定义为：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护，未必总能大量地生产出这种混凝土。”ACI对该定义所作的解释是：“当混凝土的某些特性是为某一特定的用途和环境而制定时，这就是高性能混凝土。例如下面所举的这些特性对某一用途来说可能是非常关键的：易于浇筑，振捣时不离析，早强，长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的较长寿命。 我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义高性能混凝土为一种 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
建筑工程中混凝土的施工技术
浅析建筑工程中混凝土的施工技术摘要：在建筑工程项目建设中，混凝土施工技术的应用具有重要的意义，也是我国建筑行业技术研究工作中的关键性技术课题之一简要分析了建筑混凝土施工技术的要点与强化措施，并且积极寻求混凝土施工技术的创新发展路径，仅供同行参考借鉴。文章从混凝土工程裂缝的预防措施冬季混凝土工程施工过程的质量控制和注意事项方面进行分析。 关键词：混凝土工程裂缝的预防措施施工技术 abstract: in the construction engineering projects in the construction, the application of the concrete construction technology has an important meaning, china is the construction industry technology research work in one of the key technology are briefly analyses the architecture topic concrete construction technology and the main points of strengthening, and actively seek the concrete construction technology innovation development path, only for peer for reference. this article from the concrete engineering crack prevention measures of concrete in winter of project construction process quality control and matters needing attention were analyzed. keywords: concrete crack prevention measures engineering construction technology
高性能混凝土浅议
高性能混凝土浅议 介绍了高性能混凝土的发展及现状，概念及其特点，从水泥、水、骨料、高效减水剂等方面探讨了高性能混凝土原材料的技术要求，以期提高混凝土的耐久性和强度。 标签：高性能混凝土特点耐久性高效减水剂强度 混凝土材料的发展史，是从一百多年前波特兰水泥发展开始的，水泥是混凝土的胶结材料。高性能混凝土（High performance concrete，简称HPC）在目前的建筑中被广泛采用，是混凝土的主要发展方向。在当前的建筑业中，出现了大量复杂的大跨度桥梁，高层建筑，地下、水下建筑等工程。在这种苛刻的使用环境条件下，普通的混凝土已经无法满足这些工程建设的需要。物理性能更好，而且具有长期耐久性的混凝土应运而生。通常我们把这种比普通混凝土抗渗性好、强度高、工作性高、耐久性高、体积稳定性高的混凝土称之为高性能混凝土。简单来说，高性能混凝土大幅度地提高了混凝土的耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等多方面的性能。其中高强度、高工作性、高耐久性这三项指标是体现高性能混凝土的基本指标。 1 目前，高性能混凝土的主要发展动向 ①强度超高的活性细粉混凝土。②制造工艺绿色环保化的混凝土。③具有自我诊断、控制、修复能力的机敏型高性能混凝土。④普通混凝土的高性能化。 2 高性能混凝土的使用优点 ①强度高。提高混凝土强度后，相同载荷下所需要的梁柱等构件截面尺寸可以相应的减小，这就减少了混凝土的使用量，建筑本身的重量与地基的负荷，增加建筑的使用面积，节约建筑成本。②工作性好。高性能高混凝土具有良好的流变特性，适合采用先进的混凝土输送泵施工，施工速度得到有效提高，节约工期，工人劳动强度减少很多。③耐久性好。高性能混凝土孔径小，水和其他杂质不易渗入，这就保障了其抗冻性和抗渗性，同时抗拉性能也大大提高。另外，高性能混凝土比普通混凝土的使用寿命要高一倍，能达到100年左右。大多数混凝土结构的破坏事故的原因都是由于混凝土超出了使用寿命而工程没有进行重建，而不是强度达不到要求，因此高耐久性是高性能混凝土的主要指标。高性能混凝土在各项性能指标上都超出普通混凝土很多，因此在目前的工程建设中得到广泛的应用。最初研制高性能混凝土是为了提高混凝土的耐久性。为了提高混凝土的耐久性，高性能混凝土把水灰比降低到0.37以下，这样做能够使混凝土结构相当致密，渗透系数比一些建筑用岩石还要低，并且强度提高很多。美国的大多数超高层的建筑由于建造年代较早强度等级一般都不超过C60，国内在近些年才引进高性能混凝土技术，最初是在铁路的轨道和某些桥梁构建中应用，到80年代末高性能混凝土才在一些一线城市的高层建筑中逐渐使用。到了21世纪，我国国民经济飞速增长，建筑业更是在各地蓬勃发展，高性能混凝土在基础设施建筑和民
混凝土施工质量控制之我见
混凝土施工质量控制之我见 随着社会经济的快速发展，我国各种工程建筑、民用建筑以及商业建筑越来越多，由于这些工程建筑与人民群众的生活密不可分，尤其是施工过程中的混凝土质量控制，更是关系着人们的生命健康安全，基于此，本文从工民建混凝土施工过程中的质量控制内容出发，分析了其在混凝土施工过程中存在的问题，并提出了几点质量控制措施，旨在提高工民建混凝土施工质量，保证人民群眾的生命健康安全，促进工民建过程的可持续发展。 标签：工民建；混凝土；质量管理 工民建工程中的混凝土是由水、人工石材以及某种胶凝材料组合，对其进行振捣压实处理，最后经过养护硬化而形成的一种建筑材料。与其他建筑材料相比，混凝土在强度、可塑性、耐腐蚀性以及耐火性等多个方面都具有极强的优势，在建筑工程中受到了广泛的应用。但是很多建筑工程在选择混凝土材料、制作混凝土以及养护混凝土的过程中，还存在很多问题，影响了建筑的整体质量。因此，探讨混凝土的施工质量控制措施，对于建筑行业的可持续发展具有重要的现实意义。 1、混凝土施工质置控制的内容 混凝土是建筑行业经常使用的一种建筑材料，尤其是在工民建过程当中，混凝土更是一种不可或缺的建筑材料，其施工质量的好坏直接影响到未来建筑的整体质量，因此，必须从工民建混凝土施工质量控制内容出发，加强对混凝土施工的质量控制：首先，混凝土施工人员的控制。混凝土施工人员能够直接接触混凝土，并将其作为主要的施工材料在施工过程中大量应用，而混凝土施工有其特有的施工技术，施工人员必须熟练应用这些施工技术，才能保证混凝土的施工质量，这就需要施工方在施工前，必须严格控制施工人员，确保其具备应有的技术能力和责任意识，才能提高混凝土施工质量；其次，混凝土施工机械设备的控制。在混凝土制作的过程中，需要特定的机械设备对其进行振捣和搅拌处理，也就是说，这些混凝土施工机械设备的性能是否满足施工的具体要求，对于混凝土施工的质量控制同样非常重要。因此，相关人员必须确保混凝土施工机械设备质量符合施工的各种要求，才能将其运用到混凝土施工过程中；再者，混凝土施工材料的质量控制。上文已经提高，混凝土是由多种材料经过振捣和搅拌进而硬化而形成的一种建筑材料，其构成材料的质量直接关系着混凝土的质量。例如，混凝土的组成材料之一，水泥，必须具备极高的抗压强度，才能确保形成的混凝土具备应有的强度。所以，必须加强对混凝土组成材料的质量控制力度；最后，混凝土施工方法的质量控制。在混凝土施工前，管理人员应该将已经编制完整的混凝土施工方案对相关施工人员进行讲解，尤其是其中的某些关键环节，要求施工人员严格按照施工流程和相应的施工工艺进行。 2、混凝土施工中存在的问题
高性能混凝土产生的背景和研究现状
摘要 随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。 高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。 本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。 关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性
目录 摘要 (1) 目录 (2) 引言 (4) 第一章高性能混凝土产生的背景和研究现状 (4) 第一节背景 (4) 第二节研究现状及发展方向 (5) 第二章高性能混凝土的性能研究和应用分析 (5) 第一节高性能混凝土的概念 (5) 第二节高性能混凝土的性能 (6) 第三节高性能混凝土发展和应用中所面临的问题 (6) 第三章高性能混凝土质量与施工控制 (7) 第一节高性能混凝土原材料及其选用 (7) 第二节配合比设计控制要点 (9) 第三节高性能混凝土的施工控制 (10) 第四章高性能混凝土的特点 (10) 第一节高耐久性能 (11) 第二节高工作性能 (11) 第三节其它 (11) 第五章绿色高性能混凝土 (12)
关于高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文
关于高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文 当今世界高性能混凝土的使用越来越广, 高性能混凝土是对传 统混凝土技术根本性的革新, 不但有着优良的技术性能、明显的经济效果,而且对于建设环保节约型社会有着重要的现实意义。 1、高性能混凝土提出的背景及涵义 水泥混凝土，是当今世界上用量最大的的人造材料，目前我国 混凝土的年用量估计已超过10亿立方米或24亿吨，混凝土为人类物质文明做出了重要贡献。 近代混凝土技术在其应用的百年多的过程中已经有了重要进展，但从总体看，混凝土的原料单纯依靠开采天然资源，性能单纯依靠增加水泥用量的传统指导思想依然没有根本改变。虽混凝土的强度比起过去有了很大提高，但综合性能却未见本质改善。 首先，钢筋混凝土结构设计者往往只对混凝土的强度特别感兴趣，但是，很多实际的钢筋混凝土结构，却由于耐久性不足而发生过早破坏，使设计强度丧失殆尽。据美国资料显示，到xx年为止，美 国每年将需60~85亿美元，来消除因耐久而损坏桥梁的缺陷。论文参考。这些教训已促使一些国家规定桥梁等重要基础设施工程的使用寿命必须超过100~120年，甚至150年的要求。众多的工程事故及惊人
的维修费用使人们意识至对混乱凝土的耐久性应像其力学性质一样 予以高度考虑。当代工程结构的跨度、高度和承受的荷载越来越大，所处的环境也更为恶劣，要求混凝土不但要有更好的力学性能，更要有高的抵抗环境和侵蚀的能力，对一些特别结构工程来说，混凝土的耐久性显得更加重要。 其次，混凝土的广泛应用与环境间协调的矛盾日渐突出。混凝土作为现代应用最大的工程材料，必须充分考虑它的使用对生态环境* 。不论是水泥、砂、石等这些天然资源的传统混凝土的原材料对资源的破坏和对生态环境及自然景观的严重影响，还有水泥工业所排放的CO2，造成的地球的温室效应，使人们愈来愈认识到无节制的扩大水泥生产和消耗天然资源的做法是难以为继的，混凝土必须走可持续发展的道路，尤其是 * 这样正在从事大规模基础设施建设的发展中国家，如果仍采用传统混凝土技术，（据推测20XX年的水泥年用量将达到8亿吨），我国的自然资源将很难承受这一重负。 混凝土的使用寿命是混凝土与环境协调性的重要指标。提高混凝土的耐久性与长期性能，从而提高混凝土的使用寿命，不但意味着能源及资金的大量节约，同时也意味着可避免结构、构件的过早破坏而带来的环境污染。