時間：2023-03-24 15:09:24
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關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；高性能混凝土；配合比；水泥；外加劑；水灰比
1.高強(qiáng)高性能混凝土的有關(guān)概念以及發(fā)展?fàn)顩r
1.1概念
將具有良好的施工和易性和優(yōu)異耐久性，且均勻密實的混凝土稱為高性能混凝土；同時具有上述各性能的混凝土稱為高強(qiáng)高性能混凝土；而《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)范》（JGJ55-2000）中則將強(qiáng)度等級大于等于C60的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）則未明確區(qū)分普通混凝土或高強(qiáng)混凝土，只規(guī)定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15，混凝土強(qiáng)度范圍從C15～C80。綜合國內(nèi)外對高強(qiáng)混凝土的研究和應(yīng)用實踐，以及現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展，將大于等于C60的混凝土稱為高強(qiáng)度混凝土是比較合理的。
獲得高強(qiáng)高性能混凝土的最有效途徑主要有摻高性能混凝土外加劑和活性摻合料，并同時采用高強(qiáng)度等級的水泥根據(jù)《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS104：99），將強(qiáng)度等級大于等于C50的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土；和優(yōu)質(zhì)骨料。對于具有特殊要求的混凝土，還可摻用纖維材料提高抗拉、抗彎性能和沖擊韌性；也可摻用聚合物等提高密實度和耐磨性。常用的外加劑有高效減水劑、高效泵送劑、高性能引氣劑、防水劑和其它特種外加劑。常用的活性混合材料有Ⅰ級粉煤灰或超細(xì)磨粉煤灰、磨細(xì)礦粉、沸石粉、偏高嶺土、硅粉等，有時也可摻適量超細(xì)磨石灰石粉或石英粉。常用的纖維材料有鋼纖維、聚酯纖維和玻璃纖維等。
1.2高強(qiáng)高性能混凝土的發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1高強(qiáng)混凝土的發(fā)展?fàn)顩r
我國在六十年代初開始研制高強(qiáng)混凝土，并已試點(diǎn)應(yīng)用在一些預(yù)制構(gòu)件中。那時的高強(qiáng)混凝土為干硬混凝土，密實成型時需強(qiáng)力振搗，故推廣比較困難。80年代后期，高強(qiáng)混凝土在現(xiàn)澆工程中采用，主要在北京、上海、遼寧、廣東等一些高層和大跨（橋梁）工程中應(yīng)用，強(qiáng)度等級相當(dāng)于C60或600號。其中，遼寧省已有十余幢高層或多層建筑采用高強(qiáng)混凝土，深圳市92、93兩年已有賢成大廈等25個工程采用C60級高強(qiáng)泵送混凝土，總量已達(dá)兩萬立方米。
高強(qiáng)混凝土的優(yōu)越性：
（1）在一般情況下，混凝土強(qiáng)度等級從C30提高到C60，對受壓構(gòu)件可節(jié)省混凝土30-40%；受彎構(gòu)件可節(jié)省混凝土10-20%。
（2）凝土比普通混凝土成本上要高一些，但由于減少了截面，結(jié)構(gòu)自重減輕，這對自重占荷載主要部分的建筑物具有特別重要意義。再者，由于梁柱截面縮小，不但在建筑上改變了肥梁胖柱的不美觀的問題，而且可增加使用面積。以深圳賢成大廈為例，該建筑原設(shè)計用C40級混凝土，改用C60級混凝土后，其底層面積可增大1060平方米，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
（3）由于高強(qiáng)混凝土的密實性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土。因此，國外高強(qiáng)混凝土除高層和大跨度工程外，還大量用于海洋和港口工程，它們耐海水侵蝕和海浪沖刷的能力大大優(yōu)于普通混凝土，可以提高工程使用壽命。
（4）高強(qiáng)混凝土變形小，從而使構(gòu)件的剛度得以提高，大大改善了建筑物的變形性能。
1.2.2高性能混凝土的發(fā)展?fàn)顩r
高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對下列性能重點(diǎn)予以保證：耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。為此，高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。
與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能：
（1）高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力，但不一 定具有高強(qiáng)度，中、低強(qiáng)度亦可。
（2）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。
（3）高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護(hù)工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是混凝土的強(qiáng)度，而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。
（4）高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。
概括起來說，高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價。
2.高強(qiáng)高性能混凝土存在的問題分析
2.1收縮和徐變
在橋梁結(jié)構(gòu)中一般都采用預(yù)應(yīng)力，高強(qiáng)輕骨料混凝土的收縮徐變是工程師最關(guān)心的一個問題。收縮和徐變會造成預(yù)應(yīng)力損失，如果對收縮和徐變值計算不準(zhǔn)，將會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較大的影響。高強(qiáng)輕骨料混凝土的收縮徐變值通常比普通混凝土高。首先由于其彈性模量比同等級普通混凝土的低。根據(jù)Smeplass的研究，水灰比在0.32～0.43的CL60～CL90的高強(qiáng)輕骨料混凝土的彈性模量比同強(qiáng)度普通混凝土的低20～30%。
高強(qiáng)輕骨料混凝土的收縮徐變值通常比普通混凝土高。在早期輕骨料混凝土的收縮比普通混凝土的小。徐變值通常但不總是比等強(qiáng)度普通混凝土的大。徐變隨混凝土強(qiáng)度增加而降低。由于低彈性模量產(chǎn)生較大的彈性應(yīng)變，輕骨料混凝土在荷載下的總變形比普通混凝土的大。
2.2耐久性
工程師擔(dān)心的另一個問題就是高強(qiáng)輕骨料混凝土的耐久性。高強(qiáng)輕骨料混凝土的耐久性與下面幾個因素有關(guān)：滲透性、鋼筋銹蝕、凍融性、耐磨性以及堿骨料反應(yīng)等。
2.2.1滲透性
高強(qiáng)輕骨料混凝土在高強(qiáng)輕骨料表面覆蓋非常密實的水泥漿，這層水泥漿提高抗?jié)B透的能力。由于高強(qiáng)輕骨料混凝土中骨料的彈性模量和周圍水泥漿基本相同，不會造成應(yīng)力集中，應(yīng)力分布均勻，減少了內(nèi)部裂縫，提高了抗?jié)B透的能力。
2.2.2凍融性
和普通混凝土一樣，輕骨料混凝土的抗凍融破壞性是由于引入的氣體及低水灰比所決定的。由于輕骨料混凝土骨料內(nèi)部孔隙較大且多數(shù)不相互連接，因此輕混凝土具有較好的凍融耐久性。
2.2.3耐磨性
如果表層被破壞掉，高強(qiáng)輕骨料混凝土的耐磨性比普通混凝土差。雖然實驗室測得的純輕骨料混凝土摩擦的損失很大，但在普通的公路橋梁上高強(qiáng)輕骨料混凝土與普通混凝土具有相同的耐磨性能。
關(guān)鍵詞：早高強(qiáng)噴射混凝土；纖維；硅灰；減水劑
中圖分類號：TU528.31文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言：
噴射混凝土與鋼架、錨桿等共同構(gòu)成隧道工程復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴射混凝土由于其噴射厚度薄、密實性較差、直接與圍巖接觸、受地下環(huán)境影響嚴(yán)重等因素，成為初期支護(hù)耐久性難以保證的關(guān)鍵原因，進(jìn)而導(dǎo)致隧道工程襯砌一直處于相對保守、經(jīng)濟(jì)性差的較低水平[1]。近年來，關(guān)于隧道單層襯砌的研究和應(yīng)用也逐漸被人們所重視。這些都對噴射混凝土的力學(xué)和耐久性能提出更高的要求，早高強(qiáng)噴射混凝土的研究日益凸顯其重要性。
1.早高強(qiáng)噴射混凝土的性能要求
1.1較高的早期強(qiáng)度：《鐵路隧道錨噴構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范》規(guī)定噴射混凝土24 h立方體抗壓強(qiáng)度不得小于5 Mpa[2]。早高強(qiáng)噴射混凝土對早期強(qiáng)度要求較高，目前國外對隧道單層襯砌中噴射混凝土的24 h強(qiáng)度要求不小于8 Mpa。本次配合比設(shè)計研究要求噴射混凝土24 h單軸抗壓強(qiáng)度不低于8 Mpa。
1.2較高的后期強(qiáng)度：目前國內(nèi)外廣泛使用的噴射混凝土強(qiáng)度要求在15~30 Mpa之間，遠(yuǎn)低于普通混凝土C40~C60的要求。較高的后期強(qiáng)度對保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性至關(guān)重要。本次配合比設(shè)計研究要求噴射混凝土強(qiáng)度等級為C40。
1.3較高的圍巖粘結(jié)強(qiáng)度：《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》對噴射混凝土與圍巖間的粘結(jié)力有如下要求：Ⅰ、Ⅱ級圍巖不應(yīng)低于0.8 Mpa，Ⅲ級圍巖不應(yīng)低于0.5 Mpa。與圍巖間的粘結(jié)強(qiáng)度是保證初期支護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本次配合比設(shè)計研究要求噴射混凝土與圍巖間的粘結(jié)強(qiáng)度Ⅰ、Ⅱ級圍巖不低于1.8 Mpa，Ⅲ、Ⅳ級圍巖不低于1.0 Mpa[3]。
2.早高強(qiáng)噴射混凝土原材料要求
2.1水泥：優(yōu)先采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級不應(yīng)低于32.5 MPa。選用廣東駿馬水泥廠生產(chǎn)的P.O 42.5級水泥。
2.2速凝劑：噴射混凝土宜優(yōu)先采液體速凝劑，在使用前，應(yīng)做與水泥的適應(yīng)性試驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗，初凝不大于5 min，終凝不大于10 min[2]。選用湖北大冶 JS- 2 型高效速凝劑,減少回彈防止砼脫落。
2.3粗集料：采用堅硬耐久的卵石或碎石粗集料，級配宜采用連續(xù)級配，最大粒徑不應(yīng)大于15 mm，當(dāng)使用堿性速凝劑時，嚴(yán)禁使用或夾雜堿活性集料。
2.4細(xì)集料：采用堅硬耐久的粗砂或中砂，細(xì)度模數(shù)Mx在2.5~3.5之間。
2.5減水劑：為滿足高強(qiáng)度的要求，在普通噴射混凝土的基礎(chǔ)上加入減水劑，本設(shè)計選用蒙城生產(chǎn)的 UEA低堿型高效減水劑（聚羧酸系），減少收縮和回彈,降低水灰比。
2.6纖維：鋼纖維可以提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，聚丙烯纖維可以有效減少微裂縫的產(chǎn)生，本設(shè)計采用雙摻鋼纖維和聚丙烯纖維的方法。采用武漢新途工程纖維制造有限公司生產(chǎn)的CW03- 05/30- 600和CW- 05/30- 1000型鋼纖維，兩端彎曲長度在30mm，直徑在0.50mm，長徑比為60 抗拉強(qiáng)度為600和1000 MPa 所用鋼纖維符合美國標(biāo)準(zhǔn)ASTMA820的要求。
2.7硅灰：選用挪威?？瞎杌夜旧a(chǎn)的比表面積為645m2/g 減少混凝土干縮和徐變，降低水化熱,減少噴射混凝土的回彈，提高混凝土的后期強(qiáng)度。
2.8水：噴射混凝土用水應(yīng)符合混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)（JGJ-63）規(guī)定水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，一般應(yīng)采用飲用水。
3.早高強(qiáng)噴射混凝土配合比設(shè)計步驟[4]
(1) 粗集料最大粒徑的選擇
粗集料的最大粒徑不得大于噴射系統(tǒng)輸料管道最小截面直徑的1/3~2/5，亦不宜超過一次噴射厚度的1/3 由于工地使用的噴射機(jī)輸科管內(nèi)徑為 Dmm （50mm ），因此粗集料的最大粒徑 D/3(16mm) 一般噴射混凝土粗骨料連續(xù)級配，直徑最好小于10mm。
(2) 砂率的確定
(3) 水泥用量的選擇
(4)速凝劑用量計算
(5)水灰比的計算
(6)用水量的計算
(7)鋼纖維、聚丙烯纖維和硅灰的摻量采用正交實驗的方法予以確定。
(8)最優(yōu)配合比
本次早高強(qiáng)噴射混凝土配合比正交設(shè)計確定的最終配比為：砂率0.5，水泥用量412kg/m3，用水量170kg/m3，鋼纖維摻量28kg/m3，聚丙烯纖維摻量1.85kg/m3，速凝劑摻量4%，減水劑摻量0.7%。
4.早高強(qiáng)噴射混凝土性能試驗
本部分試驗將早高強(qiáng)噴射混凝土與未添加纖維、減水劑和硅灰的普通噴射混凝土進(jìn)行性能試驗對比。
4.1 抗壓強(qiáng)度試驗
實驗分別對比了兩種噴射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d立方體抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見圖1。
圖1 各齡期抗壓強(qiáng)度對比
由圖1可知，早高強(qiáng)噴射混凝土的1d、3d、7d、14d、28d抗壓強(qiáng)度分別比普通噴射混凝土提高了66.7%、37.9%、33.2%、33.5%和27.7%。
4.2 粘結(jié)強(qiáng)度試驗
試驗分別對比了不同齡期兩種噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度，見圖2。
由圖2可知，早高強(qiáng)噴射混凝土1d、3d、7d、14d、28d的粘結(jié)強(qiáng)度分別比普通噴射混凝土提高了51.7%、53.2%、66%、50.4%和39.8%。
4.3 抗?jié)B等級試驗
對兩種噴射混凝土的抗?jié)B性能進(jìn)行了對比試驗，結(jié)果見表1。
表1 抗?jié)B性對比
由表1可知，普通噴射混凝土的最大深水深度為11.9cm，而早高強(qiáng)噴射混凝土的最大深水深度僅為4.8cm，降低了59.6%，普通噴射混凝土的最小滲透系數(shù)為1.84×10-9cm/s，而早高強(qiáng)噴射混凝土的最大滲透系數(shù)為0.52×10-9cm/s，這說明在噴射混凝土中加入鋼纖維、聚丙烯纖維和硅灰能明顯改善噴射混凝土的抗?jié)B性能。
5.結(jié)論
(1)雙摻鋼纖維和聚丙烯纖維能夠明顯改善噴射混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，能提高噴射混凝土的抗?jié)B性能。
(2)在噴射混凝土中添加減水劑和硅灰能夠明顯改善噴射混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能。
參考文獻(xiàn)：
[1]肖明清，孫文昊. 考慮環(huán)境作用的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方法探討[J].鐵道工程學(xué)報;2010,1(1),55~59.
[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鐵路隧道錨噴構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范（TB10108-2002）.北京：中國鐵道出版社，2003.
關(guān)鍵詞：質(zhì)量，摻合料，高性能混凝土，外加劑，集料，配合比
[前言] 試驗室高性能混凝土配合比配制是以耐久性和合適的工作性能為主要要求。與普通混凝土相比無論是耐久性或體積穩(wěn)定性等各方面都具有一定的優(yōu)勢。因此對其組成材料例如水泥、活性礦物摻合料、集料、水以及外加劑等的要求標(biāo)準(zhǔn)也比普通混凝土高?；炷敛牧系臉?gòu)成決定了混凝土的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和主體宏觀性能。為了配制高性能混凝土，配制時必須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質(zhì)量控制，在現(xiàn)場實際操作是比較困難的。
水泥的質(zhì)量要求；水泥是高性能混凝土中最主要的試配用膠凝材料，選擇優(yōu)質(zhì)的水泥對試配高性能混凝土十分重要。在選用水泥時除配制普通普通混凝土要注意的因素外，也要注意水泥內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定性和與高效減水劑的相容性，另外水泥的富余強(qiáng)度要選高的。相容性主要表現(xiàn)在用其拌制工作度滿足要求的高性能混凝土?xí)r，水灰比的大小與塌落度損失率兩方面。水泥的礦物成份影響它與高效減水外加劑的相容性，主要包括：水泥的C3A含量與總堿含量，水泥的細(xì)度，石膏摻量。由于過高的C3A含量水化速度快將導(dǎo)致新拌混凝土塌落度損失過快，因而應(yīng)盡量避免使用C3A含量太高的水泥。水泥的細(xì)度對新拌混凝土的工作性及硬化后混凝土的強(qiáng)度都有影響，過大過小的細(xì)度都不利。配置高性能混凝土的水泥細(xì)度比表面積一般不小于300 ㎡／kg。不同的水泥品種，由于其化學(xué)成分組成不同，其使用范圍也不同。一般選擇標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較小，水泥水化熱不能過高和放熱速度不能過快、過早，因此快硬硫鋁酸鹽類早強(qiáng)水泥不可選用。科技論文。施工中高性能混凝土普遍采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。
高效減水劑的選擇；試驗室設(shè)計配制高性能混凝土，必要時要摻入高效減水劑和微膨脹劑等。目前混凝土攪拌站使用的高效減水劑主要有三種基本類型：三聚氰胺系、萘磺酸鹽系和改性木質(zhì)素系。其中萘磺酸鹽系應(yīng)用最廣。高效減水劑的使用可以大幅度地增加預(yù)拌混凝土的坍落度及提高混凝土的強(qiáng)度。高效減水劑是一種能與水泥顆粒產(chǎn)生物理與化學(xué)相互作用的聚合物。當(dāng)它用于分散無膠凝性的微細(xì)粉狀材料時，僅發(fā)生物理性相互作用，水泥顆粒間還可產(chǎn)生化學(xué)作用。萘系高效減水劑可以和水泥中最活躍的組份，特別是C3A發(fā)生反應(yīng)并顯著減小其初期的表面水化率。在高性能混凝土中摻入高效減水劑后，使水泥漿體的絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出自由水，混凝土的流動性顯著提高。高效減水劑不但要具有高的減水率，而且要能與水泥相容。因此必須事先進(jìn)行高效減水劑的與混凝土配比試配，包括選擇不同的常用水泥品種與減水劑的相容性試驗、減水劑的摻量和摻加方法等。減水劑對坍落度損失的控制特性將決定它是否能夠適合用于混凝土攪拌站或工地的現(xiàn)場運(yùn)輸、澆注。
礦物摻合料的要求；礦物摻合料作為輔助增強(qiáng)膠凝材料，可等量或部分取代部分水泥，大量的內(nèi)在活性材料能降低新拌混凝土硬化過程中的溫升，改善施工性能，增加抗腐蝕能力，提高強(qiáng)度，改善耐久性。普通摻合料的生產(chǎn)成本低于水泥，使用礦物摻合料配制高性能混凝土有一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前礦物摻合料已成為配制高強(qiáng)、高性能混凝土不可或缺的重要組分。不同種類的礦物摻合料其共性是都具有較大的比表面積，基本沒有結(jié)晶相或結(jié)晶相很少。配制高性能混凝土最常用的礦物摻合料，主要是硅灰、超細(xì)粉煤灰和磨細(xì)活性礦渣等?？萍颊撐?。其中硅灰的摻加效果為最好，活性也好。硅灰顆粒極其細(xì)微，由于其超細(xì)特性和高硅含量(約90％左右)，因此表現(xiàn)出顯著的火山灰活性材料特征。硅灰與水泥水化生成的Ca(0H)2發(fā)生二次反應(yīng)可生成穩(wěn)定的凝膠。硅灰配置高強(qiáng)混凝土目前得到了迅速的發(fā)展，但是試驗室和施工現(xiàn)場的使用都顯示含有硅灰的混凝土有使塑性收縮裂縫進(jìn)一步增多的趨勢，因此往往需要對含硅灰的預(yù)拌混凝土進(jìn)行及時的表面養(yǎng)護(hù)覆蓋處理措施，以防止水分的快速蒸發(fā)。磨細(xì)礦渣也是具有相當(dāng)活性的礦物摻合料。含磨細(xì)礦渣的高性能混凝土，在水中養(yǎng)護(hù)，早期7天強(qiáng)度稍低，但三個月后，即使超細(xì)礦渣摻量達(dá)55 ％，其強(qiáng)度仍高于其它混凝土，但工程上并不認(rèn)同超細(xì)礦渣摻量超過30％，謹(jǐn)慎摻超細(xì)礦渣合理調(diào)整配合比，取代水泥是有一定限度的。磨細(xì)礦渣的細(xì)度對混凝土的抗壓強(qiáng)度影響很大，細(xì)度大，含磨細(xì)礦渣混凝土，無論是早期或后期強(qiáng)度都高。磨細(xì)礦渣混合材摻入礦渣硅酸鹽水泥時注意摻量不能重復(fù)。
雖然用硅灰、磨細(xì)礦渣性能好，但其產(chǎn)量低且價格高，而粉煤灰量大，加工費(fèi)用低且性能優(yōu)良，因而成為一種常用的高性能混凝土摻合料。一般情況下，將超細(xì)粉煤灰摻入混凝土中，其早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度逐漸增大，且摻粉煤灰混凝土的強(qiáng)度受粉煤灰的質(zhì)量、取代率與混凝土配合比的影響。粉煤灰主要成分是氧化硅、氧化鐵和不定量的氧化鋁和未燃碳。微量元素有鉀、磷、鈷、硼、錳等。粉煤灰顆粒常成中空球體,粒徑大小和比重不同，大多數(shù)是實心含鐵的混合物。利用粉煤灰的效益是改善混凝土工作度，減少泌水率，減少離析，減少水化熱，減少干收縮，增加抗硫酸鹽性質(zhì)，增加極限抗拉強(qiáng)度，高性能混凝土中使用的粉煤灰一般是超細(xì)粉煤灰。摻入超細(xì)粉煤灰的高性能混凝土常用于大體積混凝土。
砂石等集料的選擇；粗細(xì)集料總量一般占混凝土體積65％～75％，是混凝土的主要組成部分。正確合理選擇骨料，是配制高性能混凝土的基礎(chǔ)。集料含泥量高需水量增加、減弱混凝土性能及容易風(fēng)化、阻礙水泥與骨料的膠結(jié)、妨礙水泥的正常水化，大多數(shù)骨料中都含有各種雜質(zhì)，其中以粘土和石粉及有機(jī)質(zhì)最為常見。它們對混凝土的強(qiáng)度、收縮、徐變、抗?jié)B、抗凍、耐磨等性能等都會產(chǎn)生不利的影響。因此含泥量要低，同時必須考慮粗細(xì)集料的內(nèi)在品質(zhì)，單位體積混凝土中粗集料所占體積及石子最大粒徑這幾項材料指標(biāo)。細(xì)集料；由于圓顆粒外形和光滑表面的細(xì)集料的需水性較小，因而適宜配制高性能混凝土。高性能混凝土的細(xì)集料的最優(yōu)級配主要取決于它對需水性的影響，而不是它的物理壓實性。試驗研究表明，細(xì)度模量低于2．5的細(xì)集料配制的混凝土過于粘稠，不宜澆注密實；而細(xì)度模數(shù)為2．3～3．0的建筑用砂能夠達(dá)到最佳工作性能和抗壓強(qiáng)度。砂的級配對混凝土的早期強(qiáng)度沒有顯著的影響，但影響后期強(qiáng)度的發(fā)展，連續(xù)級配較不連續(xù)級配的細(xì)集料更為有利。粗集料；對于高性能混凝土而言，粗集料的最大粒徑以19～26㎜為宜。一般而言，配制高性能混凝土宜采用較小粒徑的粗集料，這是因為其顆粒周圍的應(yīng)力集中較小，而應(yīng)力集中主要是由于水泥漿體與集料的彈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。這主要是因為碎石的棱角對機(jī)械咬合的增長起了促進(jìn)作用。然而，過多的棱角使需水性增大從而降低了混凝土的工作性能。因此從強(qiáng)度與流動性能綜合方面考慮，理想的粗集料應(yīng)是：干凈、粗糙等徑、有棱角、避免平或長的顆粒。除了機(jī)械咬合，集料與水泥漿體的化學(xué)粘結(jié)也是一個重要因素，因此，集料的礦物特性也很重要，水泥中堿含量應(yīng)不大于0.60﹪，避免發(fā)生堿骨料反應(yīng)。配制高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)采用水洗中砂，砂石質(zhì)量必須滿足《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52-2006要求。
拌合用水的要求；高性能混凝土是以耐久性為主的混凝土，必須具備高的耐久性和體積穩(wěn)定性，配制高性能混凝土配合比應(yīng)采用市政供應(yīng)的自來水拌制高性能混凝土，采用河水或湖水及地下水時應(yīng)符合混凝土拌和用水JGJ 63-2006標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)檢驗合格時再用。混凝土攪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。
[結(jié)術(shù)語] 配制高性能混凝土應(yīng)合理地選擇優(yōu)質(zhì)的原材料。其中關(guān)鍵是選用適合的水泥、化學(xué)外加劑與礦物摻合料。在選用水泥時需注意水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性和與高效減水劑的相容性, 水泥的富余強(qiáng)度要穩(wěn)定?？萍颊撐摹Ａ硗?，集料和拌合用水的質(zhì)量應(yīng)符合《混凝土拌和用水 JGJ63-2006》標(biāo)準(zhǔn)及《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006》，應(yīng)引起注意。配制高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)采用水洗中砂。
參考文獻(xiàn)
［1］普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006
［2］混凝土拌和物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)
[3] 混凝土拌和用水JGJ 63-2006
[4]混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)；房屋工程施工；應(yīng)用
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隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，各種新式的技術(shù)和材料逐漸走進(jìn)了我們的施工項目中，作為建筑施工項目中使用最為廣泛的混凝土材料也不斷的發(fā)生著更新，目前最具代表性的，應(yīng)用最多的莫過于高強(qiáng)高性能混凝土了。
1高強(qiáng)高性能混凝土的特點(diǎn)
1.1高強(qiáng)高性能混凝土的工作性
在常規(guī)混凝土的施工中，混凝土拌合物工作性的好壞是用和易性來表示的；在流態(tài)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輸送過程中,不離析、粘塑性良好、輸送摩擦阻力小、坍落度經(jīng)時損失小的性能。進(jìn)行高性能高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計時，必須考慮混凝土的應(yīng)用條件和施工工藝，合理地選擇混凝土工作性指標(biāo)是設(shè)計出經(jīng)濟(jì)高效優(yōu)質(zhì)的混凝土配合比的重要條件。
1.2高強(qiáng)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環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞的能力。耐久性好的混凝土暴露在使用環(huán)境中應(yīng)能保持其形態(tài)、質(zhì)量和使用功能。但是設(shè)計、施工、選材以及維修等方面的原因,使之不能達(dá)到預(yù)期的使用壽命而過早破壞。影響混凝土耐久性的因素主要有:反復(fù)交替的凍融作用；硫酸鹽、氯鹽、酸、堿等侵蝕性化學(xué)物質(zhì)的存在；機(jī)械磨耗、水流沖刷及氣蝕等造成的磨損；鋼筋的銹蝕；堿-集料反應(yīng)；延遲性鈣礬石的形成（指早期濕熱養(yǎng)護(hù)的預(yù)制構(gòu)件及大斷面高水泥用量的現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生膨脹和開裂）。從工程實踐看，混凝土的耐久性破壞常常是幾種因素綜合作用的結(jié)果。
1.3高強(qiáng)、高性能混凝土的抗?jié)B性能
高強(qiáng)混凝土的滲透系數(shù)極低,因此有著很好的抗?jié)B性。采用雙摻硅灰和高效減水劑的方法,可以配制出強(qiáng)度較高、抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。高性能混凝土的抗?jié)B性能也很好，實驗中制作了三組試件。試驗從水壓為0.1MPa開始,以后每隔8h增加水壓0.1MPa,直至4.3MPa,恒壓8h,無一試件透水,停止試驗后劈開試件測定平均透水高度?；鶞?zhǔn)混凝土透水高度為40.0mm,而摻有硅灰或硅灰和磨細(xì)礦渣復(fù)合摻加的混凝土的透水高度僅為14.0mm和12.5mm,僅為基準(zhǔn)混凝土的35%和31.0%,這表明摻入硅灰或硅灰和磨細(xì)礦渣復(fù)合摻加的高性能混凝土具有很好的抗?jié)B性。
2混凝土拌制
高性能高強(qiáng)混凝土必須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合。將各種組合材料攪拌成分布均勻、顏色一致的混合物。攪拌筒的轉(zhuǎn)動速度，必須按攪拌設(shè)備上標(biāo)出的速度操作。從所有材料進(jìn)攪拌筒到混凝土從攪拌筒排出的最短連續(xù)攪拌時間，應(yīng)符合表1所列要求。當(dāng)采用阻銹劑溶液時，混凝土拌和物的攪拌時間應(yīng)延長1min；采用阻銹劑粉劑時，應(yīng)延長3min。
表1最短連續(xù)攪拌時間
圖1高強(qiáng)混凝土攪拌投料參考程序
拌制高性能高強(qiáng)混凝土可參照圖1所示的投料順序。在下盤材料裝入前，攪拌筒內(nèi)的拌和料應(yīng)全部卸清。攪拌設(shè)備停用超過30min時，應(yīng)將攪拌筒徹底清洗才能重新拌和混凝土。
3混凝土的澆筑
混凝土的分層澆筑厚度不應(yīng)超過表2的規(guī)定。混凝土的運(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時間不得超過150min。
表2混凝土分層澆筑厚度
如未經(jīng)試驗論證，混凝土的入模溫度一般不宜超過28℃并不應(yīng)大于30℃。新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)之間的溫差不大于20℃,混凝土表面的接觸物（如噴涂的養(yǎng)護(hù)劑）與混凝土表面溫度之差不大于15℃。大體積混凝土入模后30min的最大溫升應(yīng)小于30℃，內(nèi)部最高溫度不得高于75℃。
4混凝土的裂縫及預(yù)防
4.1混凝土裂縫產(chǎn)生原因
1)混凝土的自身收縮和干燥收縮?；炷磷陨硎湛s從混凝土的凝結(jié)開始,主要是混凝土凝結(jié)后的前幾天。自身收縮是由于水泥水化造成的,水泥越細(xì)、水泥用量越大、環(huán)境條件越干燥,混凝土的自身收縮越大?；炷恋母稍锸湛s是混凝土凝結(jié)后在干燥的空氣中,因混凝土由表及里持續(xù)失水而引起的,由于混凝土表面收縮大,內(nèi)部收縮小,致使混凝土表面受拉,內(nèi)部受壓,當(dāng)混凝土表面拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時,混凝土將產(chǎn)生裂縫。2)混凝土的塑性收縮?；炷恋乃苄允湛s是混凝土澆灌后至凝結(jié)前產(chǎn)生的收縮。其主要原因也是混凝土表面水分的蒸發(fā)。骨料粒徑越大,混凝土的塑性收縮將越大。3)混凝土的溫度收縮。由于高強(qiáng)、高性能混凝土水泥用量大,水化熱高,混凝土內(nèi)部溫度將升高,由于構(gòu)件非絕熱狀態(tài),混凝土的溫度將降低,混凝土溫度收縮,當(dāng)收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時,混凝土將開裂。
4.2預(yù)防高強(qiáng)高性能混凝土開裂的措施
1)嚴(yán)格選擇原材料。2)通過反復(fù)試驗,優(yōu)化配合比。3)摻加一定量的粉煤灰、混凝土膨脹劑,以補(bǔ)償收縮。4)夏季對骨料、水等進(jìn)行降溫措施,降低混凝土入模溫度。5)對骨料在攪拌前澆水,使骨料飽水,有利于降低混凝土的自身收縮。6)混凝土澆筑后及時覆蓋養(yǎng)護(hù),盡量早拆模板,澆水養(yǎng)護(hù),水溫與混凝土表面溫差不應(yīng)大于15℃,混凝土表面始終濕潤,降低塑性收縮和干燥收縮。7)加強(qiáng)混凝土的測溫,及時采取保護(hù)措施,以利于混凝土的均勻降溫。8)對混凝土板及時澆水并用薄膜覆蓋。9)盡量避免直接使用鋼模板
5混凝土的養(yǎng)護(hù)
高性能高強(qiáng)混凝土澆筑完畢后,必須立即覆蓋養(yǎng)護(hù)或噴灑涂刷養(yǎng)護(hù)劑，以保持混凝土表面濕潤。養(yǎng)護(hù)日期不少于7天。預(yù)應(yīng)力混凝土的養(yǎng)護(hù)期應(yīng)延長至施加預(yù)應(yīng)力為止。預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)的最高溫度應(yīng)不超過60℃。養(yǎng)護(hù)期間，混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5N/mm²之前，不得承受人員、運(yùn)輸工具、模板、支架及腳手架等荷載。
為保證混凝土質(zhì)量，防止混凝土開裂，高強(qiáng)混凝土的入模溫度應(yīng)根據(jù)環(huán)境狀況和構(gòu)件所受的內(nèi)、外約束程度加以限制。養(yǎng)護(hù)期間混凝土的內(nèi)部最高溫度不宜高于75℃，并應(yīng)采取措施使混凝土內(nèi)部與表面的溫度差小于25℃。
結(jié)語與展望
高性能高強(qiáng)混凝土發(fā)展過程中，還有許多難題需進(jìn)一步解決，并對材料與工程技術(shù)的進(jìn)展將起到有力的推動作用。
1）水泥基材料的組成結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系是材料科學(xué)的一個核心問題。為使高性能混凝土的各種性能得以進(jìn)一步提高，必須對材料組成的粒子尺寸、級配、孔結(jié)構(gòu)、集料界面區(qū)結(jié)構(gòu)以及組分間的相互作用、物理力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)的差別等進(jìn)行研究；
2）高效減水劑解決了高性能混凝土的低水膠比和低用水量與工作性之間的矛盾，因而成為高性能混凝土不可缺少的組分。但對高效減水劑與水泥和礦物細(xì)摻料之間、復(fù)合使用外加劑時的幾種外加劑之間的相容性，以及如何更好地發(fā)揮疊加效應(yīng)等問題尚需深入探討。
3）礦物細(xì)摻料不僅有利于提高水泥的水化作用和強(qiáng)度、密實度和工作性，增加粒子密集堆積，減低孔隙率,改善孔結(jié)構(gòu)，而且對抵抗侵蝕和延緩性能退化等都有較大作用。擴(kuò)大穩(wěn)定礦物細(xì)摻料的來源，充分發(fā)揮其有利作用，將有利于擴(kuò)大高性能混凝土的應(yīng)用范圍。為了穩(wěn)定產(chǎn)品性能，方便使用，應(yīng)研究細(xì)摻料的科學(xué)分類和品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為此還應(yīng)對不同礦物細(xì)摻料、不同來源但卻是同種礦物細(xì)摻料的活性進(jìn)行機(jī)理性的研究；
4）復(fù)合超疊加效應(yīng)的研究與應(yīng)用。高性能高強(qiáng)混凝土是一種多組分復(fù)合材料,各組分性能的疊加甚至超疊加效應(yīng)表現(xiàn)得十分明顯。因此，可選用兩種以上礦物細(xì)摻料加上兩種以上外加劑(包括礦物外加劑)同時摻加，以進(jìn)一步改進(jìn)性能和取得某種特性。
參考文獻(xiàn):
[l]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社，1999
[2]馮乃謙編著.高性能混凝土[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1996
關(guān)鍵詞：粉煤灰需水量比，膠砂流動度，凈漿流動度
0.引言
粉煤灰是發(fā)電廠粉煤灰煙道氣體中收集的粉末，因其含有豐富的活性成分而被用于水泥、水泥混凝土中，對降低水泥水化熱、改善混凝土拌合物的和易性、增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性，有著十分重要的意義。
需水量比是體現(xiàn)粉煤灰需水量大小的參數(shù)。由于不同的廠家、不同的煤種、不同的生產(chǎn)工藝，粉煤灰被分成一級、二級和三級；即使同一廠家的粉煤灰也會因批次、品種、成分及細(xì)度不同而導(dǎo)致需水量比的不一樣。目前我們國家測定需水量比的規(guī)范主要有GB1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、GBJ146《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、GB/T18736-2002《高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑》，其試驗方法主要是膠砂法，用水泥凈漿流動度法快速地測定粉煤灰需水量比是本文所探討的話題。
1.規(guī)范所給的關(guān)于測定粉煤灰需水量比的方法
國標(biāo)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005所給的方法：材料：水泥：GSB14-1510強(qiáng)度檢驗用水泥標(biāo)準(zhǔn)樣品；標(biāo)準(zhǔn)砂：符合GB/T17671-1999規(guī)定的0.5～1.0mm的中級砂；水：潔凈的飲用水。配合比見后表1
需水量比計算：
1.1《高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002中所給的關(guān)于“粉煤灰需水量比的測定方法：原材料：水泥:基準(zhǔn)水泥；砂子： 符合GB/T17671規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)砂；水：采用自來水或蒸餾水。配合比見后表2
需水量比計算：
1.2《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146中所給的關(guān)于“粉煤灰需水量比的測定方法：原材料：水泥:硅酸鹽水泥；砂子： ISO標(biāo)準(zhǔn)砂；水：純凈水。配合比見后表3
需水量比計算：
1.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所給方法的討論：
上述三標(biāo)準(zhǔn)，對粉煤灰的需水量比的測定，都給出了詳細(xì)的陳述，但在實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)：㈠國標(biāo)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005所給的方法存在以下不足之處：首先標(biāo)準(zhǔn)砂采用GB/T17671規(guī)定的0.5～1.0mm的中級砂，需要對標(biāo)準(zhǔn)砂進(jìn)行篩分，增加了誤差的引入機(jī)會；其次在實際試驗中，用水量為125ml時并不能使每一種粉煤灰的膠砂流動度達(dá)到130～140mm的范圍；第三，受檢膠砂的流動度達(dá)到130～140mm的范圍需要多次調(diào)整試驗才能夠達(dá)到，試驗繁瑣，使標(biāo)準(zhǔn)砂的使用成本上升。㈡《高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002中所給的關(guān)于“粉煤灰需水量比的測定方法與國標(biāo)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005所給的方法相比只是標(biāo)準(zhǔn)砂不用篩分，減少了誤差引入的機(jī)會，膠砂流動度跳桌跳動次數(shù)為30次。。配比上，基準(zhǔn)膠砂配比也是定水量，用量為225ml，而受檢膠砂的用水量仍需反復(fù)調(diào)整、多次試驗才可得到。 ㈢《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146-90所給的關(guān)于“粉煤灰需水量比的測定方法膠砂流動度跳桌跳動次數(shù)也是為30次。配比上，基準(zhǔn)膠砂、受檢膠砂配比水用量為膠砂流
動度達(dá)到125～135mm時的用水量。
1.4分別依據(jù)上述規(guī)范給定的三種試驗方法測定的同一電廠的粉煤灰需水量比，其試驗結(jié)果比較如下：
從上表數(shù)據(jù)可以看出：三規(guī)范所給的方法測定的流動度數(shù)值相差很大，但是，需水量比卻相差不大。
2.用凈漿流動度測定粉煤灰的需水量比
用凈漿流動度測定粉煤灰的需水量比，原理是受檢凈漿流動度達(dá)到基準(zhǔn)凈漿流動度時，
兩者的用水量之比。。
2.1將粉煤灰看做是一種混凝土外加劑，按照《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003
附錄A中所給的方法來測定粉煤灰的需水量比。原材料：水泥:基準(zhǔn)水泥；水：純凈水。
配合比見上表4
需水量比計算：
試驗所用儀器：水泥凈漿攪拌機(jī)、截錐形圓模（上口內(nèi)徑36mm，下口內(nèi)徑60mm，高60mm）
玻璃板，300mm直尺。
試驗步驟：稱量、攪拌，將攪拌好的凈漿，迅速倒入截圓錐型試模內(nèi)，刮平上口面，
垂直向上提起試模，半分鐘后測定流淌后凈漿相互垂直的兩方向的最大直徑，取平均值作為凈漿流動度值，當(dāng)受檢凈漿達(dá)到基準(zhǔn)凈漿流動度上下5mm時，兩者用水量比即為需水量比。。
2.2參考《公路水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》JTG E30-2005以及《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》
JTJ041-2000附錄G-11的方法，用水泥漿稠度儀也可測定粉煤灰的需水量比。
3.凈漿流動度法與膠砂流動度法測定粉煤灰需水量比的關(guān)系
分別用凈漿流動度法和膠砂法測定的粉煤灰需水量比數(shù)值間的關(guān)系，其試驗結(jié)果如下：
由上表試驗數(shù)據(jù)可以看出，用凈漿流動度測出的流動度數(shù)值及用水量與用國標(biāo)《用于
水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005、《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146以及《高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002中所給的關(guān)于“粉煤灰需水量比的測定方法”雖然不一樣，但需水量比卻相差不大。但不同的粉煤灰需水量比不一樣。
4.結(jié)論
粉煤灰需水量比的測定，在國家規(guī)范中給出了不同的方法，主要為膠砂流動度法，而用凈漿流動度法來測定粉煤灰的需水量比其方法簡單、快速、節(jié)約成本。首先，凈漿流動度法不用標(biāo)準(zhǔn)砂，節(jié)約了原材料。一袋標(biāo)準(zhǔn)砂（1350g）的市場價格按6.5元計算，檢驗一個粉煤灰樣品至少需要標(biāo)準(zhǔn)砂的袋數(shù)見表5。由表5數(shù)據(jù)可知，無論采用哪個規(guī)范，都比凈漿流動度方法增加成本至少20元。其次，凈流動度方法不用標(biāo)準(zhǔn)砂，減少了誤差引入的機(jī)會；第三，凈漿流動度方法測定粉煤灰的需水量比所得結(jié)果與用上述三規(guī)范所得結(jié)果相近，具有可比性。
參考文獻(xiàn)
1、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005
2、《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146
3、《高強(qiáng)、高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2003
4、《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000
關(guān)鍵詞：智能混凝土，自診斷混凝土，自調(diào)節(jié)混凝土，自修復(fù)混凝土
引言
現(xiàn)代材料科學(xué)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，促進(jìn)材料的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，混凝土作為最主要的建筑材料已逐漸向高強(qiáng)、高性能、多功能和智能化發(fā)展。然而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中由于受環(huán)境荷載作用、疲憊效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等各種不利因素的影響，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)失穩(wěn)破壞。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，提高結(jié)構(gòu)的性能，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，就必須對此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時的“健康”監(jiān)測，并及時進(jìn)行調(diào)節(jié)和修復(fù)。因此，研究和開發(fā)具有主動、自動地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)的智能混凝土已成為混凝土發(fā)展的趨勢。
1.智能混凝土的定義
智能材料就是指具有感知環(huán)境（包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境）刺激，對之進(jìn)行分析、處理、判斷，并采取一定的措施進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特征的材料。它能模擬生命系統(tǒng)，同時具有感知和激勵雙重功能，能對外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動作出適時的靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)壽命等功能。論文參考。
2.智能混凝土的分類
2.1 自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。由于普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能,所以需要在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料使得混凝土具有自感應(yīng)功能。目前常用的復(fù)合材料是碳類、金屬類和光纖等。
1） 碳纖維混凝土
碳纖維是有機(jī)纖維在惰性氣氛中經(jīng)高溫碳化而成的纖維狀的碳化合物，具有重量輕、高強(qiáng)度，抗疲勞和阻尼特性好，耐高溫，耐腐蝕以及良好的導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)。在水泥基材中添加少量的碳纖維，可以顯著增強(qiáng)其力學(xué)性能，改善其電學(xué)性能。碳纖維混凝土材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對應(yīng)的，利用這一原理生產(chǎn)的混凝土，通過阻抗和載重之間的關(guān)系可確定公路上車輛的方位、重量和速度等參數(shù)，為交通管理的智能化提供了材料基礎(chǔ)。另外碳纖維混凝土除具有壓敏性外 ,還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（ 溫阻性） 及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會產(chǎn)生電位差的熱電性效應(yīng)。利用纖維混凝土的這種溫阻現(xiàn)象可以實現(xiàn)對大體積混凝土的溫度自監(jiān)控，將來有望應(yīng)用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的混凝土結(jié)構(gòu)中。論文參考。
2）光纖維混凝土
光纖維混凝土，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋入纖維傳感器或其陣列，探測混凝土在碳化以及受載過程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變變化，并對由于損傷進(jìn)行實時監(jiān)測。當(dāng)光纖維混凝土結(jié)構(gòu)因受力或溫度變化產(chǎn)生變形和裂縫時 ,埋在混凝土中的光纖就會相應(yīng)的產(chǎn)生變形 ,從而導(dǎo)致通過光纖的光的光波量發(fā)生變化，通過對光纖中反射光的信息進(jìn)行分析 ,可以對裂縫進(jìn)行定位。光纖維混凝土已經(jīng)應(yīng)用到實際中，如重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測和蕪湖長江大橋長期監(jiān)測與安全評估系統(tǒng)等。
3）納米混凝土
納米混凝土是將某各納米材料添加到普通混凝土中，從而使混凝土一種具有優(yōu)異綜合性能和特殊功能的智能復(fù)合材料。納米材料比表面積大，因而容易極易團(tuán)聚，有利于發(fā)揮其特殊的改性作用，但與此同時納米混凝土中易產(chǎn)生薄弱區(qū)，不利于混凝土的性能。因此，納米材料的粒徑大小應(yīng)適中，制備時應(yīng)做好控制使得其在基體中的均勻分布。納米混凝土具有應(yīng)變感知性能，其機(jī)理可以基于隧道效應(yīng)理論（由微觀粒子波動性所確定的量子效應(yīng)）來解釋，混凝土內(nèi)微小的應(yīng)變就可導(dǎo)致較大的電阻變化。實驗表明對于摻納米微粒的從接觸導(dǎo)電理論和碳纖維的特性對其進(jìn)行智能砂漿的水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)均勻、質(zhì)地密實、結(jié)合緊密、沒有明顯的結(jié)晶體、水泥石的微觀結(jié)構(gòu)得到改善，故提高了混凝土的力學(xué)性能。
2.2 自調(diào)節(jié)混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外,人們還希望它在受臺風(fēng)、地震等自然災(zāi)害期間 ,能夠調(diào)整承載能力、減緩結(jié)構(gòu)振動。由于混凝土本身屬于惰性材料，必須復(fù)合具有驅(qū)動功能的組件材料,才達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的。這種材料通常具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能。如形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。
1)形狀記憶合金
形狀記憶合金（SME）具有形狀記憶效應(yīng)。論文參考。形成記憶合金通常由兩種以后金屬合成，當(dāng)合金在高溫時發(fā)生定形，冷卻后存有殘余形變。再次加熱時，殘余形變消失，合金恢復(fù)到高溫時所具有的形狀。這就像合金記憶了高溫狀態(tài)的形狀一樣。將記憶合金埋入混凝土中, 利用形狀記憶合金對溫度的敏感性以及在不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能, 使得混凝土結(jié)構(gòu)在受到異常荷載干擾時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生重分布, 從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
2）電流變體
電流變體（ERF） 也叫電場致流變體 。它是一種可通過外界電場作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場的作用下, 電流變體可于迅速組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠, 當(dāng)外界電場撤去時,其可恢復(fù)其流變狀態(tài)。在混凝土中加入電流變體, 當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到臺風(fēng)、地震襲擊時，混凝土土通過自動調(diào)整其內(nèi)部的流變特性, 改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性，從而達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動，提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。
3.3 自修復(fù)混凝土
自修復(fù)混凝土是一種具有感知和修復(fù)性能的混凝土。自修復(fù)混凝土模仿生物機(jī)體受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理，采有修膠粘劑和混凝土材料相復(fù)合的方法，對材料的損傷具自修復(fù)和再生功能。據(jù)此國內(nèi)外學(xué)者們提出具有自修復(fù)行為的智能材料模型，即在材料的基體中布有許多細(xì)小纖維管道，管道中裝有可流動的物質(zhì)（類似血管）——修復(fù)物質(zhì)（類似血液）。當(dāng)材料在外界各種因素的作用下,基體發(fā)生開裂，纖維管道發(fā)生破裂，其內(nèi)修復(fù)物質(zhì)流至裂縫處，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而實現(xiàn)自動粘聚愈合，提高開裂部分的強(qiáng)度，起到抑制開裂和修復(fù)材料的作用。1997年南京航空航天大學(xué)研究出就利用形狀記憶合金和液芯光纖對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的損傷進(jìn)行自診斷、自修復(fù)。
3.研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
目前所研究的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土還只是智能混凝土研究的初級階段 ,它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，有人也它們稱之為機(jī)敏混凝土。目前人們正致力于將兩種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。在實際工程中仍存在著許多的問題需要解決。如對于自診斷混凝土，目前所制作的傳感器初始電阻率和應(yīng)變感知性能存在一定的離散性，將影響對于小應(yīng)變測量的準(zhǔn)確性。對于自修復(fù)混凝土，其結(jié)構(gòu)耐久性與混凝土的斷裂匹配的相容性、多次可愈合性、分布特性以及愈合的可靠性和可行性等一系列問題研究尚不完全。此外對于混凝土智能化所會帶來負(fù)作用，如復(fù)合的材料對混凝土強(qiáng)度、耐久性等的影響。因此實際工作中，對自能混凝土的利用應(yīng)綜合考慮各種因素
參考文獻(xiàn)
1.李化建 ,蓋國勝等.智能混凝土.清華大學(xué)材料系粉體研究室, 2002 01
2. 劉鵬 ,賈平等.自修復(fù)混凝土研究進(jìn)展.濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2006 04
3. 朱鈞,邢曉潔. 混凝土智能化發(fā)展方向. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2008 10
4. 劉中輝 ,方崎琦. 碳纖維智能混凝土的研究現(xiàn)狀與展望. 浙江建筑.2008 06
關(guān)鍵詞：混凝土； 加固方法； 優(yōu)缺點(diǎn)； 工程應(yīng)用
1引言
混凝土加固作為一門新興學(xué)科，主要研究由于施工質(zhì)量不滿足設(shè)計和規(guī)范要求，以及建筑功能的改變等原因，需要對原有的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固、改造、維護(hù)，以提高其使用性能。尤其是近幾年來，新材料、新成果、新技術(shù)在加固領(lǐng)域的應(yīng)用，加固方法也越來越多，現(xiàn)將結(jié)構(gòu)幾種傳統(tǒng)的及新型的加固方法介紹如下。
2 傳統(tǒng)的加固方法
2.1 增大截面加固法
2.1.1 施工工藝
增大截面加固法，也可稱為外包混凝土加固法，它通過增大構(gòu)件的截面面積和配筋來提高構(gòu)件的承載力、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性。該方法施工工藝簡單，使用面廣，可廣泛用于梁、板、柱、墻、基礎(chǔ)、屋架等混凝土構(gòu)件的加固[1]。
2.1.2 加固形式
根據(jù)構(gòu)件受力特點(diǎn)和加固目的，構(gòu)件幾何尺寸，便于施工等要求可設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)或三側(cè)的加固方法和四面包套的加固方法。
2.1.3 工程應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)
增大截面的特點(diǎn)是，在設(shè)計構(gòu)造方面必須注意解決好新加部分與原有部分的整體工作，及共同受力問題。加固結(jié)構(gòu)在受力過程中，結(jié)合面會出現(xiàn)拉壓彎剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中主要是拉力和剪力。這種方法要求的現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時間較長，對生產(chǎn)和生活有一定影響，且構(gòu)件的截面增大后對結(jié)構(gòu)外觀和房屋凈空也有一定影響，固在采用時應(yīng)充分考慮其局限性及使用效果。下圖1為工程中柱子增大截面加固法。
2.2 外粘型鋼加固法
2.2.1 施工工藝
外粘型鋼加固法是在鋼筋混凝土梁、柱四周包表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高構(gòu)件承載力的一種加固方法[2]
2.2.2 加固形式
粘貼法和加固形式有受壓區(qū)粘鋼加固、正截面粘鋼加固、梁端增設(shè)U形箍板錨固、柱粘鋼加固。
2.2.3 作用原理
通過結(jié)構(gòu)膠高性能的粘結(jié)強(qiáng)度將鋼板牢固地粘貼在混凝土構(gòu)件表面，使其成為整體共同受力，兩者的變形協(xié)調(diào)是利用結(jié)構(gòu)膠的剪力傳遞。由于鋼板粘結(jié)的邊緣不均勻扯離強(qiáng)度與剝離強(qiáng)度低， 造成鋼板與混凝土構(gòu)件粘結(jié)的縱向端頭首先發(fā)生剝離破壞，從而導(dǎo)致鋼板粘結(jié)失效。為避免這種情況的發(fā)生，端頭增設(shè)錨栓或“U”形箍板或壓條是必要的構(gòu)造措施。如圖2所示。
2.2.4 工程應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)
該方法適用于對鋼筋混凝土構(gòu)件受彎，斜截面受剪、受壓和受拉構(gòu)件的加固，不適用于素混凝土構(gòu)件。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件截面尺寸增加不多，增加原構(gòu)件的重量也較小，基本不影響結(jié)構(gòu)外形。而構(gòu)件承載力可大幅度提高。但在打磨混凝土表面時，粉塵和噪聲很大，且需在表面進(jìn)行防銹處理[3]。
采用外粘型鋼加固混凝土構(gòu)件時，應(yīng)采用具有防腐蝕性和防火性能的飾面材料加以保護(hù)，提高其耐久性。圖3為梁底板粘鋼加固。
2.3 植筋技術(shù)
2.3.1 施工工藝
采用結(jié)構(gòu)膠粘劑或水泥基材料，將鋼筋或全螺紋螺桿錨固于混凝土基材中。植筋主要用于連接原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件與新增構(gòu)件，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的存在增加了被植鋼筋抗滑移能力和傳力的性能，保證了新舊構(gòu)件連接的可靠性。因此，植筋技術(shù)不適用于素混凝土結(jié)構(gòu)及配筋率低的結(jié)構(gòu)。
2.3.2 作用原理
植筋的錨固受力，首先是鋼筋的肋與周圍膠粘劑互相咬合和分子間的作用，在鋼筋兩肋之間，還發(fā)揮的粘結(jié)作用由下述應(yīng)力的組合；沿鋼筋表面的附著力而產(chǎn)生的剪應(yīng)力；對肋條側(cè)面的壓應(yīng)力；作用在相鄰兩肋條之間膠粘劑圓柱面上的剪應(yīng)力。鋼筋的受力通過膠粘劑與混凝土間分子間的作用和機(jī)械作用傳給混凝土[5]。
2.4 體外預(yù)應(yīng)力加固
2.4.1 施工工藝及優(yōu)缺點(diǎn)
它是后張預(yù)應(yīng)力體系的一個分支，這種加固
方法是沿結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，通過合適的預(yù)應(yīng)力值，以及改善原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形狀態(tài)，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，從而達(dá)到加固的目的。預(yù)應(yīng)力加固法沒有應(yīng)力滯后的缺陷，施工方便，造價較低。由于預(yù)應(yīng)力束布置在結(jié)構(gòu)體外，因此需要考慮材料的耐久性，防火、防銹措施
2.4.2 構(gòu)件張拉形式及特點(diǎn)
該方法是一種主動加固方法，它不但能通過合適的預(yù)應(yīng)力值，使原構(gòu)件的受力性質(zhì)得到改版或受力大小得到調(diào)整，增加結(jié)構(gòu)的抗彎或抗剪承載能力，同時，還可減小梁的撓度和縮小原構(gòu)件的裂縫寬度。
3 新型的加固方法
3.1FRP復(fù)合材加固
3.1.1 加固材料
高強(qiáng)度纖維片材是指有碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維，按一定的規(guī)則排列組成的纖維織物。補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)時，在施工現(xiàn)場采用現(xiàn)場手糊工藝，用浸漬樹脂將高強(qiáng)度纖維片材粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面上，固化后形成具有纖維增強(qiáng)效應(yīng)的復(fù)合材料（或復(fù)合材），簡稱FRP。采用碳纖維的稱為CFRP，采用玻璃纖維的稱為GFRP,采用芳綸纖維的稱為AFRP。表1中列舉了幾種纖維材料的力學(xué)性能。
表1纖維材料的主要力學(xué)性能
3.1.3 作用原理
粘結(jié)作用原理：其復(fù)合材料中高強(qiáng)度的纖維片材，即基體材料主要是承受和在，限制微裂縫的擴(kuò)展；膠粘劑，即增強(qiáng)材料主要是固定纖維的位置，承受應(yīng)力并將應(yīng)力傳遞給纖維?；炷两Y(jié)構(gòu)表面粘貼纖維復(fù)合材料，形成復(fù)合體結(jié)構(gòu)，以此提高構(gòu)件的抗拉能力或約束力，達(dá)到加固的目的。
3.1.4 工程應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)
FRP材料最顯著的優(yōu)點(diǎn)是具有高比強(qiáng)度，即輕質(zhì)高強(qiáng)和良好的耐腐蝕性，適用于對鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓和受拉構(gòu)件的加固。不適用于素混凝土構(gòu)件和縱向受力鋼筋配筋率低于規(guī)定的最小配筋率的構(gòu)件加固[4]。
粘貼纖維復(fù)合材料質(zhì)量輕且薄粘貼后每平方米重量不到1.0千克（包括樹脂重量），一層粘貼后厚度僅為1mm，施工簡便，快速，不增加原結(jié)構(gòu)重量和影響外形，但打磨混凝土表面時，粉塵和噪聲很大。脆性較大，沖擊，剪切強(qiáng)度低，耐高溫和耐火性能差。尤其是碳纖維加固法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中，圖5為外貼碳纖維布加固法在工程中的應(yīng)用。
3.2 內(nèi)嵌筋材加固
近幾年來，表層嵌貼加固法（Near Surface Mounted，簡稱NSM）成為國內(nèi)外比較流行的一種加固方法。內(nèi)嵌法即在需加固的構(gòu)件表面開槽（混凝土保護(hù)層內(nèi)），將FRP筋或板條嵌入其中，利用粘結(jié)劑使其與構(gòu)件結(jié)合緊密，從而提高構(gòu)件抗彎或抗剪承載力的加固方法[5]。內(nèi)嵌法在歐洲應(yīng)用于加固混凝土梁最早可追溯到20世紀(jì)50年代[6]，這是一種很有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)。
由于FRP和膠粘劑主要處于構(gòu)件內(nèi)部，故能有效地抵抗火災(zāi)的高溫作用、避免車輪和重物的直接輾壓和沖擊，尤其適合于橋面板和樓面板負(fù)彎矩區(qū)域的加固。國內(nèi)河南理工大學(xué)的曾憲桃[7]已經(jīng)率先進(jìn)行了研究。通過內(nèi)嵌碳纖維板條的31根梁進(jìn)行靜力加載試驗，研究加固后梁的抗彎性能，承載力、變形、裂縫發(fā)展等，結(jié)果表明內(nèi)嵌筋材能有效提高梁的開裂荷載，抗彎承載力也有很大提高。
3.3 高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)加固法
高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)――滲透性聚合物砂漿加固技術(shù)是一項新型的加固技術(shù)，簡稱為高強(qiáng)鋼絞線加固技術(shù)。其主要的加固材料為高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)、滲透性聚合物砂漿、界面劑及固定銷。高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)是由高強(qiáng)不銹鋼絞線編織而成的網(wǎng)狀材料，具有強(qiáng)度高，不生銹，運(yùn)輸及施工方便等優(yōu)點(diǎn)。滲透性聚合物砂漿為無機(jī)材料，具有良好的粘結(jié)性能和耐久性能，同時這種材料在耐火和耐高溫方面具有優(yōu)越的性能。
應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固時，高強(qiáng)鋼絞線加固技術(shù)可以提高混凝土梁、板的抗彎和抗剪承載力，提高梁、板的抗彎剛度，對混凝土梁、板構(gòu)件的裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展有明顯的抑制作用。
3 結(jié)論與展望
3.1 結(jié)論
通過文中我們介紹的增大截面法、外包型鋼加固法等傳統(tǒng)的加固方法及FRP復(fù)合材加固法、內(nèi)嵌加固等新型加固方法的原理及工程上的應(yīng)用等，從中可以得到以下結(jié)論：
（1）傳統(tǒng)的加固方法自重大，新加固的材料存在嚴(yán)重的應(yīng)力滯后問題；對建筑物的使用功能、美觀造成很大影響；抗腐蝕性能差；施工復(fù)雜且周期較長，效率低，會影響到正常的工作和生活，社會效益差。
（2）碳纖維加固具有較好的，耐熱、耐寒及耐久性，且外貼碳纖維布加固法施工簡便，不受形狀限制，易貼附，目前已經(jīng)成為國際上比較流行的建筑加固方法。
（3）內(nèi)嵌筋材加固因其能有效提高梁的承載力、減小梁的撓度也稱為一種有效的加固方法。
3.2 展望
論文關(guān)鍵詞：高層概況發(fā)展體系施工
論文摘要：本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，通過對國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國產(chǎn)化問題的調(diào)研，分析了在鋼材、設(shè)計、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題，為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生，在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計建造可說是同步前進(jìn)。
超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平，也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。來源于/
一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設(shè)計和施工中積累了不少經(jīng)驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
1、鋼材的國產(chǎn)化
國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-94)又前進(jìn)了一步，其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計國產(chǎn)化
截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60余幢，按其結(jié)構(gòu)類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計表明，目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國對混合結(jié)構(gòu)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行專項論證或試驗研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點(diǎn)》，對加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分兩個階段，即設(shè)計圖階段和施工詳圖階段?，F(xiàn)在有的設(shè)計院完全采取國外設(shè)計模式，無構(gòu)件圖、節(jié)點(diǎn)圖和鋼材表等，對工程招投標(biāo)和施工詳圖設(shè)計帶來不便。因此，建議有關(guān)部門對此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計問題，國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節(jié)點(diǎn)塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點(diǎn)的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低，在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點(diǎn)的減震消能體系方面，國際上研究和應(yīng)用較多，國內(nèi)應(yīng)加快進(jìn)行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗收標(biāo)準(zhǔn)。
100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節(jié)鋼柱應(yīng)編號予以區(qū)別，正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式：
(1)按相對標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。
(2)按設(shè)計標(biāo)高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。
框架梁應(yīng)按設(shè)計編號正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接連接，目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣，先一端點(diǎn)焊定位，再焊另一端。
論文摘要：泡沫混凝土是利用物理方法制備泡沫，再將泡沫加入到膠凝材料、粉煤灰、填料、水及各種外加劑組成的料漿中，經(jīng)攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的多孔輕質(zhì)材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉孔隙，所以有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火及隔音的性能。現(xiàn)如今泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。
泡沫混凝土是一種內(nèi)部含有大量細(xì)小、封閉、均勻分布?xì)饪椎亩嗫仔圆牧希哂休p質(zhì)高強(qiáng)、隔熱保溫、防火隔音、抗水減震等特性。普遍應(yīng)用于高層建筑墻體制作、保溫和襯墊等工程中。
一、泡沫混凝土的簡要介紹
泡沫混凝土是利用物理方法制備泡沫，再將泡沫加入到膠凝材料、粉煤灰、填料、水及各種外加劑組成的料漿中，經(jīng)攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的多孔輕質(zhì)材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉孔隙，所以有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火及隔音的性能。
泡沫混凝土的制作方式分為兩種：一種是現(xiàn)場制備，就是現(xiàn)澆，也可以集中制備，用混凝土罐車長距離送到現(xiàn)場澆注；另一種是在工廠預(yù)制成各種建筑構(gòu)件及制品，再用于建筑物的施工。
泡沫混凝土可應(yīng)用于保溫隔熱的現(xiàn)澆混凝土墻體及工廠預(yù)制的輕質(zhì)隔墻板和砌塊，泡沫混凝土還可用于建筑物補(bǔ)償?shù)牡鼗芭菽炷恋孛妗⑽菝?、回填及隔聲層與保護(hù)層。
在建筑工程中，建筑物墻體各部分由于自重的不同，在施工過程中產(chǎn)生的自由沉降差，設(shè)計要求在建筑物自重較低的部分，其基礎(chǔ)須填軟材料作為補(bǔ)償?shù)鼗褂?，而且必須滿足以下幾個條件：
1、本身的成塑性較好，能準(zhǔn)確控制厚度；
2、材料的強(qiáng)度能嚴(yán)格控制在設(shè)計的范圍中；
3、有足夠的壓縮量。
二、泡沫混凝土的特性
泡沫混凝土通常是用機(jī)械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的一種多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙，使其具有下列良好的物理力學(xué)性能。
1、輕質(zhì)
泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200kg/m3，近年來，密度為160kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應(yīng)用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內(nèi)外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結(jié)構(gòu)中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可達(dá)結(jié)構(gòu)物總重的30%-40%。而且，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高構(gòu)件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
2、保溫隔熱性能好
由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細(xì)小孔隙，因此具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。通常密度等級在300-1200kg/m3范圍的泡沫混凝土，導(dǎo)熱系數(shù)在0.08-0.3w/(m·K)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。
3、隔音耐火性能好
泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機(jī)材料，不會燃燒，從而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
4、其它性能
泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強(qiáng)，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
三、我國泡沫混凝土在建筑工程中的應(yīng)用分析
近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于節(jié)能墻體材料中，在其它方面也獲得了應(yīng)用。目前，泡沫混凝土在我國的應(yīng)用情況如下。
1、泡沫混凝土砌塊
泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應(yīng)用量最大的一種材料。在我國南方地區(qū)，一般用密度等級為900-1200kg/m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結(jié)構(gòu)的填充墻，主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)。哈爾濱建筑大學(xué)研制了聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊，并用于城市樓房建設(shè)。此種砌塊是以聚苯乙烯泡沫塑料作為骨料，水泥和粉煤灰作膠凝材料，加入少量外加劑，經(jīng)攪拌、成型和自然養(yǎng)護(hù)而成，其規(guī)格為200×200×200mm，可用于內(nèi)、外非承重墻體材料，也可用于屋面保溫材料。2、泡沫混凝土輕質(zhì)墻板
目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是GRC輕質(zhì)墻板，由于其原料價格較高，影響了其推廣應(yīng)用。中國建筑材料科學(xué)研究院采用GRC隔墻板生產(chǎn)工藝結(jié)合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果，開發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質(zhì)墻板的生產(chǎn)技術(shù)，并得到了應(yīng)用。
3、泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗?/p>
現(xiàn)代建筑設(shè)計與施工越來越重視建筑物在施工過程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同，在施工過程中將產(chǎn)生自由沉降差，在建筑物設(shè)計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎(chǔ)須填軟材料，作為補(bǔ)償?shù)鼗褂?。泡沫混凝土能較好地滿足補(bǔ)償?shù)鼗牧系囊蟆?/p>
4、用作擋土墻
主要用作港口的巖墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可降低垂直載荷，也減少了對岸墻的側(cè)向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結(jié)性能良好的剛性體，它并不沿周邊對岸墻施加側(cè)向壓力，沉降降低了，維修費(fèi)用隨之減少，從而節(jié)省很多開支。
泡沫混凝土也可用來增進(jìn)路堤邊坡的穩(wěn)定性，用它取代邊坡的部分土壤，由于減輕了質(zhì)量，從而就降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
5、作夾芯構(gòu)件
在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件時可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯，使其具有輕質(zhì)高強(qiáng)隔熱的良好性能。通常采用密度為400-600kg/m3的泡沫混凝土。
6、用作復(fù)合墻板
用泡沫混凝土制作成各種輕質(zhì)板材，在框架結(jié)構(gòu)中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復(fù)合墻板，泡沫混凝土的密度通常為600kg/m3左右。
7、管線回填
地下廢棄的油柜、管線（內(nèi)裝粗油、化學(xué)品）、污水管及其它空穴容易導(dǎo)致火災(zāi)或塌方，采用泡沫混凝土回填可解決這些后患，費(fèi)用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位，一般為600-1100kg/m3。
8、貧混凝土填層
由于使用可彎曲的軟管，泡沫混凝土具有很大的工作度及適應(yīng)性，因此它經(jīng)常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高，采用密度為1200kg/m3左右的貧混凝土填層，平均厚度為0.05m；如對隔熱性要求很高，則采用密度為500kg/m3的貧混凝土填層，平均厚度為0.1-0.2m。
9、屋面邊坡
泡沫混凝土用于屋面邊坡，具有重量輕、施工速度快、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。坡度一般為10mm/m，厚度為0.03-0.2m，采用密度為800-1200kg/m3的泡沫混凝土。
10、儲罐底腳的支撐