混凝土材料的现状及研究进展

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新型混凝土材料应用研究

新型混凝土材料应用研究

新型混凝土材料应用研究一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,由于其易于制造和使用,已成为世界上最广泛使用的材料之一。

然而,传统混凝土结构还存在许多问题,如耐久性、强度、易磨损等方面。

因此,研究新型混凝土材料已成为当前建筑领域的重要研究方向之一。

二、新型混凝土材料的种类1. 高强度混凝土高强度混凝土是一种比传统混凝土更强的混凝土。

它的强度可达到传统混凝土的两倍以上。

高强度混凝土的主要成分是水泥、粉煤灰、矿物掺合料和超细粉等。

其制备过程需要更高的工艺水平和更严格的质量控制。

2. 自密实混凝土自密实混凝土是一种具有自密实性的混凝土,不需要外部压力即可达到完全密实。

自密实混凝土的主要成分是水泥、粉煤灰、矿物掺合料和氯化钙等。

其制备过程需要更高的工艺水平和更严格的质量控制。

3. 高性能混凝土高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性、高抗裂性和高耐磨性的混凝土。

高性能混凝土的主要成分是水泥、粉煤灰、矿物掺合料、超细粉和钢纤维等。

其制备过程需要更高的工艺水平和更严格的质量控制。

4. 高性能纤维混凝土高性能纤维混凝土是一种具有高强度、高耐久性、高抗裂性和高耐磨性的混凝土。

高性能纤维混凝土的主要成分是水泥、粉煤灰、矿物掺合料、超细粉和钢纤维等。

其制备过程需要更高的工艺水平和更严格的质量控制。

5. 轻质混凝土轻质混凝土是一种比传统混凝土更轻的混凝土。

它的密度通常为传统混凝土的三分之一至一半。

轻质混凝土的主要成分是水泥、粉煤灰、矿物掺合料、膨胀剂和骨料等。

其制备过程需要更高的工艺水平和更严格的质量控制。

三、新型混凝土材料的研究进展1. 高强度混凝土的研究进展高强度混凝土具有较高的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度等特点。

目前,高强度混凝土已广泛应用于大型桥梁、高层建筑、核电站和水坝等工程中。

高强度混凝土的制备需要更高的工艺水平和更严格的质量控制,因此其制备成本较高。

2. 自密实混凝土的研究进展自密实混凝土具有较高的抗渗性和耐久性等特点。

国内外混凝土发展现状

国内外混凝土发展现状

国内外混凝土发展现状混凝土是一种人造材料,由水泥、砂、石子和水等原材料混合而成。

它的广泛应用使得混凝土产业成为全球建筑行业中最重要的一环,对于经济、社会和环境发展起到了重要作用。

国内混凝土行业近年来取得了长足发展。

随着经济的快速增长和城市化进程的加快,建筑业对混凝土的需求不断增加。

同时,政府对基础设施建设的大力支持也为混凝土行业的发展提供了有利条件。

目前,我国混凝土生产能力已经居世界前列,混凝土的质量和施工技术也得到了大幅提升。

国内混凝土行业在技术创新方面取得了显著的进展。

随着国内建筑业对高强度和高性能混凝土的需求增加,我国混凝土科技创新迅速发展。

新型材料、新工艺和新设备不断出现,使得混凝土的强度、耐久性、施工性能等方面得到了大幅提高。

同时,节能环保型混凝土的研发也取得了重要突破,为减少混凝土生产过程中的能源消耗和环境污染做出了贡献。

国外混凝土行业也在持续发展。

发达国家拥有成熟的混凝土技术和工艺,其在混凝土材料、设计理念和施工方法等方面处于领先地位。

此外,一些发达国家在混凝土领域的科研机构和实验室也致力于开展创新研究,推动混凝土行业的技术进步和可持续发展。

尽管国内外混凝土行业发展水平存在差距,但国内企业正积极学习和吸收国外先进技术和管理经验,不断提升自身实力。

同时,国内混凝土行业也面临一些挑战,如环境污染、能源消耗、施工质量监管等问题仍待解决。

加强技术研发,提高施工质量,推动混凝土行业的可持续发展是当前亟需解决的重要任务。

综上所述,国内外混凝土行业在不同程度上都取得了发展成果。

国内积极引进国外先进技术,加强技术创新和管理水平提升,进一步提高混凝土质量和施工效率。

国外则在科研领域持续推动混凝土技术的进步和可持续发展。

随着全球建筑业的不断发展,混凝土行业的发展前景仍然广阔。

国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析的另一角度

国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析的另一角度

《国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析的另一角度》混凝土作为一种广泛应用于建筑、基础设施等领域的重要建筑材料,其应用技术的研究一直备受关注。

从传统的角度对国内外混凝土应用技术的研究现状及发展趋势进行分析已较为常见,然而,若从一个独特的角度切入,或许能带来更深入、更具启发性的见解。

在当今全球化的背景下,混凝土应用技术的研究呈现出多元化和跨学科的特点。

各国在混凝土原材料的选择与优化方面不断探索,致力于寻找性能更优异、成本更低廉的原材料组合。

高性能混凝土的研究与应用就是一个典型的例子。

高性能混凝土通过选用特殊的水泥品种、高效减水剂、优质骨料以及掺入特定的掺和料等手段,显著提高了混凝土的强度、耐久性、工作性等性能指标。

在发达国家,高性能混凝土已经广泛应用于高层建筑、桥梁、隧道等重要工程中,取得了显著的经济效益和社会效益。

各国也在积极研究开发新型的混凝土原材料,如矿物掺合料的开发与利用,如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等,它们不仅能有效改善混凝土的性能,还能减少对自然资源的消耗,实现可持续发展。

另混凝土的配合比设计技术也在不断创新和完善。

传统的配合比设计方法主要基于经验和试验,但随着计算机技术的飞速发展,基于数值模拟和人工智能的配合比设计方法逐渐崭露头角。

通过建立混凝土性能与材料组成、工艺参数之间的数学模型,利用计算机强大的计算能力进行模拟和优化,可以快速得出最优的配合比方案,提高设计效率和准确性。

一些研究机构和企业开发了基于神经网络、遗传算法等智能算法的混凝土配合比设计软件,能够根据工程要求和原材料特性自动生成合理的配合比,为工程实践提供了有力的技术支持。

在混凝土施工技术方面,国内外也取得了诸多进展。

泵送混凝土技术的成熟应用极大地提高了混凝土的浇筑效率和施工质量。

随着泵送高度和距离的不断增加,泵送混凝土的性能要求也越来越高,因此对混凝土的流动性、可泵性、稳定性等方面的研究不断深入。

混凝土的自密实技术也得到了广泛关注和研究。

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望一、本文概述混凝土,作为一种广泛应用的建筑材料,其结构耐久性问题一直是工程领域的研究热点。

随着全球基础设施建设的快速发展,混凝土结构的耐久性问题愈发凸显,对其性能衰减机制、预防策略以及修复技术的研究与应用显得尤为重要。

本文旨在回顾混凝土结构耐久性研究的历程与主要成果,分析当前研究的热点与难点,并对未来的研究方向进行展望。

文章将首先概述混凝土结构耐久性研究的重要性,随后梳理国内外在这一领域的研究进展,以期为推动混凝土结构耐久性研究的进一步发展提供有益的参考。

二、混凝土结构耐久性研究的回顾混凝土结构耐久性研究的历史可以追溯到20世纪初,当时主要关注的是混凝土材料的基本性能和强度。

然而,随着时间的推移,工程师们开始注意到混凝土结构在自然环境和使用条件下会逐渐出现损伤和劣化,从而影响其使用性能和安全性。

这一认识促使了对混凝土结构耐久性问题的深入研究。

在20世纪中期,研究者们开始系统地研究混凝土结构的耐久性,涉及混凝土材料的耐久性、钢筋的锈蚀、氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀等多个方面。

这一阶段的研究主要集中在实验室环境下模拟混凝土结构的耐久性试验,以及对损伤和劣化机理的初步探索。

进入21世纪,随着计算机技术的飞速发展,数值模拟和有限元分析等技术在混凝土结构耐久性研究中得到了广泛应用。

这使得研究者能够更精确地模拟和预测混凝土结构在不同环境和荷载条件下的耐久性能,为工程实践提供了有力支持。

随着全球环境问题的日益严重,混凝土结构耐久性研究的视角也逐渐拓展到可持续性和环境影响方面。

例如,研究者开始关注混凝土材料的环境友好性、废弃混凝土结构的回收利用、以及新型耐久性材料和技术的研发等。

混凝土结构耐久性研究已经经历了从简单到复杂、从单一到综合的发展历程。

然而,随着工程实践的不断深入和全球环境问题的日益严峻,混凝土结构耐久性仍然面临着诸多挑战和问题需要解决。

因此,未来的研究需要更加全面、深入和创新,以推动混凝土结构耐久性的持续改进和提升。

智能混凝土的研究现状及其发展趋势

智能混凝土的研究现状及其发展趋势

智能混凝土的研究现状及其发展趋势一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对建筑材料性能要求的日益提高,智能混凝土作为一种新兴的建筑材料,正逐渐受到广大研究者和工程师的关注。

智能混凝土,顾名思义,是一种具有自适应、自修复、自感知等智能特性的混凝土材料。

它通过在传统的混凝土材料中添加一些特殊的组分,如智能纤维、纳米材料等,使其具备了超越传统混凝土的性能和功能。

本文旨在对智能混凝土的研究现状进行全面的梳理,并探讨其未来的发展趋势。

我们将对智能混凝土的基本概念、特性及其与传统混凝土的区别进行详细的阐述。

然后,我们将从智能混凝土的制备技术、性能评估、应用领域等方面,介绍当前国内外在该领域的研究进展和成果。

在此基础上,我们还将分析智能混凝土在应用过程中所面临的挑战和问题,并探讨解决这些问题的方法和策略。

我们将展望智能混凝土未来的发展趋势,预测其在建筑材料领域的应用前景,并提出一些建议和思考,以期为推动智能混凝土的研究和应用提供参考和借鉴。

通过本文的阐述和分析,我们希望能够为广大研究者和工程师提供一个全面、深入的智能混凝土研究现状及其发展趋势的视图。

二、智能混凝土的研究现状智能混凝土,作为一种新兴的建筑材料,近年来受到了国内外研究者的广泛关注。

其通过集成传感器、执行器、通信技术和数据处理算法,赋予了混凝土自我感知、自我适应和自我修复的能力,从而大大提高了其使用寿命和性能。

在传感器技术方面,研究者们已经成功地将多种传感器如应变传感器、温度传感器、化学传感器等嵌入到混凝土中,实现了对混凝土内部应力、温度、湿度、化学物质等关键参数的实时监测。

这些传感器不仅能够提供准确的数据,还能通过无线通信技术将数据传输到云端或本地处理中心进行分析。

在执行器技术方面,研究者们通过将形状记忆合金、压电材料等智能材料集成到混凝土中,实现了对混凝土行为的主动控制。

例如,在地震发生时,通过激活形状记忆合金,可以实现对建筑结构的主动减震。

在数据处理和算法方面,随着人工智能和大数据技术的快速发展,智能混凝土的数据处理能力也得到了显著提升。

国内高性能混凝土研究进展与趋势

国内高性能混凝土研究进展与趋势

国内高性能混凝土研究进展与趋势目录一、内容概括 (2)1. 高性能混凝土概述 (3)2. 研究背景与意义 (4)3. 国内外研究现状及差距 (5)二、高性能混凝土原材料研究 (6)1. 水泥类型与性能 (7)2. 矿物掺合料的应用 (9)3. 高效减水剂的进展 (10)三、高性能混凝土配合比设计研究 (11)1. 配合比设计原则与方法 (13)2. 优化算法及智能配比技术 (14)3. 耐久性与工作性平衡策略 (15)四、高性能混凝土性能特点研究 (16)1. 物理性能 (18)2. 化学性能 (19)3. 力学性能及抗裂性 (20)4. 耐久性能 (21)五、高性能混凝土应用现状与发展趋势 (22)1. 应用领域及案例分析 (24)2. 市场需求分析 (25)3. 发展趋势预测 (27)六、高性能混凝土技术挑战与对策 (28)1. 技术难题与挑战 (30)2. 解决方案与措施 (31)3. 政策支持与标准制定 (32)七、结论与展望 (33)1. 研究总结 (34)2. 未来研究方向与展望 (35)一、内容概括本篇文档主要探讨了国内高性能混凝土的研究进展与趋势,涵盖了高性能混凝土的定义、技术特点、材料选择、配合比设计、施工工艺以及性能评估等方面的最新研究成果和发展动态。

在高性能混凝土的定义方面,文档指出了其相较于普通混凝土具有更高的力学性能、耐久性和工作性能,能够在各种恶劣环境下保持良好的工程性能。

在技术特点上,文档强调了高性能混凝土的组成优化、颗粒级配、外加剂优化、掺合料利用和耐久性提升等特点,这些特点使得高性能混凝土在建筑工程中具有更广泛的应用前景。

在材料选择方面,文档讨论了骨料、水泥、矿物掺合料和水等关键组分的优质化选择,以及环保型材料的研发和应用,以提高高性能混凝土的环境友好性和资源利用率。

在配合比设计上,文档介绍了基于试验和数值模拟的优化方法,以实现高性能混凝土性能的最佳匹配和经济效益的最大化。

超高强度混凝土的研究与应用

超高强度混凝土的研究与应用超高强度混凝土是一种新型的建筑材料,其强度可以达到普通混凝土的10倍以上,因此在工程建设中具有很大的潜力。

本文将介绍超高强度混凝土的研究现状、制备工艺和应用领域,并探讨其未来发展方向。

一、超高强度混凝土的研究现状超高强度混凝土是指强度在150MPa以上的混凝土,其主要由水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等材料组成。

随着科技的不断发展,超高强度混凝土的研究也得到了很多重视。

目前,国内外学者在超高强度混凝土的研究方面已取得了很多进展。

1. 国外研究现状在国外,超高强度混凝土的研究始于上世纪80年代。

当时,法国学者Bernard德·拉福雷(Bernard de Larrard)首次提出了超高强度混凝土的概念,并在1992年成功制备了强度为200MPa的混凝土。

此后,美国、日本、德国等国家也相继开展了超高强度混凝土的研究工作。

其中,美国的普渡大学、日本的大阪大学、德国的斯图加特大学等高校在超高强度混凝土的研究方面取得了重大突破。

2. 国内研究现状我国在超高强度混凝土的研究方面起步较晚,但随着科技的不断发展,国内学者也取得了很多进展。

近年来,国内高校和科研机构相继开展了超高强度混凝土的研究工作,其中包括清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学等。

他们主要从材料配比、制备工艺、性能研究等方面入手,不断探索超高强度混凝土的制备和应用。

二、超高强度混凝土的制备工艺超高强度混凝土的制备是一个复杂的过程,需要精确的材料配比和制备工艺。

目前,超高强度混凝土的制备工艺主要包括以下几个方面:1. 材料选择超高强度混凝土的材料主要包括水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等。

其中,水泥的种类和配比对混凝土的强度和性能有着至关重要的影响。

石英粉和硅灰则是控制混凝土密实度和流动性的关键材料。

而钢纤维可以增强混凝土的韧性,提高其抗裂性能。

2. 配比设计超高强度混凝土的配比设计是制备过程中最为关键和复杂的一步。

配比设计需要考虑混凝土的强度、流动性、密实度等因素,并结合具体的施工环境和要求进行调整。

混凝土行业现状及前景2024

混凝土行业现状及前景20241.引言1.1 概述混凝土行业一直以来都是建筑行业的重要组成部分,它在社会经济发展中起到了至关重要的作用。

混凝土是一种由水泥、沙、石料和适量的水混合而成的人造材料,具有极高的抗压强度和耐久性。

因此,在建筑和基础设施建设方面,混凝土被广泛应用于楼房、桥梁、道路、港口、水坝等工程项目中。

过去几年,混凝土行业一直保持着稳定而迅速的增长势头。

随着全球城市化的持续推进,以及新兴经济体对基础设施建设的投资增加,混凝土行业的需求不断增加。

另外,混凝土技术的不断创新和提升也为行业的发展提供了强有力的支持,例如高性能混凝土、自洁混凝土等新型材料的引入,使得混凝土的应用范围更加广泛。

然而,混凝土行业也面临着一些挑战和问题。

首先,传统的混凝土生产方式对环境造成了一定的影响,例如水泥生产过程中会产生大量的二氧化碳排放。

此外,混凝土生产过程中的能源消耗也较大,对能源资源的需求较高。

因此,如何改善混凝土生产的环境影响,提高能源利用效率成为行业亟需解决的问题。

展望未来,混凝土行业仍将保持持续发展的趋势。

随着全球经济的不断增长和城市化进程的加速,建筑和基础设施建设仍将是混凝土需求的主要驱动力。

另外,随着科技的进步和绿色环保意识的增强,混凝土行业也将面临更多的技术创新和发展机遇。

例如,绿色混凝土技术的应用将进一步减少对环境的影响,同时智能化施工和自动化设备的引入将提高生产效率。

总体而言,混凝土行业作为建筑行业的重要组成部分,具有广阔的发展前景。

然而,为了实现可持续发展,行业需要不断创新和改进,在技术、环境和能源利用等方面寻求更加协调发展的路径。

只有这样,混凝土行业才能为建筑行业的发展作出更大的贡献。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成如下形式:文章结构本文将分为三个主要部分,即引言、正文和结论。

下面将对每个部分的内容进行详细介绍:1. 引言引言部分将对整篇文章进行概括性的介绍,包括混凝土行业现状及前景的背景和重要性。

钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告

钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告一、研究现状随着人们对混凝土性能的要求越来越高,传统的钢筋混凝土逐渐不能满足其使用要求。

钢纤维混凝土应运而生,其在抗裂、抗震、耐久性等方面具有明显的优势。

目前,钢纤维混凝土的研究已经取得了很大的进展,主要表现在以下方面:1.钢纤维混凝土的性能研究许多学者通过加入钢纤维来改善混凝土的某些特性,如抗裂、抗震、耐久性等,已经取得了很好的效果。

通过实验室试验,钢纤维混凝土的各项性能已经得到了较为全面的研究。

2.钢纤维混凝土的力学性能研究钢纤维混凝土的力学性能是研究钢纤维混凝土的一个重要方面。

如抗拉剪强度、抗压强度、变形性能等都需要进行研究。

目前,国内外许多学者对钢纤维混凝土的力学性能进行了深入研究,并取得了很多有价值的研究成果。

3.钢纤维混凝土的应用研究钢纤维混凝土的应用范围非常广泛,如桥梁、隧道、水利、地铁等工程领域。

目前,许多大型的工程项目已经开始采用钢纤维混凝土进行建设,应用前景非常广阔。

二、发展动态随着钢纤维混凝土的研究和应用不断深入,其发展也得到了各方面的重视。

当前,钢纤维混凝土的发展动态主要表现在以下几个方面:1.钢纤维混凝土的制造工艺钢纤维混凝土的制造工艺对其性能有很大的影响。

当前,一些先进的制造工艺已经得到了广泛应用,如高效、自动化的钢纤维混凝土生产线。

2.钢纤维混凝土的新型纤维钢纤维混凝土的性能与所用的钢纤维型号密切相关。

现在,一些新型、高性能的钢纤维已经应用于钢纤维混凝土中,如钢纤维复合材料等。

3.钢纤维混凝土的性能改进为了进一步提高钢纤维混凝土的性能,一些学者进行了各种性能改进的研究,如改进混凝土的配合比、改进钢纤维的加入方式、改进混凝土的养护条件等。

这些改进措施大大提高了钢纤维混凝土的总体性能。

4.钢纤维混凝土的应用扩大钢纤维混凝土的应用范围正在不断扩大。

除了上述领域之外,还有一些其他领域也在逐渐采用钢纤维混凝土,如矿山、航空、军工等。

总之,钢纤维混凝土的研究和发展有着广泛的应用前景,其在建筑领域的应用也将越来越普及,这将进一步推动钢纤维混凝土技术的发展。

混凝土外加剂的研究现状与进展

混凝土外加剂的研究现状与进展混凝土外加剂是指在混凝土中加入一定量的物质,以改变混凝土的性能和性质。

它可以提高混凝土的强度、耐久性、流动性、抗裂性等,从而满足不同场合和要求的工程需要。

近年来,混凝土外加剂的研究得到了广泛关注和深入探究,在多个方面取得了一系列的进展。

一、新型添加剂的研究和应用随着科技的进步和需求的不断增加,研究人员开发出了许多新型的混凝土外加剂。

其中,高性能粉煤灰、高性能矿渣粉、高效活性矿渣粉等被广泛应用于工程中,使得混凝土的性能得到了提高。

此外,还有蓼蓝胶黏土、高性能改性树脂、高性能纳米硅酸钙等新型材料被研发出来,可以有效地改善混凝土的性能,使其具有更优异的工程性能。

二、多功能添加剂的研究和应用近年来,研究人员将混凝土外加剂进行了多功能的开发。

通过研究不同种类的混凝土外加剂的组合使用,可以在一个添加剂中实现多种性能的提升。

例如,通过添加剂中掺入聚合物胶凝材料,可以使混凝土具有高强度和高耐久性。

此外,还有一些具有自愈合功能的添加剂,可以在混凝土发生裂缝时自动修复,提高混凝土的耐久性。

三、环境友好型添加剂的研究和应用研究者们也在努力开发环境友好型的混凝土外加剂。

传统的混凝土外加剂往往含有有害的化学成分,对环境和人体健康造成一定的影响。

因此,研究人员开始研究并应用一些无毒、无污染的添加剂,如天然纳米硅酸钙、生物质灰等,来减少对环境的污染,并提高混凝土的性能。

四、添加剂在特殊场合的应用研究随着工程需要的不断变化,越来越多的特殊场合需要特殊性能的混凝土。

在此背景下,研究人员开始考虑将混凝土外加剂用于特殊场合,并取得了一系列的进展。

例如,在海洋工程中,添加剂可以增强混凝土的抗盐侵蚀性能;在高温工程中,添加剂可以使混凝土具有更好的耐高温性能;在核电工程中,添加剂可以提高混凝土的抗辐射性能等等。

总之,混凝土外加剂的研究在不断取得突破,广泛应用于工程实践中。

研究者们通过开发新型添加剂、多功能添加剂和环境友好型添加剂,并将其应用于特殊场合,大大提高了混凝土的性能和耐久性,满足了不同场合和要求的工程需要。

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混凝土材料的现状及研究进展南京工程学院戴嵘摘要:首先回顾了混凝土的发展历史,然后系统地介绍和总结了混凝土材料的研究与应用现状。

重点介绍了近期混凝土材料水化机理探索方面的进展以及新型混凝土的开发成果。

最后根据社会发展需求,展望了混凝土材料发展趋势和应用前景。

关键词:混凝土;高性能混凝土;自密实混凝土The Present Situation and ResearchProgress of Concrete MaterialsDairong NanJing Institute Technology Abstract:The history of the development of contemporary concrete is reviewed first.Then the current development and applications of concrete have been systematically introduced and summarized ,emphasizing on new discoveries in exploring the hydration mechanism and new development of contemporary concrete.Finally,the development trends and future applications of concrete materials have been presented based on the demands of the developing human society.Key Words:concrete; high performance concrete; Self-Compacting concrete1.引言混凝土是一种由填充料与胶凝材料组成的复合材料。

实际上,混凝土是一种人造石材。

从其字面上理解,要形成这种材料,首先要将各组成部分混在一起,然后经过胶凝材料的凝结作用,形成统一的材料,即人造石材。

在混凝土中,填充料起骨架作用,称为骨料;胶凝材料与水形成浆体,称为胶凝浆体。

胶凝浆体包裹在骨料表面并填充骨料之间的空隙。

在硬化前,胶凝浆体起润滑作用,使得拌合物具有一定的和易性,便于施工。

胶凝浆体硬化后,将骨料胶结为一个坚实的整体[7]。

人类已经进入21世纪,随着科学技术的快速发展,一种又一种新型混凝土涌现出来,如高性能混凝土、纤维混凝土、自密实混凝土、再生混凝土、活性细粉混凝土以及透光混凝土等相继出现。

混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料,除其本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能外,还在于其能否成为绿色材料。

因此绿色高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果,是混凝土的发展方向。

2.现代混凝土的研究与应用现状2.1 水化与微结构形成机理的研究进展从混凝土发展历史来看,混凝土是一种应用先行、实用导向的材料,历来缺乏系统的科学的研究。

事实上,混凝土是一种极其复杂的多尺度结构材料,其微结构跨越了从纳米、微米、毫米多个尺度。

对混凝土粘结强度贡献最大的水化产物,c—s—H凝胶,其微结构即在纳米尺度。

混凝土水化是一个很复杂的物理化学过程,通过水化过程胶凝净浆从流态逐渐转变为多孔固态。

对于水泥水化过程的研究,主要采用传统水化热分析法,通过不同阶段水泥水化热的测量来分析水泥水化机理[6]。

但是,水泥水化所释放的热量既不与水泥水化程度成正比,也不与水泥块体的物理特性成一定比例关系,很难定量去描述水泥水化过程和机理。

当水泥和水按照一定比例混合后,水泥中的部分离子就会在水中溶解,并游离在净浆孔隙水中。

在特定的电场作用下,孔隙水中的离子具有导电性,并产生一定的电流。

水泥浆体的导电性主要取决于浆体中离子浓度和其微结构,特别是水泥净浆的孑L结构及其连通性[1]。

基于这样的原理,可以通过水泥浆体的导电率或者电阻率的测定来分析水泥的水化过程。

许多学者通过对水泥浆体的交流阻抗谱来分析水泥浆体的水化过程。

但是,在试验过程中电极与水泥净浆之间的接触很难保证,对试验结果的精度和一致性造成很大的影响。

2.2 新型混凝土的发展与应用2.2.1 高性能混凝土高性能混凝土(High performance concrete,简称HPC)是在高强混凝土(High strength concrete,简称HSC)的基础上发展而起来的。

高性能混凝土有多种定义,不同国家,甚至是同一个国家的不同应用部门,对高性能混凝土的定义都有差别。

,我们通常所谓的高性能混凝土是指混凝土具有高强度、高耐久性、高流动性等多方面的优越性能。

高强度、高工作性、高耐久性这三项指标,构成了“高性能混凝土”所具备“三高(即3H)”的性能指标。

但是,高性能混凝土并不一定强调高强,也就是说高性能混凝土除了包含以前的概念外,还包括另一个方面,就是普通混凝土的高性能化[3]。

普通混凝土的高性能化的应用:目前我国规范划分的混凝土最高强度等级为C60,而实际工程中应用的混凝土强度等级一般都在C50以下,C30左右的混凝土最为普遍,由于国内大多使用萘系复合型的减水剂,混凝土坍落度损失没有得到根本解决,再加上各地的技术水平差异和原材料变化较大,往往达不到技术要求。

因此高强高性能混凝土尚未在全国完全普及推广使用。

通过对原材料的优选和质量控制、配合比优化、生产过程的有效控制,使用高效减水剂、掺入矿物超细粉料、尤其是复合矿物超细粉料改善混凝土的微观结构,可以提高普通混凝土的施工性能和耐久性,使普通混凝土高性能化。

高强高性能混凝土的应用:提高混凝土强度是发展高层结构、高耸结构、大跨度结构的重要措施。

采用高强高性能混凝土可以减小截面尺寸,减轻自重,获得较大的经济效益。

高强高性能混凝土近年来在高层建筑、大跨桥梁、海上建筑、公路等建设中采用愈来愈多。

C50以上的高强及C80以上超高强高性能混凝土仅在经济发达的城市或地区的推广应用较为普及。

2.2.2 自密实混凝土自密实混凝土是一种高流动性混凝土。

一般来讲,自密实混凝土可以靠白重及惯性力填充满模板空间,无需振捣。

施工中既减少了噪音污染,又节约了劳动力。

自密实混凝土组分的特点有:胶凝材料量大,细骨料量大,粗骨料量少,高效减水剂量大。

这些特点是为了使混凝土在能保持其高抗压强度的同时,增加其流动性[2]。

在大大提高流动性的同时,自密实混凝土还必须保证各组分空间分布的均匀性,尤其是粗骨料。

为此,自密实混凝土必须具备良好、适中的流变性。

提高自密实混凝土流变性主要有两种方法,粉末法与增稠剂法。

粉末法是通过加添具有一定细度的矿物粉末或工业废渣以提高胶凝材料总量,在保持小水灰比的前提下,增加混凝土的粘稠度。

增稠剂法是通过在混凝土中加添大分子质量的水溶性聚合物,由其与水反应所产生的粘聚力来增加胶凝桨体的粘稠度。

在欧洲和日本,自密实混凝土已经被广泛用来进行水下结构和高配筋结构的混凝土浇注,并取得许多成功的范例。

据报道,在北美自密实混凝土主要在质量控制要求较高的混凝土预制构件工厂中得到大量应用。

在我国北京、深圳、济南等城市也开始使用自密实混凝土,从1995年开始,浇筑量已超过4万立方米。

主要用于密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位、解决扰民问题、缩短工期等[7]。

但是,由于其较高的成本和质量控制所需的条件较高,许多现场浇注的场合不愿意使用自密实混凝土。

自密实混凝土的进一步推广还需要进行深入的研究,一方面开发成本相对低廉的外加剂,另外进一步完善其质量控制程序,便于混凝土现场施工。

3.混凝土的发展趋势3.1混凝土微结构的深入研究在现代混凝土的组分中,水泥基胶凝材料起着将其它组分固结在一起的重要作用。

胶凝材料在水化过程中形成的微结构是现代混凝土的细胞,其分布与组合影响着现代混凝土的各项宏观性能。

因此。

探讨现代混凝土复杂的硬化浆体微观结构形成机理并提炼其微结构模型是当前本研究领域中至关重要的课题。

同时,针对现代混凝土组分复杂的特点,有必要研究各组分对微结构形成的影响,组分之间的交互作用,水化速率与水化度对微结构的影响,以提炼现代混凝土的微结构模型。

3.2高韧性、高抗拉强度混凝土的研发波特兰水泥通常主要有C S,C S,C AF和c A 4大矿物组成,水化后产生c—s—H凝胶及其结晶相。

其中,C—s—H和结晶CH,钙矾石等的多少与形态决定了其胶结能力。

由于这些矿物均为水化矿物,它们之问的作用力来源既有离子键、共价键的成分,又有相当一部分分子键力。

离子键、共价键几乎没有塑性变形,分子键塑性变形能力也很小,这就从根本上决定了其低韧性和低抗拉强度。

为解决现代混凝土的脆性大的问题,迫切需要研发新型高韧性、高抗拉强度的现代混凝土。

可考虑在此类混凝土的薄弱环节进行增韧。

如在c—s—H的层间的硅氧键上接上阳性半聚合物,然后由其自行聚合,形成纤维状或胶膜状有机聚合物,填充空隙,提高韧性及抗拉强度[4]。

3.3耐久性混凝土的研发当前所有的设计规范,往往只考虑结构的承载能力,并以静止的观点看待结构的抗力。

近期推出的耐久性设计规范,往往只提出一些构造措施,缺乏科学的理论工具与计算公式,不能满足现实的需求。

为此,研究并建立崭新的服役寿命设计理论是混凝土科研人员必须面对的责任。

实现环境影响因素向力学效能的转换与探明结构性能的时变规律是建立新的服役寿命设计理论的两个关键问题。

前者可提供在设计中考虑环境因素的科学依据,从而把耐久性因素以力或应力的形式引入设计规范。

这一工作以多孔介质力学与热动力学为平台,以虚功计算为工具,将混凝土耐久性问题统一到力学的框架下。

后者将提供材料与结构性能随时间的变化规律,以动态的观点及多尺度理论为根据,在设计过程中将其劣化过程,维修加固等统一考虑在内。

真正实现混凝土结构服役寿命设计口[5]。

4.总结简单回顾了混凝土的发展历史。

然后,系统地介绍和总结了混凝土材料的研究与应用现状,并重点介绍了近期混凝土材料水化机理探索方面的主要进展和成果。

还以自密实混凝土和超高强混凝土为例系统阐述了高性能混凝土的发展和应用,并指出了各自存在的不足之处。

最后,围绕水泥水化机理、高韧性、高抗拉强度混凝土的研发以及荷载承载力与耐久性科学统一的服役寿命设计理论为主论述了现代混凝土发展的趋势和应用前景。

5.参考文献[1] 陈彩艺,水泥水化及其微结构发展的计算机模拟[D].福州大学土木工程学院,2010:11[2] 李宗律,孙伟,潘金龙.现代混凝土的研究进展[J].中国材料进展,2008(11):1-7[3] 杜婷,郭太平,林杯立,等.混凝土材料的研究现状和发展应用[D].理论研究,2006(5):5-9[4] Mindess Sidney,Young J Francis,Darwin David.Concrete[M].New Jersey:Prentice Hall,2002.[5] ACI.Vision 2030:a vision for the US concrete industry[J].ACI Magazine ConcreteInternational,2005,23:25—34.[6] Gartner E M,Young E M,Damidot D A,et a1.Hydration of Portland Cement,Structure and Pe咖finance of Cements[M].London:Spon Press,2002:83—84.[7] Spiratos N,Page M,Mailvaganam N P.el a1.Superplastieizers for Concrete,Supplementary Cementing Materials for Sustainable Development[M].Ottowa Canada:ACI,2003:322.。

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