高强混凝土论文范文

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1.前言

随着混凝土技术的进步和发展，高强混凝土(以下简作HSC)的应用已越来越广。《高强混凝土结构技术规程》(CECS104：99，以下简作《规程》)已于1999年颁布实施，必将进一步推动HSC的设计和应用。由于HSC的强度和质量要求的提高以及大量掺合料的使用，与普通混凝土相比，无论是试件强度检验、构件强度检验，尤其是质量检验验收标准等，均提出了许多新的问题和更高的要求。甚至产生了这样一种概念：配制和生产HSC已不存在太多困难，而如何准确测定评价HSC的强度，己成为急需解决的技术难题。我们在相关试验研究和实际工作中也遇到了许多此类问题。如试件强度远低于或远高于实际构件混凝土强度；构件混凝土强度采用何种无损检测方法准确评价等等。本文主要就此提出相关问题和建议，以期在推广应用HSC的同时，更好地把握和确保工程质量。

2．HSC的试件强度检验

2．1试件尺寸和平整度

随着HSC强度的不断提高，试验机量程的限制，以及骨料最大粒径一般为25mm，因此，在科学研究和实际工作中不可避免地采用100×100×100(mm)的立方试件。在普通混凝土中，与标准试件150×150×150(mm)的尺寸换算系数为0.95。而HSC中一般均小于此值。且随着强度提高，折算系数下降。《规程》中提出的100mm立方体试件折算成标准尺寸试件的折算系数如表1:

表1

Fcu,10(MPa)KFcu,10(MPa)K

≤550.9576--850.92

56--650.9486--950.91

66--750.93>960.90

问题的关键在于强度提高何以使折算系数下降。普通混凝土中主要认为是大试件存在内部缺陷概率高，在HSC中同样有这一因素，但还存在更重要的因素，其中最主要的是试件平整度。试件强度越低，塑性越大，可调变形量大，表面平整度对实际强度的影响就越小。试件强度越高，材料脆性越大，可调变形量小，表面不平整度和不平行度对实际强度的影响就越大。通常情况下，小试件的表面平整度和平行度均高于大试件。因而许多试验结果(清华大学、北京城建集团构件厂等)表明，其折算系数比《规程》提供的值更低(平均强度Fcu,10=70.4MPa，K实=090；Fcu,10=60MPa，K实=0.92)。但我们采用相对严格平整的大小试件试验结果表明，C60～C80的混凝土强度折算系数均为0.95。因此，当用小试件结果换算标准尺寸强度时须注意这一问题。虽然我们还很难定量描述试件不平整度对强度影响率，但对HSC强度试件保证足够的表面平整度和平行度是必需的，必要时对试件进行磨平抛光，否则将严重降低强度值，亦即要选用优质的混凝土试模，并做到严格的定期检验和修正。同样对试验机的承压板也应及时检验。

此外，试验操作时的试件偏心受压对HSC的影响率比普通混凝土要大，试件尺寸越小，越易引起偏心，使测试结果偏低。虽然试件表面不平整度、不平行度和偏心受压，均使测试结果偏小，对结构物是安全的，但科学地准确评价HSC的强度，确保测试结果与实际强度的一致性是我们的宗旨。当用小试件折算标准试件强度时更应引起重视。

2.2试验和养护条件对测试结果的影响

当标准试件的抗压强度大于70MPa时，对部份试验室所拥有的2000kN试验机来说，已达量程的80％以上，对测试结果将有一定影响。这仅仅是问题的一部分。由于不同生产厂家，不同构造型式的试验机刚度不尽一致，同量程试验机对同一批HSC试件测试结果也会有差异，不同量程试验机的测试结果差异就更大。如清华大学的一组试验结果如表2。

表2

试验机标准试件平均强度(MPa)(55组)fcu100mm立方体试件平均强度(55组)f′cufcu/f′cu

长春产5000kN59.768.60.87

长春产2000kN63.869.40.92

无锡产2000kN65.173.10.89

芬兰和日本也用不同试验机对测试结果的影响做过研究。如芬兰采用20台试验机对80MPaHSC试验结果显示，强度最低组与最高组之比为75％；对40MPa的混凝土，其比值升高为85％。日本也同样采用20台不同试验机对100MPa和60MPa的两批HSC进行试验，结果表明强度最低组与最高组之比值分别为69％和76%。所有这些试验资料均说明一个问题：随HSC强度等级的提高，不同试验机对测试结果的影响变得显著，而对低强混凝土的影响相对就较小，这是试验检测中有待研究和引起足够重视的。

养护条件对测试结果的影响。主要指早期养护和温湿度。试件成型后通常经24h后脱模。由于大部分试验室(特别是江南)成型时无恒温、恒湿条件，春夏秋冬四季温差和相对温度差异较大，试模内的24h非旦严重影响HSC的早期强度，也直接影响到28天强度。我们在20℃和10℃，相对湿度80％和75％条件下，配制C60HSC，测得的结果表明，7天强度相差10％，28天强度差7.5％。而对C20～C30混凝土的影响很小。这是因为HSC的W／B小，早期强度发展快，温度敏感性大。因此，在配制HSC时，如无恒温恒湿条件，则成型后必须立即移入养护室护养，如若无此条件，则尽可能缩短在试模内的时间，提前拆模。并且表面覆盖塑料膜或其它保温保湿措施，严防水份挥发影响强度。

另一方面，我国普通混凝土的标准养护条件是20±3℃，相对湿度90％以上或水中养护。亦即表明相对温度90％以上养护与水中养护对强度影响不大。对HSC来说，由于本身非常致密，后期失水或吸入水份的可能性均较小，特别是当W／B小于0.28时，试件内部处于相对缺水状态，加之HSC自收缩较大，故水中养护产生的表层湿胀，易加重试件内外的应力差，导致试件强度降低。如水中养护试件经24h空气干燥后，重量几乎不变，但由于应力差减弱，C60HSC的强度提高78％，而C25混凝土强度几乎不变。因为高W／C低强混凝土早期失去的往往是自由水，对强度影响不大，后期继续干燥产生的强度提高，通常认为是软化系数的概念，这一点是有别于HSC的。W／B小于0.4时水中养护试件，经劈裂试验，仅表层20mm左右湿润，内部均较干燥。因此，作者认为，HSC养护最佳湿度条件是90％以上潮湿空气(与普通混凝土一致化)或简单的塑料膜密封养护。

3HSC试件强度与构件混凝土强度的相关性

前面分析讨论的影响试件强度的因素，总的来说是导致试验结果偏低，这对安全是有益的。但水化热问题，自收缩问题及现场养护条件问题，情况就比较复杂。

3.1水化热对强度的影响

通常我们把最小截面尺寸大于1m的构件称之为大体积混凝土，必须采取有效措施控制水化热引起的内外温差。其主要目的是防止温差裂缝的产生，而对温度升高引起强度的变化问题未加重视。GB5020492和《规程》中也未提及。对截面尺寸大于0.6m的梁板构件，在普通混凝土中可以说很少对水化热问题引起重视，但对HSC来说，由于水泥用量的增加，水化热引起的温差应力和温度对强度的影响已显得十分重要。有资料表明［1］,当水泥用量达400kg／m3时，0.5m厚的试件中心温峰可达45℃(环境温度20℃)，虽然温差尚在GB5020492规范允许范围内，但对硅酸盐水泥或普通水泥配制的混凝土而言，足以使28天及后期强度显著下降。如环境温度升高，或水泥用量进一步增加，一方面绝对温升将显著提高；另一方面，温峰出现的时间更早，高效减水剂的使用也将加剧这一现象，对混凝土强度造成的危害更大。当然，混凝土厚度提高，绝对温度也更高，如1.5m厚时中心温峰可达65℃(水泥400kg／m3，环境温度20℃)。因此，必须注意到试件尺寸小受水化热影响小，从而使试件强度尤其是长期强度高于实际构件强度，特别对采用纯硅酸盐水泥或普通水泥配制的HSC或较大构件尺寸的混凝土更应引起重视。

当采用较高掺量掺合料时，特别是掺用粉煤灰(FA)、矿渣(SG)或沸石粉时，情况则完全相反。因水化热对这类混凝土的早期和后期强度均十分有利，试件强度就会小于构件混凝土实际强度值。但掺硅粉混凝土例外。因此，对HSC而言，截面最小尺寸超过05m的构件就应对水化热问题引起足够重视，且不是简单的控制温差，更重要的是控制绝对温升。其中最有效的办法就是掺用适量FA、SG或沸石粉。

3.2自收缩对强度的影响

HSC的自收缩值7天可达100×10-6mm以上,人们普遍关心的是对HSC裂缝影响，尤其是早期裂缝，但对强度的影响研究很少。从某种意义上来说，在钢筋混凝土构件中，自收缩引起的微裂纹(假如存在)在钢筋等约束条件下，对抗压强度影响可能很小，但也正因为钢筋约束使混凝土处于拉应力状态，对抗拉强度产生较大影响。此时，若以试件劈拉强度或轴拉强度来推算构件混凝土抗拉强度时，就会显得不安全。因为试件尺寸小和自由度大，自收缩引起的拉应力几乎可忽略，当以抗压强度折算抗拉强度时也应注意这一问题，但其影响值有多大，有待进一步研究。

3.3自然养护条件对强度的影响

湿度条件对普通混凝土的强度影响非常显著，对尺寸相对较大的构件，常出现表层混凝土强度低于内部强度的现象。主要是水灰比大，孔隙多，失水过早、过多所致。试件的尺寸相对较小，若不经潮湿养护，也有可能导致试件强度低于实际构件强度。对HSC来说，关键是早期潮湿养护非常重要，而后期因混凝土较致密，很难失水，湿度条件对强度的影响相对较小。

温度条件对普通混凝土强度亦有影响，但远不及对HSC来得显著。

(1)硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的HSC(不掺或掺很少量混合材)，由于水化热的作用，试件强度往往高于构件混凝土实际强度，表层强度高于内部强度，这在夏季施工时尤为显著。当试件采用标准养护(非现场养护)时，试件强度将更加偏高。即使冬季施工，当构件尺寸较大时，试件强度仍有可能高于实际构件强度。这是非常值得重视的。

(2)掺大量混合材配制的HSC，情况与上述相反。如大量掺入粉煤灰、普通磨细矿渣或沸石粉配制的HSC，水化热只要不引起较大的温差应力，它将大大有利于混凝土强度的提高，此时试件强度低于构件实际强度，内部强度则高于表层强度，冬季施工、现场自然养护时更显著。夏季施工时，若试件采用标准养护，则试件强度更低于构件实际强度，可以这样说，20±3℃的标准养护条件，对普通水泥和硅酸盐水泥混凝土是适宜温度，面对高掺量混合材配制的HSC，这一“标准”温度应高得多。认识这一点是非常必要的，它从另一个侧面要求我们在配制HSC时，尽可能多地掺用粉煤灰、矿渣和沸石粉。

4构件混凝土强度评定

(1)回弹法只能评定C50以下的构件混凝土强度。若要采用这一简单的方法评定HSC的强度，就必须建立新的测强曲线或研制新型的回弹仪。这是一件很迫切的工作。

(2)超声波法、超声回弹综合法和拔出法的仪器设备，理论上对HSC也是适用的，但由于弹性模量，拉、剪强度与抗压强度的非同步增长，故需尽快建立相应的测强曲线。上海建科院和同济大学已开展了相关研究〔2〕，但全国各地差异较大，一方面宜建立地方性测强曲线，另一方面需要全国通力合作，建立全国通用曲线。

(3)钻芯法是最值接的评定方法，通常也是最可靠的构件混凝土强度检测法。但在HSC中应用，钻机钻取芯样时必须有非常优异的稳定性，一旦钻机颤动，表面出现波纹状，将使芯样强度严重降低，类似于＜C10的混凝土，钻切加工引起损伤，使强度偏低。因此钻芯设备必须有很高的精度。芯样承压面的平整光洁度，当能满足普通混凝土要求时，对HSC影响可能仍较大，承压面必须严格平整光洁平行。当采用抹平处理时，必须保证抹平材料强度与混凝土强度接近，偏低或偏高均会导致试件强度偏低。因此，对HSC构件强度检测方法、除钻芯法尚能应用外，其余检测方法急需科研院校和仪器设备生产厂家的联合攻关。

5几点建议

(1)HSC的试模必须严格保证足够的尺寸和平面、直角精度，以确保试件质量，必要时磨平抛光，否则使试件强度偏低。试验操作时须特别仔细。

(2)试验机必须保证足够的刚度，尽可能采用较大量程的试验机，以免使测试结果偏大。

(3)加强早期保湿养护或提早拆模，防止早期失水。尽可能采用潮湿养护。

(4)对不掺混合材的HSC，试件强度可能高于实际强度，特别是构件尺寸≥50cm或夏季施工时更要注意其强度修正。

(5)对高掺量混合材HSC，试件强度往往低于构件强度。冬季施工或采用标准养护时更应引起重视。

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1. 高强钢骨混凝土综述

HSRC结构是在钢筋混凝土内部埋置型钢或焊接钢构件，并使钢骨与混凝土组合成为一个整体共同工作，而形成的一种组合结构。其特点如下：

图1 高强混凝土箱梁

图2 PCI研究用T梁（1）与钢筋混凝土结构相比，由于配置了钢骨，使构件的承载力大大提高，从而有效的减小了梁柱截面尺寸，尤其是抗剪承载力提高、延性加大，显著改善了抗震性能。

（2）与钢结构相比，钢骨高强混凝土构件的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲，提高构件的整体刚度，显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。同时，外包混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。

（3）钢骨高强混凝土结构比钢结构具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形和振动。

钢骨高强混凝土充分发挥了钢与混凝土两种材料的优点，在桥梁工程中得到了广泛的应用，但到目前为止，国内外对其研究的成果多集中于构件的强度、刚度等方面，在施工方面经验不多，可供参考的资料很少。而施工现场的施工质量又严重影响着这种组合结构性能的充分发挥。笔者结合试验过程及具体的工程实践提出确保钢骨高强混凝土桥梁抗震延性的施工质量控制措施。

2. 典型高强钢骨混凝土桥工艺参数分析

苏州建园建设工程顾问有限公司以苏州地区典型桥梁做研究。高新区寒山桥是此研究工程项目之一。此桥的特殊之处是东西两侧分别采用强度为70～100N／平方毫米高强钢骨混凝土梁（图1）和强度为35～40N／平方毫米T梁（图2）。对不同混凝土进行造价比较。经比较，对于常规混凝土跨径37m的梁，当采用高强钢骨混凝土时跨径可达44m。

图3 最优造价曲线 高强钢骨混凝土具有较高的强度，因此可加大跨径或当跨径不变时可采用较小的梁高。同时，高强钢骨混凝土抗渗能力较强，因而氯化物的渗入可减少一半，从而提高结构的耐久性。在桥梁结构中采用高强钢骨混凝土，效果十分明显。苏州建园建设工程顾问有限公司对常用的预应力混凝土梁进行优化设计。进行经费用户效益分析如（图3）， 对于图3所示的曲线分三部分讨论：

2.1 针对跨径小于27.4m的梁。此类梁的控制条件为预加应力阶段的初始预应力。由于预加应力阶段的恒载长久起作用，对于所述跨径采用高胆混凝土无实际意义。

2.2 针对跨径27.4～30.5m，混凝土强度41～55MPa和跨径27.4～33.5m，混凝土强度≥55MPa的情况。由于采用高强钢骨混凝土，梁距可以加大。在此范围存在着梁距加大带来的节约及由此引起单位桥面费用增加的平衡点。

2.3 针对跨径大于30.5m，混凝土强度在41～55MPa和跨径大于33.5m，混凝土强度大于55MPa的情况。这个范围代表了所分析断面高强钢骨混凝土的最优效益。图3还反映出：

（1）随着梁混凝土强度的递增，最优造价曲线右移。这意味着在单位造价不增加的情况下，梁的跨径增大了。

（2）梁混凝土强度超过 69MPa效益减小心高强钢骨混凝土用于较小跨径时无明显效益。

近些年来，苏州市交通局和苏州建园建设工程顾问有限公司对采用高效预应力高强钢骨混凝土在桥梁工程中的应用进行了较为深入的研究。以图4断面为例，由表1可以看出，苏州地区采用高性能混凝土空心板较普通PC空心板可节省混凝土 35％以上，可节省钢铰线15％以上，在16～30m跨径范围内，材料费用节省20％。因此对于公路桥梁工程中大量使用的空心板采用高性能混凝土井进行优化设计，其经济效益十分可观。

图4 L=16m中板优化断面

图5 焊接顺序 3. 提高钢骨高强钢骨混凝土质量的施工措施

施工现场的施工质量严重影响着这种组合结构性能的充分发挥，笔者结合工程的调查分析对组合结构中钢骨柱施工质量的缺陷及原因进行分析， 结果显示钢骨高强钢骨混凝土柱施工质量缺陷主要表现在焊接质量差、H 型钢柱不垂直、纵向产生弯曲、钢牛腿标高出现偏差四个方面。其中焊接质量差、H 型钢柱不垂直，是影响钢骨高强钢骨混凝土柱延性的主要原因。为此我们提出如下改进工艺：

3.1 提高焊接质量的施工工艺措施。

（1）焊接前应先进行工艺试验，以取得最佳工艺系数，达到工艺合格、质量可靠和降低成本的目的。

（2）在焊接时改手工焊为采用ZXGI000R自动埋弧焊机，焊接时在其焊缝的两端配置引入板、引出板，做到引入板、引出板与被焊件的坡口形式相同，其长度大于60 mm ，宽度大于50 mm ，焊缝引入、引出的长度大于25 mm ，焊缝焊接完毕后用气割割除，并修磨平整。

（3）焊接时在专用的焊接胎膜上作全自动埋弧焊，按焊接工艺要求的焊接顺序进行施工，减少焊接变形。焊接顺序见图5 。

（4）施焊时，每条焊缝原则上要连续操作完成，不得不在T 字口和构件边缘停弧或换焊条时，施焊后的焊缝应立即覆盖岩棉材料给予保温，延长焊件降温时间。

（5）配置超声波探伤人员跟班检查焊接质量，不合格者应及时返修。

3.2 减少焊接变形的方法。

（1） 采用拼装模架将H 型、十字型钢板拼装成型，拼装模架如图6所示。

图6 拼装模架（2）拼装后的几何尺寸经检验合格后进行定位点焊，定位点焊的焊缝长度为60 mm ，焊缝的间隔为200 mm ，焊缝高度为6 mm。

（3）对埋弧焊电流、电压、焊接速度参数进行监控，电流：600 A～650 A ，电弧电压：35 V～38 V ，焊接速度： 0. 42 m/ min。

（4）为防止受热不均匀造成过大变形，施焊前应进行预热，预热区域应在焊缝的两侧各100 mm ，使其产生相应的反变形。

（5）划线下料应考虑焊接收缩量，以满足组焊成型后设计尺寸，使吊装就位后保证柱顶、孔眼标高一致。

4. 结论与建议

（1）钢骨高强钢骨混凝土组合结构是钢与混凝土的优点结合，是建造高层与大跨度结构较好的途径，在我国具有广阔的前景， 施工现场的施工质量严重影响着这种组合结构性能的充分发挥，探讨它的施工方法和施工工艺具有深远的意义。

（2）采用高强钢骨混凝土梁板断面高度可以降低，从而较少工程投资，这对于新建和重建桥梁均具有重要意义。

参考文献

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1.高强高性能混凝土的有关概念以及发展状况

1.1概念

将具有良好的施工和易性和优异耐久性，且均匀密实的混凝土称为高性能混凝土；同时具有上述各性能的混凝土称为高强高性能混凝土；而《普通混凝土配合比设计规范》（JGJ55-2000）中则将强度等级大于等于C60的混凝土称为高强混凝土；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）则未明确区分普通混凝土或高强混凝土，只规定了钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15，混凝土强度范围从C15～C80。综合国内外对高强混凝土的研究和应用实践，以及现代混凝土技术的发展，将大于等于C60的混凝土称为高强度混凝土是比较合理的。

获得高强高性能混凝土的最有效途径主要有掺高性能混凝土外加剂和活性掺合料，并同时采用高强度等级的水泥根据《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99），将强度等级大于等于C50的混凝土称为高强混凝土；和优质骨料。对于具有特殊要求的混凝土，还可掺用纤维材料提高抗拉、抗弯性能和冲击韧性；也可掺用聚合物等提高密实度和耐磨性。常用的外加剂有高效减水剂、高效泵送剂、高性能引气剂、防水剂和其它特种外加剂。常用的活性混合材料有Ⅰ级粉煤灰或超细磨粉煤灰、磨细矿粉、沸石粉、偏高岭土、硅粉等，有时也可掺适量超细磨石灰石粉或石英粉。常用的纤维材料有钢纤维、聚酯纤维和玻璃纤维等。

1.2高强高性能混凝土的发展状况

1.2.1高强混凝土的发展状况

我国在六十年代初开始研制高强混凝土，并已试点应用在一些预制构件中。那时的高强混凝土为干硬混凝土，密实成型时需强力振捣，故推广比较困难。80年代后期，高强混凝土在现浇工程中采用，主要在北京、上海、辽宁、广东等一些高层和大跨（桥梁）工程中应用，强度等级相当于C60或600号。其中，辽宁省已有十余幢高层或多层建筑采用高强混凝土，深圳市92、93两年已有贤成大厦等25个工程采用C60级高强泵送混凝土，总量已达两万立方米。

高强混凝土的优越性：

（1）在一般情况下，混凝土强度等级从C30提高到C60，对受压构件可节省混凝土30-40%；受弯构件可节省混凝土10-20%。

（2）凝土比普通混凝土成本上要高一些，但由于减少了截面，结构自重减轻，这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义。再者，由于梁柱截面缩小，不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题，而且可增加使用面积。以深圳贤成大厦为例，该建筑原设计用C40级混凝土，改用C60级混凝土后，其底层面积可增大1060平方米，经济效益十分显著。

（3）由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土。因此，国外高强混凝土除高层和大跨度工程外，还大量用于海洋和港口工程，它们耐海水侵蚀和海浪冲刷的能力大大优于普通混凝土，可以提高工程使用寿命。

（4）高强混凝土变形小，从而使构件的刚度得以提高，大大改善了建筑物的变形性能。

1.2.2高性能混凝土的发展状况

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。

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：

（1）高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一 定具有高强度，中、低强度亦可。

（2）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

（3）高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

（4）高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

2.高强高性能混凝土存在的问题分析

2.1收缩和徐变

在桥梁结构中一般都采用预应力，高强轻骨料混凝土的收缩徐变是工程师最关心的一个问题。收缩和徐变会造成预应力损失，如果对收缩和徐变值计算不准，将会对桥梁结构产生比较大的影响。高强轻骨料混凝土的收缩徐变值通常比普通混凝土高。首先由于其弹性模量比同等级普通混凝土的低。根据Smeplass的研究，水灰比在0.32～0.43的CL60～CL90的高强轻骨料混凝土的弹性模量比同强度普通混凝土的低20～30%。

高强轻骨料混凝土的收缩徐变值通常比普通混凝土高。在早期轻骨料混凝土的收缩比普通混凝土的小。徐变值通常但不总是比等强度普通混凝土的大。徐变随混凝土强度增加而降低。由于低弹性模量产生较大的弹性应变，轻骨料混凝土在荷载下的总变形比普通混凝土的大。

2.2耐久性

工程师担心的另一个问题就是高强轻骨料混凝土的耐久性。高强轻骨料混凝土的耐久性与下面几个因素有关：渗透性、钢筋锈蚀、冻融性、耐磨性以及碱骨料反应等。

2.2.1渗透性

高强轻骨料混凝土在高强轻骨料表面覆盖非常密实的水泥浆，这层水泥浆提高抗渗透的能力。由于高强轻骨料混凝土中骨料的弹性模量和周围水泥浆基本相同，不会造成应力集中，应力分布均匀，减少了内部裂缝，提高了抗渗透的能力。

2.2.2冻融性

和普通混凝土一样，轻骨料混凝土的抗冻融破坏性是由于引入的气体及低水灰比所决定的。由于轻骨料混凝土骨料内部孔隙较大且多数不相互连接，因此轻混凝土具有较好的冻融耐久性。

2.2.3耐磨性

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1 概述

大庆油改煤工程主体由东北电力设计院设计，锅炉本体部分由哈尔滨锅炉厂设计制造供货，为HG-410/9.8-HM16型锅炉，锅炉为单锅筒、自然循环锅炉、集中下降管倒U型布置和固态排渣煤粉炉，锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁，炉膛出口处布置屏式过热器，水平烟道装设两级对流过热器，炉顶水平烟道转向室和尾部包墙采用膜式管包敷，尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和两级空气预热器。论文参考，吊装。

锅炉构架采用全钢结构，均为焊接形式，炉膛过热器和上级省煤器以及省煤器出口灰斗均悬吊在顶板上，尾部空气预热器和下级省煤器支撑在后部柱和梁上。

本项目主要针对国内焊接结构的410T及以上的电站锅炉的结构特点，打破以往吊装方法，变侧前开口为侧后开口，并改顶板组件部分次梁缓装，受热面大件吊装穿插于钢结构吊装过程中。本项目的实施，减少了大件的倒钩次数，增大了吊装过程的安全性，可靠性，使方案更加合理，较同类型机组锅炉吊装工期提前15天。本项目主要是结合了焊接结构与高强螺栓结构的钢结构特点，并将二者吊装方法即侧开口和顶开口有机的融合在一起，同时将受热面大件吊装穿插与钢结构吊装过程中。本项目应用于宏伟电厂二期工程4、5号炉大件吊装过程中，两台炉的工期较同类型锅炉吊装工期提前30天，为4号炉封闭和5号炉吊装到顶赢得了时间。

2 吊装方法的分析和改进

2.1原有的成型吊装方法及特点

查阅以往新华、富拉尔基及宏伟热电厂一期工程等施工组织设计，其结构基本与此炉一致。其开口的选定均为Z1-Z2间即侧前开口，新华工程顶板组件整体吊装，富拉尔基工程顶板组件分4件吊装，吊装结束后再吊水冷壁，宏伟电厂一期1、2、3号炉均是顶板组件整体吊装，吊装结束后再吊水冷壁，宏伟电厂一期1、2、3号炉均是顶板组件整体吊装，然后吊装火室部分。

综合上述安装方法有如下特点：

2.1.1混凝土框架为预制，与锅炉同步安装，硬支撑可以借助混凝土框架。

2.1.2顶板结构整体吊装找正后，再吊火室部分，结构稳定，但较保守。论文参考，吊装。

2.1.3借助煤仓间混凝土框架，用配制的钢梁加固炉前Z1柱以防Z1柱变形。

2.1.4炉前Z1柱与混凝土框架需连接8道硬支撑。

2.1.5火室部分组件倒钩次数多，安全性差。

2.2 改进后的吊装方法及特点分析

宏伟热电厂二期工程混凝土为现场浇制结构，混凝土结构不能与锅炉吊装同步，所以锅炉吊装固定不能借助煤仓间框架，从而给锅炉吊装提出了心的课题，必须改进原方案。经过研究商讨，从安全角度出发，首先选择吊装尾部Z5柱组件，利用拖拉绳固定方式，即从后向前吊装，在吊装过程中，如采用Z1-Z2开口，炉前Z1柱因煤仓间框架无法达到支点高度，所以只有改变原方案，采取Z2－Z3间开口，Z2-Z3开口有如下特点：

2.2.1减少了加固用的钢材，如按Z1－Z2开口需要如下材料加固型钢I402.7T，20厚钢板0.9T，焊条200KG。论文参考，吊装。

2.2.2省煤器出口灰斗可以从底侧用两台吊车直接就位，如按Z1-Z2开口省煤器灰斗（重22T）须临时吊挂于钢梁上，安全性不可靠。论文参考，吊装。

2.2.3吊装火室部分比较困难，危险性大。

针对2.2.3进行分析，研究顶板图纸，根据高强螺栓结构的吊装经验，采取顶板组件部分顶开口，次梁DL-26、DL-27、DL-28、DL-22、23、24可缓吊，不影响整体结构，这样解决了吊装火室的危险性，每个组件供需倒用一钩，即先吊前部顶板组件，然后吊火室部分。再吊顶板组件，使Z2－Z3间为大开口，吊装水冷壁水冷壁组件将组件临时挂至DL-2顶板上，然后用吊车倒钩即可直接就位，解决了吊装火室问题。采用上述吊装方案，除上述优点外，水冷壁组件吊装工期较原方案提前6天，吊装省煤器灰斗提前3天。因为省煤器出口灰斗临时存放后，还须吊装就位，前部Z1柱硬支撑安装与Z1柱加固提前3天，尾部烟道吊装提前2天，前包墙吊装提前1天，总体吊装工期提前15天，安全性大大保证，但有一定风险性，结构稳定性差，但通过实践证明是可行的 。

3结论

篇5

开发新型优质高强混凝土，满足结构设计要求，减轻结构自重、简化施工工艺，降低施工成本，改变传统的低强度等，已成为建筑施工科学研究发展方向之一。

1特点：

满足了高层建筑及特殊结构的受力和使用要求，在高层建筑中可显著减少结构截面尺寸，增大了工程的使用面积与有效空间；加快施工进度，保证工程质量以及节约用水、钢材，工程成本低。高强混凝土是具有富配合比，低水灰比特点，而且高效减少剂，是配制高强混凝土必不可少的组成部分。由于高强混凝土的坍落度损失快，要求在施工中从搅拌运输到浇筑各环节要紧扣，在短时间内完成。高强混凝土拌合物特点是粘性大，骨料不易离析，泌水量少。

2适用范围。

高层建筑、大跨度建筑、构造物以及高效预应力混凝土等。

3工艺原理。

高强混凝土是通过掺加高效减水剂、活性掺合料，选用优质材料、合理的配比和搅拌系统的计量精度、严格控制水灰比的用水量，外加剂量以及浇筑成型，养护等各个环节，达到高强的目的。

4原材料：

4.1水泥：应不低于525#的硅酸盐水泥。其质量必须符合GBJ175-85《硅酸盐水泥，普通水泥》规定。水泥进场后，必须进行复验，合格方可使用。

4.2细骨料：中砂、细度模量2.65-3.0容量1420kg/m3左右。符合11区级配要求，其品质符合IGJ52-79《普通混凝土用砂、质量标准及检验方法》规定含泥量不得超过2%。

4.3粗骨料：花岗岩碎石、石灰岩碎石，规格为0.5-2cm，最大不超过3.2cm，质地坚硬，外形接近正方形，针片颗粒状不超过5%，压碎指标9-12%，强度比与所配混凝土强度高20-50%，连续级配，含砂量不大于1%，各项技术指标符合JGJ53-79《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定。

4.4F矿粉增强剂质量应符合以下要求：F矿粉增强剂质量不得低于6%；可溶性硅、铝含量分别不低于8-10%与6-8%；细度控制0.08方孔筛的筛余量为1-3%。F矿粉技术特点：用内渗10%地矿粉的高强混凝土强度与对比纯水泥强度基本相同，但每立方米混凝土可节省水泥40-50kg左右。改善了工艺性能，保水性好，一小时内无泌水现象。坍落度增大，满足泵送混凝土施工要求。价格低，仅为水泥价的1/2-2/3。高效减水剂：质量应符合GB8076-87《混凝土外加剂质量标准》的规定。

4.5高效减水剂：质量应符合GB8076-87《混凝土外加剂质量标准》的规定。

4.6水：自来水。

5配合比。

高强混凝土的配合比必须满足混的强度，耐久性要求以及施工工艺要求的和易性，可泵性，凝结时间、控制坍落度损失等。通过试配确定，并应通过现坍试验合格后，才能正式使用。

5.1试配强度。高强混凝土配制强度，根据GBJ107-87（混凝土强度检验评定标准）和《高强混凝土结构施工规程建议》（初稿）的规定，并考虑现场实施条件的差异和变化确定配合比，试配强度定为所需强度等级乘系数1.15。mfcu≥mfcuk+1.64580；其中mfcu-混凝土试配强度；mfcuk-混凝土强度等级；1.645-为保证率95%系数。80-根据情况取5N/mm2。

5.2高强混凝土的水灰比控制在0.28-0.32范围内，不大于0.32，并随强度等级提高而降低，对C60及其以上的混凝土，水灰比应不大于0.28，拌料的和易性宜通过外加高效减水剂和外加混合料进行调整，在满足和易性的前提下尽量减少用水量，为改善工作度，如用NF高效减水剂时，用量以不超过水泥量的1.5-2%。

5.3水泥用量宜用450-500kg/m3，对60Mpa及其以上的混凝土也不宜超过550kg/m3应通过外加矿物掺合料来控制和降低水泥量，尤其是外加硅粉可以较大幅度地减少水泥用量。高强混凝土必须采用优质水泥，其标号以525#以上。

5.4砂率一般控制在26-32%，泵送时砂率应在32-36%范围内。

5.5掺F矿粉混凝土配合比计算宜采用绝对体积法或假定容重法，先计算出不掺F矿粉的基准混凝土配合比，再用F矿粉置换基准混凝土配合比中水泥用量的10%左右代替水泥。

5.6入模坍落度范围根据运输时间混凝土浇筑技术措施确定。其大小应通过高效减水剂掺量调整，坍落度的损失，通过掺载体流化剂或NF高效减水剂控制坍落度损失。

6施工工艺

6.1高强混凝土拌制：投料顺序及搅拌工艺；严格控制施工配合比，原材料按重量计，要设置灵活，准确的磅砰，坚持车车过秤。定量允许偏差不应超过下列规定：水泥±2%；粗细骨料±3%；水、掺合料，高效减水剂±1%；高强混凝土搅拌时，应准确控制用水量，应仔细测定砂石中的含水量并从用水量中扣除，配料时采用自动称量装置和砂子含水量自动检测仪器，自动调整搅拌用水。不得随意加水；高效减水剂可用粉剂，也可制成溶液加入，并在实际加水时扣除溶液用水。搅拌时宜用滞水工艺最后一次加入减水剂；保证拌合均匀，制配高强混凝土要确保拌合均匀，它直接影响着混凝土的强度和质量要采用强制式搅拌机拌和，特别注意确保搅拌时间充分，不少于60秒。

6.2高强混凝土运输与浇筑：快速施工。由于高强混凝土坍落度损失快，必须在尽可能短的时间内施工完毕，这就要求在施工过程中精心指挥有严密的施工组织，从搅拌、运输、浇筑几个工序之间要协调作业，各个环节要紧扣，保证一小时内完成；密实性对混凝土的强度至关重要。在施工过程中为保证混凝土的密实性，要采用高频震捣器，根据结构断面尺寸分层浇筑，分层震捣。浇筑混凝土卸料时，自由倾落高度不应大于2米；不同强度等级混凝土接处的施工宜先浇筑高强混凝土，然后再浇筑低等级混凝土，也可以同时浇筑。此时应特别注意，不应使低等级混凝土扩散到高混凝土的结构部位中去。

6.3养护：为免高强混凝土因早期失水而降低强度及由于内外温差过大造成表面裂缝，因此要加强养护。高强混凝土浇筑完毕后，在八小时内加以覆盖和浇水养生。浇水次数应维持混凝土结构表面湿润状态。浇水养护日期不得少于14昼夜。冬施时间要延长拆模时间，采取保温措施，不得遭受冻害损失。

7机具：

强制式搅拌机；JS500混凝土搅拌机生产率23-27m3/h；混凝土输送泵：HBJ60拖式混凝土输送泵，输送能力排出压力5.1Mpa，水平距离620米，垂直距离115米，最大输送量58m3/h；高频震捣器：频率8000-21000次/分。

8劳动组织：

泵送混凝土要多工种联合作业。因此，要建立施工指挥体系，合理配备人员，统一协调有关泵送事宜。超级秘书网

9质量标准：

9.1高强混凝土的配制及施工，必须有严格的质量控制和质量保证制度。针对具体的工程对象，事先必须有设计、生产和施工各方共同制定的书面文件，提出质量控制和质量保证的具体细则，规定各种表记载的内容，并明确专人负责监督检查和施行。

9.2高强混凝土施工前，施工单位必须对原材料性能，所配制手工劳动高强砼拌合物性能及砼硬功夫化性提出试验结果报告，等设计单位或甲方监理单位许可后，方可施工。

9.3高强混凝土质量检查及验收，可参照《钢筋混凝土工程施工及验收规范》GBJ204-83中的有关规定。检查内容，应包括浇筑过程的坍落度变化及凝结时间，当环境温度与标准养护相差较大时，应同时留取在现场环境下养护的对比试件。标准养护的留取试块宜比普通混凝土所要求的增加1-2倍，以测量早期及后期强度变化，测定抗压极限强度的试件可用边长为10cm立方体，对15cm边长立方体强度的换算系数由50Mpa到90Mpa取0.95到0.91逐步递减,中间取值可直线内插。

9.4对于大体积和大尺寸的高强混凝土工程或构件,应监测水化热造成的温升变化,并采取相应的防裂措施。

9.5高强混凝土强度检验评定标准参照《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87的有关规定。

10经济效益。

篇6

中图分类号：TU528.31文献标识码：A 文章编号：

引言：

喷射混凝土与钢架、锚杆等共同构成隧道工程复合式衬砌的初期支护结构。喷射混凝土由于其喷射厚度薄、密实性较差、直接与围岩接触、受地下环境影响严重等因素，成为初期支护耐久性难以保证的关键原因，进而导致隧道工程衬砌一直处于相对保守、经济性差的较低水平[1]。近年来，关于隧道单层衬砌的研究和应用也逐渐被人们所重视。这些都对喷射混凝土的力学和耐久性能提出更高的要求，早高强喷射混凝土的研究日益凸显其重要性。

1.早高强喷射混凝土的性能要求

1.1较高的早期强度：《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》规定喷射混凝土24 h立方体抗压强度不得小于5 Mpa[2]。早高强喷射混凝土对早期强度要求较高，目前国外对隧道单层衬砌中喷射混凝土的24 h强度要求不小于8 Mpa。本次配合比设计研究要求喷射混凝土24 h单轴抗压强度不低于8 Mpa。

1.2较高的后期强度：目前国内外广泛使用的喷射混凝土强度要求在15~30 Mpa之间，远低于普通混凝土C40~C60的要求。较高的后期强度对保证支护结构的安全性至关重要。本次配合比设计研究要求喷射混凝土强度等级为C40。

1.3较高的围岩粘结强度：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》对喷射混凝土与围岩间的粘结力有如下要求：Ⅰ、Ⅱ级围岩不应低于0.8 Mpa，Ⅲ级围岩不应低于0.5 Mpa。与围岩间的粘结强度是保证初期支护质量的关键因素。本次配合比设计研究要求喷射混凝土与围岩间的粘结强度Ⅰ、Ⅱ级围岩不低于1.8 Mpa，Ⅲ、Ⅳ级围岩不低于1.0 Mpa[3]。

2.早高强喷射混凝土原材料要求

2.1水泥：优先采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不应低于32.5 MPa。选用广东骏马水泥厂生产的P.O 42.5级水泥。

2.2速凝剂：喷射混凝土宜优先采液体速凝剂，在使用前，应做与水泥的适应性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不大于5 min，终凝不大于10 min[2]。选用湖北大冶 JS- 2 型高效速凝剂,减少回弹防止砼脱落。

2.3粗集料：采用坚硬耐久的卵石或碎石粗集料，级配宜采用连续级配，最大粒径不应大于15 mm，当使用碱性速凝剂时，严禁使用或夹杂碱活性集料。

2.4细集料：采用坚硬耐久的粗砂或中砂，细度模数Mx在2.5~3.5之间。

2.5减水剂：为满足高强度的要求，在普通喷射混凝土的基础上加入减水剂，本设计选用蒙城生产的 UEA低碱型高效减水剂（聚羧酸系），减少收缩和回弹,降低水灰比。

2.6纤维：钢纤维可以提高喷射混凝土的早期强度和后期强度，聚丙烯纤维可以有效减少微裂缝的产生，本设计采用双掺钢纤维和聚丙烯纤维的方法。采用武汉新途工程纤维制造有限公司生产的CW03- 05/30- 600和CW- 05/30- 1000型钢纤维，两端弯曲长度在30mm，直径在0.50mm，长径比为60 抗拉强度为600和1000 MPa 所用钢纤维符合美国标准ASTMA820的要求。

2.7硅灰：选用挪威埃肯硅灰公司生产的比表面积为645m2/g 减少混凝土干缩和徐变，降低水化热,减少喷射混凝土的回弹，提高混凝土的后期强度。

2.8水：喷射混凝土用水应符合混凝土拌合用水标准（JGJ-63）规定水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，一般应采用饮用水。

3.早高强喷射混凝土配合比设计步骤[4]

(1) 粗集料最大粒径的选择

粗集料的最大粒径不得大于喷射系统输料管道最小截面直径的1/3~2/5，亦不宜超过一次喷射厚度的1/3 由于工地使用的喷射机输科管内径为 Dmm （50mm ），因此粗集料的最大粒径 D/3(16mm) 一般喷射混凝土粗骨料连续级配，直径最好小于10mm。

(2) 砂率的确定

(3) 水泥用量的选择

(4)速凝剂用量计算

(5)水灰比的计算

(6)用水量的计算

(7)钢纤维、聚丙烯纤维和硅灰的掺量采用正交实验的方法予以确定。

(8)最优配合比

本次早高强喷射混凝土配合比正交设计确定的最终配比为：砂率0.5，水泥用量412kg/m3，用水量170kg/m3，钢纤维掺量28kg/m3，聚丙烯纤维掺量1.85kg/m3，速凝剂掺量4%，减水剂掺量0.7%。

4.早高强喷射混凝土性能试验

本部分试验将早高强喷射混凝土与未添加纤维、减水剂和硅灰的普通喷射混凝土进行性能试验对比。

4.1 抗压强度试验

实验分别对比了两种喷射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d立方体抗压强度，结果见图1。

图1 各龄期抗压强度对比

由图1可知，早高强喷射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d抗压强度分别比普通喷射混凝土提高了66.7%、37.9%、33.2%、33.5%和27.7%。

4.2 粘结强度试验

试验分别对比了不同龄期两种喷射混凝土与围岩的粘结强度，见图2。

由图2可知，早高强喷射混凝土1d、3d、7d、14d、28d的粘结强度分别比普通喷射混凝土提高了51.7%、53.2%、66%、50.4%和39.8%。

4.3 抗渗等级试验

对两种喷射混凝土的抗渗性能进行了对比试验，结果见表1。

表1 抗渗性对比

由表1可知，普通喷射混凝土的最大深水深度为11.9cm，而早高强喷射混凝土的最大深水深度仅为4.8cm，降低了59.6%，普通喷射混凝土的最小渗透系数为1.84×10-9cm/s，而早高强喷射混凝土的最大渗透系数为0.52×10-9cm/s，这说明在喷射混凝土中加入钢纤维、聚丙烯纤维和硅灰能明显改善喷射混凝土的抗渗性能。

5.结论

(1)双掺钢纤维和聚丙烯纤维能够明显改善喷射混凝土的早期强度和后期强度，能提高喷射混凝土的抗渗性能。

(2)在喷射混凝土中添加减水剂和硅灰能够明显改善喷射混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。

参考文献：

[1]肖明清，孙文昊. 考虑环境作用的复合式衬砌结构设计方法探讨[J].铁道工程学报;2010,1(1),55~59.

篇7

中图分类号：TV331文献标识码： A

0、 引言

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)以其轻质、高强、抗疲劳等优越的力学性能,广泛地应用于工程结构加固领域之中。在有些条件下传统建筑材料很难满足这种发展要求。FRP复合材料具有轻质，高强，耐腐蚀，抗疲劳，耐久性好，多功能，适用面广，可设计和易加工等多种优点。在重要的土木工程中，如超大跨，超高层，地下结构，海洋工程，高耐久性的应用，以及特殊环境工程，永久性工程，结构加固修复，都具着巨大的优越性。

1、单元有限元分析

1.1 单元有限元模型

在文献[1]中，提出了一种用单元分析FRP-混凝土界面破坏的方法。其基本思路是：用非常小的单元(0.25mm~0.5mm)来模拟混凝土和FRP 片材，在混凝土和FRP片材之间不再设置胶层，而是将二者直接联系在一起，通过混凝土单元的开裂破坏来模拟FRP的剥离。由于单元尺寸很小，因此混凝土材料的本构关系需要加以修正以考虑尺寸效应的影响。研究表明，采用有限元模型可以较好地预测FRP 和混凝土之间的面内剪切破坏。因此，使用该模型来分析FRP加固混凝土梁IC debonding 界面破坏。有限元模型中，虽然单个的混凝土单元依然基于弥散裂缝模型，但是因为单元尺寸非常小(0.5mm 以下)，因此仍然可以较好地模拟裂缝附近的变形以及滑移集中情况。

1.2 界面粘结滑移关系

对于远离受弯裂缝的FRP-混凝土界面该裂缝形状与面内剪切试验的裂缝形状很相似[1]，说明此处的粘结-滑移关系与面内剪切试验的差不多，故可直接采用由剪切试验得到的界面粘结-滑移关系。

1.3 双重剥离破坏准则

通过前面的分析可以知道，如果界面距离受弯裂缝较远，即与界面单元相连的混凝土单元没有开裂，其剥离破坏主要是由界面的整体单向相对滑动引起，滑移场比较均匀，采用普通界面单元的形函数可以较好地估计单元内部的滑移状态。

2、ANSYS有限元分析结果

基于ANSYS软件分别建立了文献[2]中的BL20-2、PPL30梁和文献[3]中的RLII-3梁的有限元计算模型，各个试件的材料参数详见文献[2-3]。为节省计算时间，根据对称性，对每个试件仅建立了1/4梁的有限元模型。

计算得到的荷载－跨中挠度曲线及与试验结果的对比见图1所示,将计算得到的梁的极限承载力与试验结果进行对比见表1所示。

（a）BL20-2梁 （b）PLL30梁 (c)RLII-3梁

图1 计算的荷载－跨中挠度曲线与试验结果的对比

表1计算极限荷载与试验结果的对比

计算的梁荷载－跨中挠度曲线与试验结果的对比可知，从加载直到屈服阶段，计算得到的荷载－挠度曲线与试验结果有很好的吻合；屈服后，BL20-2和PLL30梁的荷载－挠度曲线与试验结果吻合较好，但RLII-3梁的模拟结果与试验结果误差较大，模拟结果未能合理反映梁荷载－挠度曲线的下降段。

计算得到的三根梁的极限荷载均与试验结果有较好的吻合，即建立的有限元模型可以较好的模拟FRP加固混凝土梁的承载力。

Solid65单元使用弥散式裂缝模型，针对混凝土的开裂与压碎，ANSYS中提供了专门的图形显示命令PLCRACK。该命令用小圆圈表示混凝土的开裂部位，小八边形表示混凝土的压碎部位。如果裂缝张开后又闭合，通过小圆圈中间加X表示。此外，在每个积分点处可以有至多三个开裂面，第一、二、三方向裂缝分别用红、绿、蓝小圆圈表示。限于篇幅限制，仅将模拟得到的BL20-2梁在不同加载过程的破坏形态列出，如图2所示。

由于关闭了混凝土的压碎选项，混凝土的破坏仅以开裂体现，在破坏前期，最主要的破坏形态是梁跨中底部混凝土的开裂，且所有开裂形态基本为弯曲裂缝；在梁的中度开裂阶段，开裂高度增加，且在支座上部出现出现剪切斜裂缝；在梁的最终破坏阶段，梁的开裂进一步加剧，跨中裂缝布满整个梁高，支座处剪切斜裂缝向顶部扩展。

(a)初始开裂阶段

(b)中度破坏阶段

(c) 最终破坏阶段

图2 模拟得到的梁在不同加载阶段的破坏形态

3、结论与展望

本文在总结了国内外利用ANSYS软件对FRP加固混凝土结构进行有限元模拟分析取得的研究成果的基础上，建立了FRP加固混凝土梁的有限元计算模型，模拟得到了梁的荷载－挠度曲线，极限荷载以及梁在不同加载阶段的破坏形态；将模拟结果与试验结果进行的对比表明，所建立的有限元模型可以较为准确的模拟梁的承载能力以及破坏形态，验证了所建立的有限元模型的正确性。

随着经济高速发展和技术飞速进步，世界各国对土木工程的要求越来越高。FRP复合材料在土木工程中的应用技术与材料研究开发,在当今世界上已成为复合材料界与土木工程界共同研究开发的一个热点。该技术研究开发成功后将会极大地推动现代土木工程的技术进步。它还将为现代复合材料产业开辟出巨大的应用市场，因而具有非常广阔的发展应用前景。

作者简介：

作者简介：赵健（1979.1－），男，工学学士，工程师。

参 考 文 献：

篇8

 

将发泡剂引入混凝土,在混凝土内部产生微小密闭的均匀气泡,可形成轻质高强、保温隔热性能良好的泡沫混凝土。发泡剂引入的微小气泡在泡沫混凝土中类似滚珠轴承,帮助填充集料与胶凝材料之间的空隙,可以很好地提高混凝土的流动性和施工性;而大量泡沫的存在使得混凝土中的固相成分与气相形成相互交织的特殊结构,保证了其具有优良的抗冻隔热性能。泡沫混凝土还可以明显降低因应力集中而造成的开裂现象。混凝土发泡剂的出现为配制高流动性、高耐久性的混凝土提供了重要保证,是制备高性能混凝土材料的重要组成部分。应用于泡沫混凝土中的发泡剂主要有表面活性剂类发泡剂、蛋白质类发泡剂、蛋白质/表面活性剂复合型发泡剂。

1泡沫混凝土特性

泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂溶液制作成泡沫,再将泡沫混入到硅质材料、钙质材料等以及各种外加剂和水组成的混合料中,搅拌均匀浇筑成各种所需的规格,经养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土。相比普通混凝土,泡沫混凝土具有质轻、保温隔热、隔音耐火、抗震、不燃等特性,是一种环保节能的新型建筑材料。

质量轻、密度小：泡沫混凝土的密度一般为300~1 200 kg/m3,比常规的建筑材料降低自重30%左右,可降低结构和基础的造价,具有很好的抗震性能，可应用于对材料自身荷载有要求的领域。牛宁民研制的轻质发泡剂混凝土保温隔热性良好,容重较高密度硫铝酸盐泡沫混凝土减轻50%。

热工性能好:泡沫混凝土内含有众多独立、不贯通的细小孔洞,热工性能良好,通常导热系数在0·08~0·25W /(m·K)之间,其保温隔热隔音效果明显。泡沫混凝土还是很好的吸音材料，由于其内部含有大量的泡孔，当声波传到材料中时，由于泡孔的存在，相当一部分声能会转化为热能或在漫反射中损耗掉，声波被衰减。

高流态：由于掺入的泡沫是水膜性的，在与水泥（砂）浆混合搅拌时，部分泡沫会破裂变成水，因此泡沫混凝土是一种大水灰比的材料，一般均在0.6以上，具有很高的流动性，具有自密实的特点。

隔热防火性能好:由于泡沫混凝土属于多孔轻质材料,可用于楼层的向阳隔热层和沿公路一侧的隔音层。同时在防火、防水性能方面也具有良好的效果,而且可充分利用废弃材料、节省耕地和能源、降低成本。王玉宝将胶液和松香碱液与自制防水剂按等比例混合后制得复合发泡剂,制备的泡沫混凝土在防水、隔热性能都有显著提高。[1]。

低弹性模量（耗能减震）：泡沫混凝土的弹性模量值明显低于普通的混凝土，其干密度在500~1500kg/m3时，其对应的弹性模量在1.0~8.0KN/mm2之间。应力波在相邻介质达到平衡前在泡沫混凝土泡壁与泡孔之间进行多次的反射和透射，从而将一部分能量耗散；动载作用下泡沫混凝土材料本身可以产生大变形来消耗冲击能量，泡沫混凝土相对于普通混凝土来说，具有波阻抗低、大孔隙率的特性。比普通混凝土更容易进入塑性阶段，能够更有效的反射和吸收冲击能量。因此泡沫混凝土具有很好的吸能减震的作用。

2泡沫混凝土的生产工艺

泡沫混凝土的基本原料为水泥、石灰、水、泡沫，在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。常用的填料及骨料为：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料，常用的外加剂与普通混凝土一样，为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。泡沫混凝土的生产方法有湿砂浆法和干砂浆法两种。论文大全，发泡剂。。湿砂浆法通常是在混凝土搅拌站将水泥、砂与水等搅拌成砂浆，并用汽车式搅拌机车运至工地，再将单独制成的泡沫加入砂浆，搅拌机将泡沫及砂浆拌匀，然后将制备好的泡沫混凝土注入泵车输送或现场直接施工。论文大全，发泡剂。。干砂浆法是将各干组份通过散装运输或传动系统输送至施工现场，干组份与水在施工现场拌合，然后将单独制成的泡沫加入砂浆，两者在匀化器内拌合，然后用于现场施工。发泡剂的检测方法主要有两种：一种是高速搅拌法。将发泡剂溶液倒入高速搅拌机中,然后高速搅拌发泡液制取泡沫后加入混凝土充分搅拌。此法操作方便,重现性好,能较准确地反映出发泡剂的起泡能力和泡沫稳定性。是国内制泡技术普遍采用的测试方法。另一种是压缩空气法。此法直接用于生产泡沫混凝土的预制泡，,此法将泡沫直接吹入搅拌好的水泥浆中,减少了中间环节,更好地防止了中间环节导致的泡沫破灭。

3国外泡沫混凝土应用的新进展

泡沫混凝土既可现场制备、就地浇注,又可集中生产,还可在工厂预制成各种泡沫混凝土制品用于各种建筑工程，还可以加快工程进度,提高工程质量,在国内外的应用均呈扩大趋势。第一，用作挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直载荷，也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体，它并不沿周边对岸墙施加侧向压力，沉降降低了，维修费用随之减少，从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性，用它取代边坡的部分土壤，由于减轻了质量，从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。用于减少侧向压力的泡沫混凝土的密度为400~600 kg/m3。第二，作夹芯构件。论文大全，发泡剂。。在预制钢筋混凝土构件时可采用泡沫混凝土作为内芯，使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400-600 kg/m3的泡沫混凝土。第三，用作复合墙板。用泡沫混凝土制作成各种轻质板材，在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复合墙板，泡沫混凝土的密度通常为600 kg/m3左右。第四，用作贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管，泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性，因此它经常用于贫混凝土填层。如对隔热性要求不很高，采用密度为1200 kg/m3左右的贫混凝土填层，平均厚度为0.05m；如对隔热性要求很高，则采用密度为500kg/m3的贫混凝土填层，平均厚度为0.1-0.2m。第五，屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡，具有重量轻、施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m，厚度为0.03~0.2m，采用密度为800~1200 kg/m3的泡沫混凝土。第六，用作储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇阶在钢储罐（内装粗油、化学品）底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为800~1000 kg/m3[4]。

参考文献

[1]刘佳奇,霍冀川,雷永林.发泡剂及泡沫混凝土的研究进展[J].化学工业与工程,2010,1

[2]吕勇.泡沫混凝土在建筑工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2009,1

[3]张磊蕾,王武祥.泡沫混凝土的研究进展及应用[J].建筑砌块与砌块建筑,2010,1

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[前言] 试验室高性能混凝土配合比配制是以耐久性和合适的工作性能为主要要求。与普通混凝土相比无论是耐久性或体积稳定性等各方面都具有一定的优势。因此对其组成材料例如水泥、活性矿物掺合料、集料、水以及外加剂等的要求标准也比普通混凝土高。混凝土材料的构成决定了混凝土的内部微观结构和主体宏观性能。为了配制高性能混凝土，配制时必须充分利用其原材料本身的性能。高性能混凝土配合比材料的质量控制，在现场实际操作是比较困难的。

水泥的质量要求；水泥是高性能混凝土中最主要的试配用胶凝材料，选择优质的水泥对试配高性能混凝土十分重要。在选用水泥时除配制普通普通混凝土要注意的因素外，也要注意水泥内在质量的稳定性和与高效减水剂的相容性，另外水泥的富余强度要选高的。相容性主要表现在用其拌制工作度满足要求的高性能混凝土时，水灰比的大小与塌落度损失率两方面。水泥的矿物成份影响它与高效减水外加剂的相容性，主要包括：水泥的C3A含量与总碱含量，水泥的细度，石膏掺量。由于过高的C3A含量水化速度快将导致新拌混凝土塌落度损失过快，因而应尽量避免使用C3A含量太高的水泥。水泥的细度对新拌混凝土的工作性及硬化后混凝土的强度都有影响，过大过小的细度都不利。配置高性能混凝土的水泥细度比表面积一般不小于300 ㎡／kg。不同的水泥品种，由于其化学成分组成不同，其使用范围也不同。一般选择标准稠度用水量较小，水泥水化热不能过高和放热速度不能过快、过早，因此快硬硫铝酸盐类早强水泥不可选用。科技论文。施工中高性能混凝土普遍采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

高效减水剂的选择；试验室设计配制高性能混凝土，必要时要掺入高效减水剂和微膨胀剂等。目前混凝土搅拌站使用的高效减水剂主要有三种基本类型：三聚氰胺系、萘磺酸盐系和改性木质素系。其中萘磺酸盐系应用最广。高效减水剂的使用可以大幅度地增加预拌混凝土的坍落度及提高混凝土的强度。高效减水剂是一种能与水泥颗粒产生物理与化学相互作用的聚合物。当它用于分散无胶凝性的微细粉状材料时，仅发生物理性相互作用，水泥颗粒间还可产生化学作用。萘系高效减水剂可以和水泥中最活跃的组份，特别是C3A发生反应并显著减小其初期的表面水化率。在高性能混凝土中掺入高效减水剂后，使水泥浆体的絮凝结构破坏，释放出自由水，混凝土的流动性显著提高。高效减水剂不但要具有高的减水率，而且要能与水泥相容。因此必须事先进行高效减水剂的与混凝土配比试配，包括选择不同的常用水泥品种与减水剂的相容性试验、减水剂的掺量和掺加方法等。减水剂对坍落度损失的控制特性将决定它是否能够适合用于混凝土搅拌站或工地的现场运输、浇注。

矿物掺合料的要求；矿物掺合料作为辅助增强胶凝材料，可等量或部分取代部分水泥，大量的内在活性材料能降低新拌混凝土硬化过程中的温升，改善施工性能，增加抗腐蚀能力，提高强度，改善耐久性。普通掺合料的生产成本低于水泥，使用矿物掺合料配制高性能混凝土有一定的经济效益。目前矿物掺合料已成为配制高强、高性能混凝土不可或缺的重要组分。不同种类的矿物掺合料其共性是都具有较大的比表面积，基本没有结晶相或结晶相很少。配制高性能混凝土最常用的矿物掺合料，主要是硅灰、超细粉煤灰和磨细活性矿渣等。科技论文。其中硅灰的掺加效果为最好，活性也好。硅灰颗粒极其细微，由于其超细特性和高硅含量(约90％左右)，因此表现出显著的火山灰活性材料特征。硅灰与水泥水化生成的Ca(0H)2发生二次反应可生成稳定的凝胶。硅灰配置高强混凝土目前得到了迅速的发展，但是试验室和施工现场的使用都显示含有硅灰的混凝土有使塑性收缩裂缝进一步增多的趋势，因此往往需要对含硅灰的预拌混凝土进行及时的表面养护覆盖处理措施，以防止水分的快速蒸发。磨细矿渣也是具有相当活性的矿物掺合料。含磨细矿渣的高性能混凝土，在水中养护，早期7天强度稍低，但三个月后，即使超细矿渣掺量达55 ％，其强度仍高于其它混凝土，但工程上并不认同超细矿渣掺量超过30％，谨慎掺超细矿渣合理调整配合比，取代水泥是有一定限度的。磨细矿渣的细度对混凝土的抗压强度影响很大，细度大，含磨细矿渣混凝土，无论是早期或后期强度都高。磨细矿渣混合材掺入矿渣硅酸盐水泥时注意掺量不能重复。

虽然用硅灰、磨细矿渣性能好，但其产量低且价格高，而粉煤灰量大，加工费用低且性能优良，因而成为一种常用的高性能混凝土掺合料。一般情况下，将超细粉煤灰掺入混凝土中，其早期强度低，后期强度逐渐增大，且掺粉煤灰混凝土的强度受粉煤灰的质量、取代率与混凝土配合比的影响。粉煤灰主要成分是氧化硅、氧化铁和不定量的氧化铝和未燃碳。微量元素有钾、磷、钴、硼、锰等。粉煤灰颗粒常成中空球体,粒径大小和比重不同，大多数是实心含铁的混合物。利用粉煤灰的效益是改善混凝土工作度，减少泌水率，减少离析，减少水化热，减少干收缩，增加抗硫酸盐性质，增加极限抗拉强度，高性能混凝土中使用的粉煤灰一般是超细粉煤灰。掺入超细粉煤灰的高性能混凝土常用于大体积混凝土。

砂石等集料的选择；粗细集料总量一般占混凝土体积65％～75％，是混凝土的主要组成部分。正确合理选择骨料，是配制高性能混凝土的基础。集料含泥量高需水量增加、减弱混凝土性能及容易风化、阻碍水泥与骨料的胶结、妨碍水泥的正常水化，大多数骨料中都含有各种杂质，其中以粘土和石粉及有机质最为常见。它们对混凝土的强度、收缩、徐变、抗渗、抗冻、耐磨等性能等都会产生不利的影响。因此含泥量要低，同时必须考虑粗细集料的内在品质，单位体积混凝土中粗集料所占体积及石子最大粒径这几项材料指标。细集料；由于圆颗粒外形和光滑表面的细集料的需水性较小，因而适宜配制高性能混凝土。高性能混凝土的细集料的最优级配主要取决于它对需水性的影响，而不是它的物理压实性。试验研究表明，细度模量低于2．5的细集料配制的混凝土过于粘稠，不宜浇注密实；而细度模数为2．3～3．0的建筑用砂能够达到最佳工作性能和抗压强度。砂的级配对混凝土的早期强度没有显著的影响，但影响后期强度的发展，连续级配较不连续级配的细集料更为有利。粗集料；对于高性能混凝土而言，粗集料的最大粒径以19～26㎜为宜。一般而言，配制高性能混凝土宜采用较小粒径的粗集料，这是因为其颗粒周围的应力集中较小，而应力集中主要是由于水泥浆体与集料的弹性模量不同而造成的。配制高性能混凝土采用碎石比卵石好。这主要是因为碎石的棱角对机械咬合的增长起了促进作用。然而，过多的棱角使需水性增大从而降低了混凝土的工作性能。因此从强度与流动性能综合方面考虑，理想的粗集料应是：干净、粗糙等径、有棱角、避免平或长的颗粒。除了机械咬合，集料与水泥浆体的化学粘结也是一个重要因素，因此，集料的矿物特性也很重要，水泥中碱含量应不大于0.60﹪，避免发生碱骨料反应。配制高强高性能混凝土应采用水洗中砂，砂石质量必须满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006要求。

拌合用水的要求；高性能混凝土是以耐久性为主的混凝土，必须具备高的耐久性和体积稳定性，配制高性能混凝土配合比应采用市政供应的自来水拌制高性能混凝土，采用河水或湖水及地下水时应符合混凝土拌和用水JGJ 63-2006标准并经检验合格时再用。混凝土搅拌站的再生水不宜用于高性能混凝土,可以用于C20以下的普通混凝土。

[结术语] 配制高性能混凝土应合理地选择优质的原材料。其中关键是选用适合的水泥、化学外加剂与矿物掺合料。在选用水泥时需注意水泥质量的稳定性和与高效减水剂的相容性, 水泥的富余强度要稳定。科技论文。另外，集料和拌合用水的质量应符合《混凝土拌和用水 JGJ63-2006》标准及《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006》，应引起注意。配制高强高性能混凝土应采用水洗中砂。

参考文献

［1］普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006

［2］混凝土拌和物性能试验方法标准

[3] 混凝土拌和用水JGJ 63-2006

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0引言

混凝土结构是我国目前最广泛使用的结构类型，其在高温作用下往往受到不同程度的损伤，降低了结构的安全性和耐久性，并发生过灾后倒塌的案例。随着高层建筑和公共建筑规模的不断扩大，建筑物发生火灾的危险性、造成的人员伤亡和经济损失也日趋严重。当混凝士构筑物遇到火灾时，其加热温度和加热时间是不确定的。一般而言，提升混凝土的耐火性, 相应的混凝士构筑物的耐火性也会有较大程度的增强。

1一般混凝土的耐火性

混凝土耐火性即混凝土在火灾高温下的性能, 包括高温下的抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量、应力- 应变曲线等等指标。混凝土自身的耐火性通常对混凝土构件的耐火性有显著影响, 从而影响建筑结构的耐火性。

混凝土从耐火程度上可以分为一般混凝土和耐火混凝土两大类。一般混凝土是由水泥、水、 骨料和外加剂经过搅拌、 浇捣和硬化过程形成的一种水硬性复合材料。 在高温作用下, 混凝土将发生热分解, 从而改变混凝土的力学性能。对于普通硅酸盐混凝土而言, 处于400℃以下时温度对其强度影响不大,甚至还有一定程度的提高, 但处于 800 -1000℃时, 其强度下降幅度较大。

能承受900℃以上温度的混凝土称为耐火混凝土。它由适当的胶结料、耐热粗细骨料(有时也掺入一定量磨细的矿物掺量)和水，按一定比例配制而成。耐火混凝土的特点是在高温下仍能保持一定的力学强度和良好的耐急冷急热性, 且高温下收缩变形小。由于所用胶结料和骨料不同，它们各自的耐热性能和其他物理力学性能也就必然会有差别。按胶结材料主要分为硅酸盐耐火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土等；按耐火骨料品种主要分为高铝质、粘土质、硅质、半硅质、镁质耐火混凝土等。实际使用时，应根据混凝土强度、极限使用温度以及其他性能要求、原材料供应状况和经济效益等因素综合考虑，确定选用耐火混凝土的品种及其骨料。耐火混凝土从 20 世纪 50 年代后期开始在我国得到较大的发展, 广泛应用于石油化工、水电、建筑和机械等领域。

2火灾下混凝土的性能

混凝土在火灾作用下,其内部的温度逐步升高 ,混凝土在升温过程中内部结构出现了一系列的物理、 化学反应 ,使混凝土在高温下逐步丧失强度或出现爆裂现象使承载能力下降 ,最终无法继续承受荷载而崩溃。其过程大置可概括如下:

混凝土开始升温到 100℃左右时,水泥砂浆和骨料中的自由水分逐步蒸发排出。在 180℃左右时,水泥凝胶体开始出现脱水反应 ,原来以化学形式存在的水分开始得到释放和蒸发。随着水分的逐渐蒸发 ,伴随着凝胶体结构的持续崩塌 ,毛细孔的平均体积、表面积和孔隙率开始增加。当温度达到500℃ 左右时 ,水泥砂浆块中的氢氧化钙开始出现分解。。硅酸盐类粗骨料在 570℃左右时出现晶体转化,并伴随着明显的热膨胀。在 700℃左右时 ,水泥砂浆块中水化硅酸盐钙开始分解。在温度达到 800℃左右时,混凝土中碳酸盐类粗骨料开始出现脱碳 ,并拌随着一定数量的二氧化碳气体排出。在温度达到 1150 - 1200℃左右时水泥砂浆和骨料开始熔化。

与此可见,混凝土在升温过程中,水泥砂浆的脱水反应使其孔隙率增加、微裂缝逐步发展、 强度逐步削弱；水泥砂浆和粗骨料的热变形的存在着差异 ,使两者间的粘结也逐步受到损伤和破坏；粗骨料在高温下的转化和分解,使混凝土性能进一步的恶化；同时,混凝土内部的不均匀温度场,产生较高的温度应力,使混凝土在高温下的承载能力进一步的削弱。

3特殊混凝土的耐火性

3.1高强混凝土耐火性

一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土。高强混凝土作为一种新兴建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大等优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。

相关研究表明，与普通混凝土相比，高强混凝土的耐火性能较差。随着高强混凝土的在实际工程中的应用逐渐增多，高强混凝土的耐火性能特别是火灾中的爆裂问题值得关注。。高强混凝土的耐火性能较差，火灾中发生爆裂的原因是高强混凝土采取了较低的水灰比。这主要是为了获得较高的强度和提高高强混凝土的抗渗性能。高强混凝土构件的耐火性能特别是抗爆裂与混凝土强度、含水率、密度、配筋及火灾本身的特征等有关。

3.2轻质混凝土耐火性

轻质混凝土又名泡沫混凝土，是一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料，其具有轻质、保温、隔热、耐火等优良性能。

轻质混凝土的特点是孔隙较多且密度较小，而热量在气体中的传递速率要比在固体中传递的速率慢，因此，与普通混凝土相比，轻质混凝土质量轻，且具有较佳的耐火性能，应用在建筑结构中不仅可减少结构自重，而且可增加耐火时间，提高建筑结构的安全水平，因此，轻质混凝土具有十分广阔的发展前景，但是与轻质混凝土耐火性能有关的相关问题还需要进一步深入研究。。

3.3钢筋混凝土耐火性

钢筋混凝土结构在火灾高温作用下，强度的计算主要同钢筋高温性能有关，它直接影响建筑结构在火灾下的反应以及对火灾后的评定和处理方案。钢筋混凝土一般使用普通低碳钢筋，高温下钢筋弹性模量的降低与温度有很大关系，而钢材的种类和强度级别对其影响不大。

钢筋与混凝土之间的粘结力主要由混凝土硬化收缩时将钢筋握裹而产生的摩擦力、钢筋表面与水泥胶体的胶结力、混凝土与钢筋接触表面上凹凸不平的机械咬合力所组成，这是钢筋与混凝同工作的前提。在火灾中，钢筋与混凝土之间的粘结力会相应程度地降低，这与火灾温度、钢筋类型、冷却方式等有关。

4建筑结构的耐火性

在高层结构、预应力结构、多层框架结构中，常常采用钢筋混凝土。在火灾高温下, 这两种材料的强度和变形性能随温度的变化而变化, 但由于二者的膨胀性、线胀系数的不同, 必将引起结构内力重分布、预应力重分布, 最终导致结构承载力下降。加上火灾能够引起结构局部破坏, 使得部分结构提前退出平面工作, 从而导致结构连续倒塌和整体结构破坏。 出于对火灾进行防范的安全考虑, 对建筑结构耐火性的设计必不可少。由此可见，对混凝土耐火性的研究显得更有意义和必要性。

5结语

随着人类社会的不断发展，人口的不断膨胀，人均占有资源不断减少，对合理利用资源，降低单位产品能耗及保护环境的要求也将愈来愈高，所以新型的胶结料、耐火骨料和外加剂都将在今后耐火混凝土的研究值得关注。同时借助于研究应用新的实验方法和制备技术,耐火混凝土的各种工作性能都将有很大潜力能够显著地提高，耐火混凝土将更有效地服务于人类社会。

参考文献

[1]赵俊梅,任锡跃.包头铝厂焙烧炉炉壁耐热混凝土胀裂事故分析[J]. 包头钢铁学院学报, 1998,(02)

[2]宿晓萍,隋艳娥,赵万里.高温后混凝土力学性能的对比分析[J]. 长春工程学院学报(自然科学版),2001,(03)

[3]马保国,王耀城.高温下高强高性能混凝土性能劣化的表征方法[J]. 铁道科学与工程学报, 2007,(05)

[4]彭伟,王春华.钢筋混凝土梁剩余抗弯强度的灰色预测[J]. 低温建筑技术, 1998,(04)

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1、提高建筑材料利用率

1.1进一步推广和使用高性能混凝土和高强钢筋，实现建设行业的可持续发展

据相关数据统计显示，我国每年混凝土消耗量大约为十五亿立方米，建筑工程中钢筋使用量占总体钢材消耗量的百分之五十以上。[1]如果可以进一步推广和使用高性能混凝土和高强钢筋则能够获得更多的经济效益、社会效益和环境效益。对于经济效益而言，进一步推广和使用高性能混凝土和高强钢筋可以直接节约建筑材料的使用量，从而节约建筑工程的成本，获得经济效益。2010年，我国钢材消耗整体量有可能高达一点八三亿吨，而推广和使用高性能混凝土和高强钢筋则能够减少三百六十六亿吨钢材的使用量，按照当年每吨钢材的价格计算则可以直接节省大概一百二十四点四四亿元的资金。同时推广和使用高性能混凝土和高强钢筋不仅解决了建筑工程结构中梁柱的肥胖问题，扩大建筑工程的使用面积，而且有利于促进建筑结构设计灵活多变，从而在一定程度上可以有效地提高建筑工程的使用功效。据2010年相关数据的简略统计显示，推广和使用高性能混凝土和高强钢筋所带来的直接或者间接效益足以达到六百七十亿到八百一十亿元。[2]是进一步提升传统产业技术含量重要方式的同时也有利于促进工作效率和建筑工程质量的提高，加快建筑行业推广使用高强建筑材料的同时进一步提升建筑行业的国际竞争力。

在全面推进和使用高性能混凝土和高强钢筋等新型材料的同时还需要注意几个问题。第一，要注重建筑材料的技术研究，这是处于对建筑材料更新换代的考虑。建筑材料的技术研究，尤其是混凝土持久耐用和钢筋脆断裂两方面的研究，可以适当地纳入相关的科研规划中，在试点、理论研究以及相关示范工程等各种方案的贯彻下，进一步推广科研成果和进行技术创新。第二，组织对高性能混凝土和高强钢筋建筑材料的推广工作。这需要建筑单位的大力支持和努力，需要建筑单位设计部门和施工部门进行高度的协商和达成统一。第三，完善相关法律法规和修订标准规范。建筑工程的设计以及工程施工人员的工作依据来源于对建筑工程标准规范，因此要进一步增加对标准规范研究上的投入，确保高性能混凝土和高能钢筋的整体推广和应用有一个规范的技术标准。同时，还需要相关的法律法规作保障，做到建筑工程的设计、施工单位在作业过程有章可循，为进一步推广和使用高性能建筑材料营造一个积极环境。

1.2促进建筑材料节能科技创新，开发新型建筑材料

建筑材料资源领域的节能还需要科技创新予以一定的技术保障，要大力组织和开展一些科技攻关的活动，研制出适合本国本地、享有独立自主知识产权的建筑技术，同时还得加快合成技术和已成熟建筑技术的推广和应用，积极推行国际交流和合作，对于他国先进的建筑材料和建筑新技术要坚持“取之精华，去其糟粕”的汲取原则，尽可能快速地把科研最终成果应用要现实生产过程中，在实践的过程中再创新、再发展，提高自主创新能力。“垃圾是放错位置的资源”，那么在处理垃圾的时候则可以适当利用卫生填埋技术、生物处理技术以及焚烧发电技术，扩大资金投入，促进处理垃圾成果转为生产力，实现建筑行业垃圾资源化。[3]另外，除了积极推广和使用新型新型、低能耗、高节能、高性能建筑材料外，譬如新型节能的墙材料和建筑体系。还可以开发新能源，利用新能源。譬如具有一定内在潜力的可再生能源――太阳能，而他它的利用方式一般有太阳能采暖集光供水器和无污染发电等等。

1.3加强对建筑行业建筑材料资源使用的监督力度

这就要求各地负责建筑建设的部门加大对建筑行业建筑材料资源使用的监督力度，做好建筑材料样品取样调查的工作和进一步完善相关检查制度，各个部门明确其工作职责，对于国家明确提出建筑行业违规材料、产品以及不合格的淘汰建筑材料要严格予以禁止，拒绝让其流入建设工程中。同时，对于小区项目的建设和示范城市要着力抓好，对于新型建筑材料的生产单位或者企业则可以重点扶持，充分发挥其示范作用，从而提升建筑行业节能的整体质量。

2、总结

经济的腾飞和繁荣带动着建筑行业的发展，建筑的发展则又促进了建筑材料业的不断进步。建筑材料业的不断发展不仅满足了各个建筑层次的需求，提升了建筑行业的总体质量，同时也成为了人类生活、生产进步的助推器，从而为我国国民经济的发展贡献自己的一份力量。随着人们生活水平的不断提高和经济的发展，未来的建筑材料必将朝着舒适、美观、优质、艺术等趋势发展。

参考文献：

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中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

随着我国建筑行业的迅速发展，各种新式的技术和材料逐渐走进了我们的施工项目中，作为建筑施工项目中使用最为广泛的混凝土材料也不断的发生着更新，目前最具代表性的，应用最多的莫过于高强高性能混凝土了。

1高强高性能混凝土的特点

1.1高强高性能混凝土的工作性

在常规混凝土的施工中，混凝土拌合物工作性的好坏是用和易性来表示的；在流态混凝土、泵送混凝土施工中，混凝土良好的工作性是指混凝土拌合物在输送过程中,不离析、粘塑性良好、输送摩擦阻力小、坍落度经时损失小的性能。进行高性能高强混凝土配合比设计时，必须考虑混凝土的应用条件和施工工艺，合理地选择混凝土工作性指标是设计出经济高效优质的混凝土配合比的重要条件。

1.2高强高性能混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是指其暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。耐久性好的混凝土暴露在使用环境中应能保持其形态、质量和使用功能。但是设计、施工、选材以及维修等方面的原因,使之不能达到预期的使用寿命而过早破坏。影响混凝土耐久性的因素主要有:反复交替的冻融作用；硫酸盐、氯盐、酸、碱等侵蚀性化学物质的存在；机械磨耗、水流冲刷及气蚀等造成的磨损；钢筋的锈蚀；碱-集料反应；延迟性钙矾石的形成（指早期湿热养护的预制构件及大断面高水泥用量的现浇混凝土产生膨胀和开裂）。从工程实践看，混凝土的耐久性破坏常常是几种因素综合作用的结果。

1.3高强、高性能混凝土的抗渗性能

高强混凝土的渗透系数极低,因此有着很好的抗渗性。采用双掺硅灰和高效减水剂的方法,可以配制出强度较高、抗渗透性能极为优异的混凝土。高性能混凝土的抗渗性能也很好，实验中制作了三组试件。试验从水压为0.1MPa开始,以后每隔8h增加水压0.1MPa,直至4.3MPa,恒压8h,无一试件透水,停止试验后劈开试件测定平均透水高度。基准混凝土透水高度为40.0mm,而掺有硅灰或硅灰和磨细矿渣复合掺加的混凝土的透水高度仅为14.0mm和12.5mm,仅为基准混凝土的35%和31.0%,这表明掺入硅灰或硅灰和磨细矿渣复合掺加的高性能混凝土具有很好的抗渗性。

2混凝土拌制

高性能高强混凝土必须采用强制式搅拌机拌合。将各种组合材料搅拌成分布均匀、颜色一致的混合物。搅拌筒的转动速度，必须按搅拌设备上标出的速度操作。从所有材料进搅拌筒到混凝土从搅拌筒排出的最短连续搅拌时间，应符合表1所列要求。当采用阻锈剂溶液时，混凝土拌和物的搅拌时间应延长1min；采用阻锈剂粉剂时，应延长3min。

表1最短连续搅拌时间

图1高强混凝土搅拌投料参考程序

拌制高性能高强混凝土可参照图1所示的投料顺序。在下盘材料装入前，搅拌筒内的拌和料应全部卸清。搅拌设备停用超过30min时，应将搅拌筒彻底清洗才能重新拌和混凝土。

3混凝土的浇筑

混凝土的分层浇筑厚度不应超过表2的规定。混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过150min。

表2混凝土分层浇筑厚度

如未经试验论证，混凝土的入模温度一般不宜超过28℃并不应大于30℃。新浇混凝土与邻接的已硬化混凝土或岩土介质之间的温差不大于20℃,混凝土表面的接触物（如喷涂的养护剂）与混凝土表面温度之差不大于15℃。大体积混凝土入模后30min的最大温升应小于30℃，内部最高温度不得高于75℃。

4混凝土的裂缝及预防

4.1混凝土裂缝产生原因

1)混凝土的自身收缩和干燥收缩。混凝土自身收缩从混凝土的凝结开始,主要是混凝土凝结后的前几天。自身收缩是由于水泥水化造成的,水泥越细、水泥用量越大、环境条件越干燥,混凝土的自身收缩越大。混凝土的干燥收缩是混凝土凝结后在干燥的空气中,因混凝土由表及里持续失水而引起的,由于混凝土表面收缩大,内部收缩小,致使混凝土表面受拉,内部受压,当混凝土表面拉应力大于混凝土的抗拉强度时,混凝土将产生裂缝。2)混凝土的塑性收缩。混凝土的塑性收缩是混凝土浇灌后至凝结前产生的收缩。其主要原因也是混凝土表面水分的蒸发。骨料粒径越大,混凝土的塑性收缩将越大。3)混凝土的温度收缩。由于高强、高性能混凝土水泥用量大,水化热高,混凝土内部温度将升高,由于构件非绝热状态,混凝土的温度将降低,混凝土温度收缩,当收缩产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土将开裂。

4.2预防高强高性能混凝土开裂的措施

1)严格选择原材料。2)通过反复试验,优化配合比。3)掺加一定量的粉煤灰、混凝土膨胀剂,以补偿收缩。4)夏季对骨料、水等进行降温措施,降低混凝土入模温度。5)对骨料在搅拌前浇水,使骨料饱水,有利于降低混凝土的自身收缩。6)混凝土浇筑后及时覆盖养护,尽量早拆模板,浇水养护,水温与混凝土表面温差不应大于15℃,混凝土表面始终湿润,降低塑性收缩和干燥收缩。7)加强混凝土的测温,及时采取保护措施,以利于混凝土的均匀降温。8)对混凝土板及时浇水并用薄膜覆盖。9)尽量避免直接使用钢模板

5混凝土的养护

高性能高强混凝土浇筑完毕后,必须立即覆盖养护或喷洒涂刷养护剂，以保持混凝土表面湿润。养护日期不少于7天。预应力混凝土的养护期应延长至施加预应力为止。预制构件蒸汽养护的最高温度应不超过60℃。养护期间，混凝土强度达到2.5N/mm²之前，不得承受人员、运输工具、模板、支架及脚手架等荷载。

为保证混凝土质量，防止混凝土开裂，高强混凝土的入模温度应根据环境状况和构件所受的内、外约束程度加以限制。养护期间混凝土的内部最高温度不宜高于75℃，并应采取措施使混凝土内部与表面的温度差小于25℃。

结语与展望

高性能高强混凝土发展过程中，还有许多难题需进一步解决，并对材料与工程技术的进展将起到有力的推动作用。

1）水泥基材料的组成结构与性能的关系是材料科学的一个核心问题。为使高性能混凝土的各种性能得以进一步提高，必须对材料组成的粒子尺寸、级配、孔结构、集料界面区结构以及组分间的相互作用、物理力学、化学性质的差别等进行研究；

2）高效减水剂解决了高性能混凝土的低水胶比和低用水量与工作性之间的矛盾，因而成为高性能混凝土不可缺少的组分。但对高效减水剂与水泥和矿物细掺料之间、复合使用外加剂时的几种外加剂之间的相容性，以及如何更好地发挥叠加效应等问题尚需深入探讨。

3）矿物细掺料不仅有利于提高水泥的水化作用和强度、密实度和工作性，增加粒子密集堆积，减低孔隙率,改善孔结构，而且对抵抗侵蚀和延缓性能退化等都有较大作用。扩大稳定矿物细掺料的来源，充分发挥其有利作用，将有利于扩大高性能混凝土的应用范围。为了稳定产品性能，方便使用，应研究细掺料的科学分类和品质标准，为此还应对不同矿物细掺料、不同来源但却是同种矿物细掺料的活性进行机理性的研究；

4）复合超叠加效应的研究与应用。高性能高强混凝土是一种多组分复合材料,各组分性能的叠加甚至超叠加效应表现得十分明显。因此，可选用两种以上矿物细掺料加上两种以上外加剂(包括矿物外加剂)同时掺加，以进一步改进性能和取得某种特性。

参考文献:

[l]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，1999