绿色高性能混凝土研究及应用进展综述
广州大学
高等钢筋混凝土
结业论文
题目：绿色高性能混凝土研究与应用进展
学生：王康
学号：0 6 1 1 4 2 2 6
学院：土木工程学院
专业班级：防灾减灾工程及防护工程06 级
绿色高性能混凝土研究与应用进展
王康
摘要：在21世纪，人与自然必须和谐相处。为了实现可持续发展，我们必须发展绿色高性能混凝土，因为它是混凝土目前和未来的发展方向。介绍了绿色高性能混凝土的基本概念、优越性能、实现途径等。总结了绿色高性能混凝土在工程应用中的现状，分析了该领域存在的问题，总结了本领域的研究理念。
关键词：绿色高性能混凝土、生态环境；
STUDY ON AND APPLICATION OF
GREEN HIGH PERFORMANCE CONCRETE
Wang kang
Abstract: People must be harmonious to get along with the nature in the 21st century. In order to realize the sustainable development, we must develop Green High Performance Concrete because that it is the trend of concrete development at present and future. In this paper, the concept, the excellent performance and the way of realizing the GHPC were presented. The present statuses of the engineering application of GHPC were reviewed. The problems of GHPC were analyzed. The principles of research on the GHPC were summed up.
Key words:Green High Performance Concrete、environment;
0混凝土的发展方向
中国自改革开放以来，国家建设日新月异，取得了举世瞩目的成就。但经济高速发展是一把双刃剑，我们为经济发展而欢呼的同时，也要看到它所带来的一系列问题。资源短缺与环境污染日益成为制约我国经济发展的瓶颈。水泥工业亦是如此：水泥生产过程中资源和能源消耗量大,对环境的污染严重。我国是世界水泥生产第一大国,每年排出CO2近4亿t、SO260万t、NOx100万t、粉尘2000万t左右，严重的破坏了生态环境。[1]进入21世纪以来，国家政府提出坚持科学发展观，构建和谐社会。为了实现水泥工业的可持续发展, 许多学者做了大量的科学研究：
为了实现城市垃圾的再次利用，有学者对生态混凝土进行了研究，并认为是以后混凝土的发展方向。冯乃谦教授指出生态水泥(Eco-cement)是以生态环境(Ecology)与水泥(Cement)的合成语而命名的，它是一种新型的波特兰水泥。这种水泥以城市垃圾烧却灰和下水道污泥为主要原料，经过处理、配料，并通过严格的生产管理而制成的工业制品，从而把生活垃圾和工业废弃物变成了一种有用的建设资源。再生利用是生态水泥的特征。[2] 为了更好的处理废弃混凝土，实现混凝土的循环利用。有学者提出了再生混凝土的概念：再生混凝土是将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料配制的混凝土。[3]
随着经济的发展，人们的环保意识逐渐增强。环境混凝土[4]、环保型混凝土[5]等概念先后出现。
吴中伟院士提出绿色高性能混凝土是混凝土（GHPC）的发展方向。[6]国外学者Aitcin 提出21世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业，他预言21世纪的混凝土发展方向是绿色高性能混凝土。[7]
1绿色高性能混凝土的基本概念
世界环境组织提出广义“绿色”概念，其三大含义为：节约资源、能源；不破坏环境，
更应有利于环境；可持续发展，既可满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。
最早提出绿色高性能混凝土概念的是吴中伟院士，他指出混凝土能否长期作为最大宗的建筑结构材料，关键在于能否成为绿色材料。GHPC是混凝土的发展方向，以后混凝土都应成为GHPC，亦即都将是绿色混凝土。[8]
同济大学孙振平等学者提出符合以下条件的HPC才真正能称得上是GHPC：
所使用的水泥必须为绿色水泥(简称GC)；砂石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提；最大限量地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”—－CO2,SO2和NO x等气体，以保护环境；更多地掺加经加工处理的工农业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性；大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物；集中搅拌混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水,并加强对废料、废水的循环使用；发挥HPC的优势，通过提高强度，减小结构截面积或结构体体积，减少混凝土用量，从而节约水泥和砂、石的用量；通过改善施工性来减小浇筑密实能耗，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用；对大量拆除废弃的混凝土进行循环利用，发展再生混凝土。[9]
2 绿色高性能混凝土的优越性能
绿色高性能混凝土作为21世纪混凝土的发展方向具有以下优异性能：
2.1免振自密实
日本学者认为[10]，为了提高混凝土结构物的可靠性，不受混凝土浇注时施工工艺的影响，必须发展免振自密实混凝土。这种混凝土在施工浇注时不仅节省人力，而且不需要振动成型，既解决了过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积混凝土施工的问题，又解决了高、深施工、水下施工等特殊要求混凝土浇注技术难题，同时消除了噪音，提高了施工速度和质量。免振自密实GHPC拌合物具有很高的流动性，可以自流平而充满模型，并且不泌水、不离析，成型后质量均匀，不会产生普通混凝土那样由于振捣不当而造成的蜂窝、麻面和内部空洞等质量缺陷。
2.2优良的工作性
GHPC因其原材料颗粒级配良好，加水量适宜，配合比合理，使用了高效外加剂(减水率高达20%-30%)，掺加了足够量矿物细掺料(如粉煤灰等)来改善粒子级配，从而具有以下的优良性能：良好的流动性，有利于输送和播料(以坍落度计可高到20cm以上)；良好的充填性，能填充密布的钢筋间隙和模板的角隅；良好的黏聚性，各组分不分离、不泌水，并能粘裹钢筋和预埋件。
2. 3高耐久性
GHPC的结构决定了其高耐久性，能有效地抵抗如下因素引起的破坏力：冻融循环作用、钢筋锈蚀作用、碳酸盐化的作用、淡水溶蚀作用、盐类侵蚀作用、碱集料反应、酸碱腐蚀作用、冲击，磨损等机械破坏作用等。
2. 4体积稳定性
保证大体积混凝土稳定性的关键因素是具有高的弹性模量，低的干缩、徐变与温度变形。用天然材料虽然不难生产出强度60－100Mpa的混凝土，但弹性模量不能与强度成比例增加。常规混凝土的弹性模量是20－25GPa，而采用适宜材料与配合比的GHPC弹性模量可以达到40－45 GPa。一般混凝土的徐变与干缩变形常高达0. 08%，而GHPC通过降低混凝土中水泥浆的含量，采用高弹性模量、高强度粗骨料以及合理的配合比，可使混凝土干缩值低于0. 04%。[11]
2. 5长久的使用寿命
据清华大学赵铁军、童良等学者的研究成果显示[12][13]，GHPC可保证下列安全使用期(以混凝土材质变化为主要因素)：
正常环境中：200年；重要建筑物在不利环境中：100年(英国海港―油田平台、明石大桥)；特殊用途：300年(法国核废料贮罐设计)；钢筋混凝土预期可能：500年(日本正在研究中，完全可能)。
2. 6显著的经济效益、环保效益、社会效益
2.6.1更多地节约熟料水泥,减少环境污染
2.6.2更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料
更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料对改善环境，节约土地与石灰石资源，节约能源，效果十分明显。
2.6.3更大地发挥高性能优势,减少水泥和混凝土的用量
利用HPC的高强早强来减小截面，降低自重，节省模板与工时，在高层建筑与大跨桥梁中已收到很大效益；减少材料生产与运输能耗，保证和延长安全使用期，经济效益更大；减少水泥与混凝土的用量是从根本上减少环境负担。[6]
3 绿色高性能混凝土的实现途径
发展绿色水泥应采取的几个措施：
为尽快使我国水泥生产迈上“绿色化”轨道,应从以下几个方面着手:
3.1开源节流
降低水泥用量, 进一步开拓原材料资源，加大原材料资源地质勘探工作的力度，摸清原料资源的储量、品位和分布情况，与此同时，还要研究开发除石灰石和粘土以外的其它钙质和硅质原料[14]，使用海砂、再生骨料等多种代用骨料，保护自然资源。
3.2减少能耗
采取一切技术措施，尽可能节约水泥生产中的能耗。目前我国每生产1 t水泥熟料平均约消耗152 kg标准煤，而世界先进水平为105 kg。如果我国的节能技术提高到世界先进水平，按年产3亿t水泥熟料计算，则每年仅水泥生产中就可节约标准煤1310万t。实现这一目标,必须创建新型干法生产线，提高煤炭利用效率并完善现有的粉磨设备[15]。
3.3.加大对其它工农业排放废物循环利用的力度
3.3.1用可燃废物作燃料
在垃圾焚烧厂焚烧工业垃圾不仅污染环境，而且浪费了热能，如果将可燃垃圾用作水泥熟料的有效燃料，将十分有益。
3.3.2将活性硅含量较高的废渣用作混合材
可作为水泥混合材的工农业固体废物除了熟知的粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰和稻壳灰外，还有其它如磷渣、电石渣和钢渣等，石灰石、沸石和烧粘土等也常被用作掺合料。
3.3.
4.更严格地限制粉尘的排放
我国目前水泥工业控制粉尘排放量的水平还相当低，只相当于发达国家五六十年代的水平，情况十分令人担忧。应尽快加装有效的吸尘设备并加强操作管理，将粉尘排放量降低到50 mg/m3以下甚至接近于零。
3.3.5.大力推广散装水泥
散装水泥避免使用包装纸袋或塑料袋，防止了水泥袋拆用后造成的废弃物对环境的二次污染；采用散装水泥同时也为混凝土生产中采用机械化自动上料、自动称量、减少浪费和污染提供了一定保证。
3.3.6使用绿色混凝土外加剂，防止室内环境污染，保护人体健康
3.3.7提高混凝土结构的安全使用寿命，减少因修补或拆除旧混凝土结构物造成的浪费
3.3.8大力推广预拌混凝土，减少环境污染
因此，水泥生产企业应尽快转化观念，在现存立窑的基础上加快窑体改型，从燃料、收尘、工业废渣利用、废气循环利用等几个方面找突破口，生产出绿色含量高、品种齐全、质量上乘的水泥，这是对GHPC在原材料方面的重要保证之一。[9][16]
4绿色高性能混凝土的应用
绿色高性能混凝土可分为两类：减轻环境负荷型混凝土、生态友好型混凝土。
4.1减轻环境负荷型混凝土
所谓减轻环境负荷型混凝土，是指在混凝土的生产、使用直到解体全过程中，能够减轻给地球环境造成的负担。常见的此类混凝土如下：
使用免烧水泥、混合材料的混凝土、利废环保型混凝土、免振自密实混凝土、高耐久性混凝土、人造轻骨料混凝土。[17][18]
本文着重介绍利废环保型混凝土，此类混凝土常见的有：生态混凝土、再生混凝土。4.1.1生态混凝土
生态混凝土是以城市垃圾焚烧灰或污泥及石灰石为主要原料，通过烧成及粉磨而获得的水硬性胶凝材料。我国城市垃圾年产量已达到1.46亿t，而且以每年9%的速度递增，全国666座城市中有200多座已陷入垃圾包围之中。我国城市水泥企业利用城市垃圾生产生态水泥不仅是必要的，也是可行的。我国最终要实现城市垃圾处理的无害化、资源化、减量化、社会化和产业化，发展生态水泥是实施可持续发展战略的重要组成部分，是将各大城市建成生态化城市必不可少的重要环节。[19]
实践证明生态混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题，是保护生态环境，实现零污染最为有效的途径。[20]
生态水泥中由于含1%左右的Cl，有理由担心在钢筋混凝土中使用时，易引起钢筋锈蚀。因此，一般都用于素混凝土中。而施工中,除了掺入缓凝剂外，还可以与普通水泥混合使用。具体应用有：①道路混凝土；②水坝用混凝土；③消波块、鱼礁块等海洋混凝土；④空心砌块、密实砌块等；⑤木片水泥板等纤维制品。
湿地、沼地等软弱地基改良中,可使用生态水泥为固化剂。实践证明：处理过的土壤,其早期强度发展良好，可以认为生态水泥完全适用于软土壤的加固中。[2]
4.1.2 再生混凝土
再生混凝土把废弃混凝土块经过破碎、分级并按一定的比例混合后形成的骨料称为再生骨料(recycled aggregate)，而把利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生混凝土(recycled concrete)。[21]随着国民经济的发展。越来越多废旧建筑物需要拆除，这样就会产生大量的废弃混凝土块，既带来环境污染，又造成资源浪费。利用废弃混凝土块生产再生骨料代替天然砂石骨料配制再生混凝土的技术，采用再生粗骨料和天然砂组合，或再生粗骨料和部分再生细骨料、部分天然砂组合，制成的再生混凝土强度较高，具有明显的环境效益和经济效益。[22]
4.2 生态友好型混凝土
生态友好型混凝土即能够适应生物生长、对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料。常见的有以下几种：植被混凝上、透水性混凝土、绿化景观混凝土。[17]目前研究开发的生态友好型混凝土的功能有污水处理、降低噪音、防菌杀菌、吸收去除NO x，阻挡电磁波以及植草固砂，修筑岸坡等。国外应用于水环境治理处理的生态混凝土通常为大孔混凝土(Porous Concrete)。由于在混凝土内具有大量的连通孔，因此透水性好，并可通过其物理、化学、物理化学以及生化作用来净化污水。并且由于其透水透气，可以用于修复天然水域的生态环境。[23]
5绿色混凝土的评价
我们不仅要定性的认识绿色混凝土，更为重要的是定量的认识绿色高性能混凝土。因此
我们引入了绿色度[18]这一概念。产品在其整个生命周期中对资源和能源的消耗及利用率、对环境危害程度大小（亦即产品对环境的友好程度）的综合评价指标，称为产品的“绿色度”。
东南大学张云升博士、孙伟院士等利用Delphe和物元分析的方法对混凝土的绿色度进行综合评价，建立了绿色混凝土的量化评价理论模型，并将其成功地应用于混凝土绿色度的评价。[24]
北京东方建宇混凝土科学技术研究院的一些工程师也建立了自己的评价方法，得出了绿色混凝土的评价公式：[25]
+
?
?
+
D
?
=
?
+
+
+
DF
Q
l
C
m
?
n?
?n——掺入掺合料后能耗减少的比例；
?m——掺入掺合料后资源消耗减少的比例；
?ｌ——掺入掺合料后C02排放减少的比例;；
?C——掺入掺合料后碳化值变化幅度；
?DF——掺入掺合料后耐久性指数变化幅度；
?Q——掺入掺合料后电通量变化幅度。
6绿色混凝土存在的问题：
6.1 造价问题
由绿色高性能混凝土对原材料的要求较高，同时也需要较高的管理水平。所以绿色高性能混凝土造价要比普通混凝土高。一方面我们要加强科研力度，努力降低造价，另一方面，我们要努力推广绿色高性能混凝土的运用。因为从长远考虑，绿色高性能混凝土的价值要高于普通混凝土。
6.2早期开裂问题
清华大学安明哲博士对GHPC的自收缩进行了较系统的研究，根据水胶比对毛细孔自由水含量、毛细空隙率与孔分布、弹性模量与徐变系数等的作用，提出：自收缩主要发生在3d内，随龄期而减缓。自收缩随水胶比的减小而增大，尤以初凝到1d时差异最明显，1d 到28d基本相同，即水胶比愈小，1d内自收缩愈大。
为了抑制自收缩，安博士提出:必须重视早期养护，初凝后立即用内衬塑料绒钢模或透水模板供水；用饱水轻质多孔集料或多孔活性细掺料进行“自养护”:掺加粉煤灰10%－30％，掺入适量的可控制膨胀速度的膨胀剂和保水外加剂。
以上措施，还须在现场实践验证，找出更好的易于推广的方法。目前因早期养护困难，使墙板早期裂缝较普遍，而平面则可尽早喷水覆盖及尽早洒水和蓄水来提前养护。
6.3超细磨工艺与设备
6.4超叠加效应的研究与开发
GHPC中胶结材、外加剂等复合所产生的超叠加效应，远比玻纤增强塑料复杂，它包含着不同层次的粒子(中心质)及其与相应介质的界面，对各种性能的提高起着各自的作用，必须通过多学科协同，用近代研究方法与手段进行综合研究与分析。
6.5UHPC的研究开发
包括材料、工艺、结构形式与设计方法等。[6]
6.6正确处理科技创新和遵循现行规范、标准间的关系
规范和标准是在总结前人实践的基础上制订的，需要尊重，但是这并不等于只能一味地
遵循、照搬。伴随着工程实践的创新和发展，规范和标准也需要不断更新、改进。从这个角度来说，与设计、施工相结合的科研工作，目的就在于将规范和标准不断地推进，反过来促进工程实践与理论的发展。
6.7绿色混凝土的设计理念
如何确定和优化现今混凝土，尤其是GHPC的组分与配比，确实存在相当大的困难。人们将混凝土的设计简化，忽略工程环境差异等影响，而套用水泥厂家检验产品质量的方法――固定其他参数，仅变更产品样本进行比较，这种方法适用于评价产品质量的稳定性，但用于设计混凝上这类工程材料时，就很容易脱离工程实际、脱离整体。
这种设计理念给GHPC的发展造成了很大障碍。因为众所周知，混凝土的水灰比和强度成反比，即水灰比越大，强度越低；掺入矿物掺合料并取代部分水泥，与水胶比相同的空白混凝土对照时，由于矿物掺合料的活性一般都低于水泥，因此混凝土强度(尤其是早期强度)总是低于原空白混凝土。随着矿物掺合料的掺量加大，差异愈加明显，这就是大多数现行规范和标准中总是对矿物掺合料的掺量进行限制的原因。[26]
在实践过程中，我们要重视“性能设计”这种整体论设计理念，以求克服以分解论实施混凝土设计理念的局限性。[27]
传统配合比设计方法已不适应于GHPC。如何建立科学的设计方法，是GHPC发展的关键技术之一。
由于原材料多和性能要求高，GHPC的设计难度应大于常规混凝土。
各国学者采用了不同的方法，方向是计算机专家系统。
美国学者梅塔等根据经验，设定GHPC中水泥与集料的体积比为35：65，并根据不同强度设定用水量，使GHPC试配配合比的设计大为简化。根据试配结果，不断调整配比求得最终配合比。
日本学者提出以最高用水量来试配GHPC的方法：试配强度为50－60MPa的混凝土时，用水量为165-1751/m3，而试配75MPa混凝土时，其用水量为150 1/m3，以后每增加15MPa，用水量减少10 l/m3 。[11]
6.8实验室试验与工程现场间的关系与差异
对于绿色高性能混凝土，实验室试验的结果与工程现场之间存在的差异是非常显著的，有时甚至呈现完全相反的结果。这不仅反映出实验室模拟现场存在困难（例如试件小、构件大；试件变形自由、构件变形受约束；试件制作与养护条件固定、构件工作环境多变；试验条件人为设置、现场情况随机变化），从根本上说，它反映了采用分解论思想进行试验研究必然带来的脱离工程实际的结果。[26]
6.9 GHPC的耐久性及其它性能评定方法问题
GHPC除了常用的组成材料(水泥、砂、石、混合材和水)以外，还需加入超塑化剂、膨胀剂、增稠剂等外加剂。它们对混凝土的耐久性及其它性能有何影响，不是现有的单一性检测方法可以评定的。需要开发检测GHPC耐久性及其它性能的系统，研究其机理和影响耐久性的动力学问题。[11]
7绿色高性能混凝土的研究方法
绿色高性能混凝土的发展过程中，还存在着这样或者那样的问题需要我们解决。我们必须有正确的科学思想来指导，不断进行科技创新，实践、积累、再创新,并不断取得实效。宏观的环境性能与粗观的物理力学性能以及应用中取得的各种功能，都已证明GHPC必须加速发展,它是水泥基材料的未来。亚微观微观研究将为GHPC的发展与提高提供依据。目前亚微观与微观研究，己为HPC的高性能提供了科学解释。水泥基材料科学研究是整体论与分解论的结合。我们需要认真采用整体论与还原论综合集成的正确科学思维方式，迅速提高水泥基材料科学与工程的科技水平。[28][29]
清华大学覃维祖教授是这样理解从整体上研究混凝土的：
以混凝土为整体，而不是水泥石；以混凝土结构，而不是材料为整体；以工程所处环境为整体发展GHPC；以可持续发展的大局为整体发展GHPC。[27]
GHPC的科技工作必须遵循整体论与还原论结合的综合集成的科研思想，不断创新。
8 结语
有关资料[30][31]显示，我国的混凝土工业在污染防治与能源消耗控制方面与发达国家还存在着相当的差距，还有许多艰巨的任务要完成。我们必须高度重视保护生态环境的意义，坚持科学的发展战略，全力发展绿色高性能混凝土。发展的过程必须有政府的控制管理和法律、法规的保障, 必须有企业的自律和积极参与, 必须有科技的投入和创新。有了这些，我们可以相信：混凝土的未来是绿色的。
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31汪澜．论水泥工业能源消耗控制战略[J]．中国水泥，2006(10)：22－25
浅谈绿色高性能混凝土101011416
浅谈绿色高性能混凝土 101011416谢美蓉 摘要：混凝土的大量使用，需要大量水泥，而水泥的生产又极大地影响了环境，影响了子孙后代的生活，所以绿色高性能的发展是适在并行的。当今，既能满足材料性能要求，又不破坏环境甚至能改善环境的“绿色建材”日益受到重视。绿色高性能混凝土应时代发展的要求站在了世人面前。绿色高性能混凝土的研究与使用，既保护了环境，又提高了混凝土的性能，为绿色建筑做出了很大地贡献。 关键字:混凝土绿色高性能混凝土绿色建筑环境 1.高性能混凝土的定义与特征 1.1.定义 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。一般说来，高性能混凝土是指高强、高耐久性、高工作性。一些美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性，这可能由于日本更重视混凝土振捣工艺对工人听力的不利作用，而推广不需振捣的自密实混凝土。在我国，对高性能混凝土的含义也有争论，冯乃谦在其1996年出版的《高性能混凝土》著作中开宗明义地指出了：高性能混凝土必须是高强的，因为一般情况下高强对耐久性有利，同时他认为高性能混凝土发展的物质基础是现在有了的掺合料和减水剂，因此高性能混凝土必须掺掺合料。1990年5月由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国混凝土协会(ACI)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，不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、浇筑与养护方法，未必总能大量地生产出这种混凝土。 1.2.特征 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。 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。 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。 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.高性能混凝土在现代工程中得应用
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
绿色高性能混凝土
浅谈绿色高性能混凝土
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浅谈绿色高性能混凝土 摘要:绿色高性能混凝土是混凝土可持续发展的必然归属,定义了绿色高性能混凝土材料的涵义及分类，并且符合循环经济的理念；给出了绿色生态混凝土的特征;介绍了绿色混凝土研究的主要进展;指出了绿色高性能再生混凝研究的关键问题。 关键词:绿色;高性能;混凝土材料 1绪论 在大量拆除建筑物产生的建筑废料中,有相当一部分是混凝土材料。如果将拆除下来的建筑废料进行破碎、制成再生混凝土集料,用到新建筑物的重建上,就能从根本上解决大部分建筑废料的处理问题,同时减少运输量和天然集料使用量。既减少了矿山的开采，又解决了建筑垃圾的存放难题。利用废弃混凝土再生集料拌制的再生集料混凝土是发展绿色高性能混凝土的主要措施之一，已成为混凝土界关注的一大焦点。 ２传统混凝土生产对环境的影响 混凝土对环境的影响应从前期影响、生产过程影响和后期影响三个方面考虑。前期影响是指混凝土原材料对环境的影响。作为混凝土原材料之一的水泥胶凝材料是影响环境的主要因素，每生产1ｔ普通硅酸盐水泥要排放１tCO2、0．74kｇSＯ2 和１3０ｋg粉尘。据统计我国CO2 排放量19９8年为3.9亿t, ２0０2年为5．5亿t; SO2排放量1997年８6万t，20０２年6８．6万t；氮氧化物排放量19９7年４４~62万t；烟尘和粉尘排放量1９97年全国水泥企业烟尘加粉尘总排放量约690~7５0万t，占全国工业企业烟尘加粉尘总排放量的２４. 9％～２7．1% , 1998年约１０00万t，占全国工业粉尘排放量的７8% 。CO2 和SO2排放量加剧了温室效应和酸雨的产生，严重的污染了大气环境。作为骨料的砂石，全世界每年的混凝土使用量约为20亿ｍ3 ,按每生产1 t混凝土大约需要１700～２0０0 kg砂石骨料计算，则消耗砂石骨料约为3４～40亿t。导致耕地和森林的毁坏，严重破坏生态平衡。生产过程影响是指混凝土从加水搅拌到浇注成型过程中的影响。目前全国大部分城市已经采用了预拌混凝土,但是还有相当一部分城市仍然应用传统混凝土现场搅拌工艺。混凝土在搅拌过程中产生很大的噪声和粉尘污染,影响周遍居住环境,产生噪音和粉尘污染。后期影响是指混凝土结构体拆除后对环境的影响。随着基础设施建设的加大,每年有大量的建筑垃圾被堆弃，对环境造成极大的污染和负荷,尤其混凝土作为建筑材料中的一大宗材料占有一定的比重。这些混凝土建筑垃圾的堆弃，占用了大量耕地,破坏了生态环境。同时,清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。随着我国对于保护耕地和环境保护的各项法律法规的颁布和实施,如何处理和排放建筑垃圾已经成为建筑施工企业和环境保护部门面临的一个重要课题。 3 绿色高性能混凝土材料的涵义及分类
绿色高性能混凝土材料及其应用
绿色高性能混凝土材料及其应用 发表时间：2019-07-31T10:47:49.573Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年8期作者：李兴权 [导读] 文中联系实际情况，分析绿色高性能混凝土材料及具体应用。 广东东莞 523000 摘要：建筑施工中新型建筑材料得到广泛使用，其中最主要的一种就是绿色高性能混凝土，可以很好的保护生态环境，提高建筑性能。文中联系实际情况，分析绿色高性能混凝土材料及具体应用。 关键词：绿色高性能；混凝土材料；应用分析 混凝土大量使用带来的环境影响包括水土流失和河流改到等，以及很多废气的排放，例如二氧化碳的排放过多造成的温室效应。混凝土能否再继续应用于建筑工程中，主要在新型混凝土的发展与应用上，混凝土的使用过程中，必须要与生态环境的平衡发展相结合，发展绿色高性能混凝土施工技术。 1、混凝土施工现状 混凝土属于一种人造材料，是建筑工程中使用量最大的建筑材料之一，大量的混凝土使用在给人类带来一定效益与文明的同时，还造成了环境的污染。混凝土的生产与使用，以及混凝土自身的特点和性能，对自然环境、资源以及能源的消耗造成了很大程度的影响，同时也对人们的生活造成了影响，使用混凝土的建筑物提高了人类的生活的空间质量。混凝土在开始使用的初期，便一直在探究本身结构的密实性。 现如今，我国城市表面有 80% 以上的土地面积被建筑物以及路面覆盖，这是直接导致城市内部温度相较于城市便于低于或者乡村的温度都比较高，大于高出 2~3℃；由于大部分土地面积被建筑物和混凝土路面遮挡，这就导致雨水不能够深入地下，长期以来，使得城市地下水减少，水位降低，严重影响植物的正常生长，影响城市的绿化，造成绿化面积的减少，这就直接导致了城市生态的不平衡；混凝土造成的路面颜色灰暗，没有生机，混凝土建筑也会给人们的生活空间造成视觉性的影响，使得城市人民的生活缺少生机。随着环境与生态的破坏，人们越来越重视环保与绿化，发展新型的绿色高性能混凝土已成为混凝土的发展发现，绿色高性能混凝土也随着而生。 2、绿色高性能混凝土概述 2.1 绿色高性能混凝土的概念 现在，绿色高性能混凝土还没有一个统一的概念或定义。较早提出绿色高性能混凝土概念的人是吴中伟院士，同时对其进行了相关特征的阐述。将混凝土这种人造材料制造成绿色材料，是决定混凝土能否长期作为建筑材料使用的主要因素，绿色高性能混凝土主要的特征有：能够节约水泥的使用，进而降低能源的消耗，减少环境的污染；添加更多的工业原料；通过添加其他原料提高混凝土的性能，将混凝土的优势大大提高，同时还能减少水泥的使用量。在提出上述观点的同时，吴院士还到了什么是绿色概念，气主要可以理解为节约能源，保护环境，不破坏黄江，有利于环境的发展，实现可持续发展，满足人们的需求的同时，不影响子孙后代对能源的利用。 2.2 绿色高性能混凝土的特征 绿色高性能混凝土的第一特征为节约特征。绿色高性能混凝土属于节能型的建筑材料，相较于传统的混凝土，能够实现资源的节约。绿色高性能混凝土，采用工业废料与其他物质产生化合反应，在进行矿物的提取，将其添加至绿色高性能混凝土的制作过程中，进而缓解混凝土制作时所需大量的矿产的需要，节约能源，降低能耗。绿色高性能混凝土的第二特征为友好特征。绿色高性能混凝土的生产能够较少混凝土制造过程中对环境造成的影响，减少对环境的破坏。绿色高性能混凝土的第三特征为高效特征，绿色生态混凝土的多功能性、高耐久性和可循环利用都属于高效特征。 3、绿色高性能混凝土技术应用 绿色混凝土的出现能够节约能源的消耗、保护环境、调节生态环境，让人与自然的之间的关系变得和谐。在不断的发展与进步中，改变人们的观念，绿色混凝土与之间最大的区别在于绿色混凝土的创造能够充分的利用工业废料与城市垃圾，进而优化人们的生活环境。由此可以看出，绿色混凝技术的发展具有极其重要的意义。通过人们的不断努力，绿色混凝土的制造方面一直在进步，现如今，绿色混凝土的生产过程已经具有系统的模型，利用城市垃圾和废料生产水泥，极大的降低了能源的消耗，同时解决了温室效应的问题。绿色混凝土的应用极大的减少了环境的污染，减少有毒气体的排放。根据现行相关的理论知识及工程实际应用，绿色高性能混凝土主要包括：再生骨料混凝土、环保型混凝土和绿色高性能混凝土。 3.1 再生骨料混凝土 “再生骨料混凝土”（Recycled Aggregate Concrete）又称为“再生混凝土”（Recycle Concrete），是将废弃的建筑物拆卸下来的混凝土块经过一定的手段（破碎、清洗、筛选等）处理后，使其能够部分或全部充当新拌制混凝土的骨料。通过对我国建筑垃圾资源化回收再利用程度的统计，2017 年我国生产建筑垃圾 23.79 亿吨，其中进行资源化利用的仅为 11893 万吨，利用率仅为 5%左右，远远低于其他国家地区，如欧美发达国家利用率为 95%，日本许多地区的建筑垃圾利用率甚至已达到 100%。所以，如何处理好废弃的混凝土和其所引发的环境问题将是发展再生混凝土技术的核心要义。而再生混凝土技术中对废弃建筑材料的堆放和处理，对环境的保护和资源的再次利用，其所蕴含的社会效益，使其成为发展绿色高性能混凝土的主要措施之一。 3.2 环保型混凝土 混凝土材料给环境带来了不同程度的负面影响，如水泥在制备过程中会产生大量的热量、有害气体等，对于气候和天气的影响凸显，包括气候变暖和酸雨等对环境所产生的影响，还包括现在日益严重的噪音污染，而环保部门所接到的关于噪音的投诉，则有绝大部分是来自于施工噪音。因此，环保型混凝土的定义也由此而生，其目的是在降低对地球环境的污染的同时，促进与自然生态系统的和谐共生，从而为人类构造更加舒适的生存环境。因此，作为需求量庞大的建筑材料，混凝土的“绿色化”、“环保化”既要保证其功能要求，还需考虑环境因素，做到资源、能源的生态平衡。 3.3 绿色高性能混凝土 根据化工部门的监测数据，水泥在生产制备过程中其有效产物和废物约等量，即生产 1t 水泥熟料所排放的 CO2约为 1t。因此，混凝
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
绿色高性能混凝土特点及未来改进方向
一、建筑工程材料的使用现状与可持续发展 在当今可持续发展是一个热门的话题，也是党和国家在近期社会发展的根本性战略，即要求我们在发展经济的同时，要解决好其与环境、资源等方面的关系，促进社会的协调发展，我国现在面临着众多的大型公共设施的建设工作，所以对于建筑材料的要求也就是更加的严格。 混凝土一直是建筑行业的核心材料，应用范围广泛、力学性能较好，同时其还可以将一些工业废料进行相关的在应用，所以自从将水泥混凝土视为建筑的主要材料之后，我们便开始毫无节制的滥用地球资源，使其遭到了巨大的破坏，直到地球出现明显的环境危机时，人类才开始真正的意识到环境保护与能源发展等因素之间的联系，所以本文所讨论的绿色高性能混合建筑材料的出现，相关研究人员认为能从根本上引导建筑行业走向可持续发展的道路。 二、绿色高性能混凝土的性能与环保措施 2.1高性能混凝土与绿色高性能混凝土 绿色高性能混凝土(GHPC)的提出是基于高性能混合土(HPC)的概念提出的，在九十年代以前，人们总是过于偏重于混凝土某些综合性能的研究，而往往忽视其耐久性的研发，所以人们提出HPC的概念促使对其施工性能与使用的耐久性进行提升，HPC 的定义一般为具备人们所期望的能力，但是传统材料往往无法达到要求的这种混凝土，我们称之为HPC,其具有相对于与局限性，它一般有着如下几个优点：
第一，强度高，一般具有传统材料不能达到的强度，在施工中可以减少材料的使用，提升建筑的美观效果与结构挠度等方面的要求; 第二，耐久性好，在建筑中的使用时间远长于传统材料; 第三，施工性好，在正常的施工条件下可以达到最好的建筑效果，混凝土结构密实均匀。由于混凝土的优良性能，致使我们在日常建筑生产中过量的使用，这对环境的影响十分惊人，据相关研究表明，每生产一吨水泥要排放同等重量的二氧化碳，同时还有大量的温室气体，还产生大量的烟尘，对环境有着十分不利的影响。 水泥厂也是耗电、耗煤大户，所以一定要提高混凝土的绿色度，采取有效的措施来减少水泥的使用量，同时在混凝土中科学的加入粉煤灰等成分以提高性能，这样可以减少生产混凝土所产生的温室气体排放，对环境起到保护的作用。再这样的标准下所生产的混凝土即为绿色高性能混凝土。 2.2发展绿色水泥的措施 为了加快我国建筑材料绿色化的进程，我们在日常工作中应该从下面几个方面着手： 第一，开拓原材料市场资源，加大对于新原料开采地的勘测力度，从根本上摸清各地资源储备情况，同时避免对现有的较高品位的水泥矿山的过分开采，否则过不了几年就会面临无处开采的窘境; 第二，采取一切可行的技术措施，对生产水泥过程中的能耗进行有效降低，我国现在平均生产每吨水泥要耗费155 公斤标准煤，而世界先进的仅需耗费103公斤，可以看出仍旧有很大的差距，所以我
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：
综述高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用
综述高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用 发表时间：2018-07-18T10:10:36.567Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：曾德佛 [导读] 摘要：高性能混凝土在道路桥梁中的应用非常广泛，已经成为混凝土持续发展的重要方向。 重庆市建筑科学研究院重庆 400016 摘要：高性能混凝土在道路桥梁中的应用非常广泛，已经成为混凝土持续发展的重要方向。高性能混凝土是由特殊的制作工艺以及优质的材料配合而成，因此，其强度较高。道路桥梁等工程对混凝土的质量要求较高，高性能混凝土的质量正好满足其要求。因为高性能混凝土具有较大的优势，世界很多国家都投入大量的精力对其进行研究与开发。所以，对高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用进行分析具有重要的现实作用。 关键词：高性能混凝土；道路桥梁；施工；应用 随着科技的快速发展，高能性混凝土被广泛应用在众多道路桥梁工程中。道路桥架建设在交通系统的建设中具有极为重要的地位，在建筑过程中，必须严格保障工程的质量。因此，这就要求施工材料具有优良的施工性能、较强的稳定结构以及超超长的使用寿命等诸多特点。 一、高性能混凝土概念 高性能混凝土的含义目前还没有一个具体定义，每个国家都有自己的一套标准，总体来说，高混凝土是一种性能很强且能够有较高的耐久性。工作状态的混凝土，在美国国家标准中，高性能混凝土被认为是一种具有特殊性能的均质混凝土，且有独特的施工工艺，能够形成一种便于配制、施工且力学性质较为稳定有较高的早期强度且韧性与稳定性极高的混凝土，这种高性能混凝土通常会用在较高难度且对工作要求较高的建筑上，如道路、桥梁、高层建筑等[1]。在中国的标准中，通常将高性能混凝土定义为一种耐久性与可持续发展较为稳定且在公车生产中适应性较强的混凝土，其与传统的混凝土有一定的差别，无论是水泥、砂、书、石等的配合比的组成还是原材料的选取方面均有严格的把控和要求。 二、高性能混凝土的特性 2.1耐久性 人为的劣化就是指混凝土在使用和生产的过程中由于受到不合理的应用，使得混过凝土的的性能进行了下降，如:磨损、撞击等现象。而自然老化就是指混凝土在自然的条件下，随着时间的不断推移受到自然环境的因素，使得混凝土发生疏松和剥落的现象。但由于高性能混凝土不仅能够对外力的撞击进行承受，而且还将减少了自然的腐蚀现象，由此可见高性能混凝土时具有很强的耐久性。 2.2强度高 道路桥梁的施工质量由混凝土的强度所决定的，而由于普通混凝土强度的较低，无法保障道路桥梁施工的质量，为了延长道路桥梁的使用寿命，就必须要提高混凝土的强度。通过科学技术的不断提高，相关人员发现高性能混凝土的强度要超过普通的混凝土强度，由原来30的强度等级提升为60，更甚至于80，不仅对道路桥梁的承载力进行了有效地提高，而且减少了施工过程中截面的尺寸，提高了混凝土的高性能。 2.3工艺高 在高性能混凝土配制的过程中，必须要采取稳定性较强的原材料，通过先进的工艺技术、计算和检验对高性能混凝土进行配制，确保高性能混凝土在道路桥梁施工的过程中不会出现离析的现象，使得混凝土在浇筑完成之后，道路桥梁的路面相对密实、匀质和平整。 三、高性能混凝土的施工工艺和质量控制措施 3.1施工工艺 高性能混凝土的拌制需要使用强制搅拌机，并且在运输过程中要注意坍落度。运输高性能混凝土时要掺杂一定比例的粉煤灰或者是对砂率进行调整，避免混凝土在运输的过程中出现泌水或者离析的现象；在拌制高性能混凝土时要控制好水量，混凝土离开搅拌机后严禁再加水，如果高性能混凝土在出机后存在水分过多的现象可以适当的添加减水剂。如果在搅拌机中添加水质减水剂，要在用水量中扣除减水剂的质量，如果是粉质的减水剂，可以适当的延长搅拌时间。高性能混凝土在搅拌完成后要在5h之内送到施工地点使用。高性能混凝土的使用要利用分层浇筑振捣的方式进行施工，分层时每层的厚度不超过0.8m，在进行振捣时需要用插入式的高频振捣器，振捣时间需要使混凝土的表面不再出现气泡为止。 3.2质量控制措施 混凝土骨料的含水量一定要经过细致的检测，确定其配合比与施工需求相符，对于送达施工现场的混凝土进行抽样检查，确保合格后才能进行拌制。高性能混凝土的水泥、掺合料、水量等偏差最大不能超过1%，并且在拌制的过程中注意每种材料的添加顺序，控制拌和时间，避免拌和时间过长混凝土出现离析现象。在混凝土拌和和振捣的过程中，尽量缩短时间。从混凝土入泵开始计算时间，最长不能超过90min，并且转筒的速度每分钟不能超过三转，在卸出高性能混凝土时，要加速旋转，使转筒的速度超过每分钟十转，旋转2min左右，进行反转卸出。拌和出的混凝土是否合格主要看配制的混凝土是否满足公路桥梁的施工要求，并对高性能混凝土的耐久性、抗渗性、强度等进行密封试验，密封试验环境的标准温度在20℃左右，温差不能超过3℃，试验最终结果作为验收的依据。在施工区域的温度比较高时，要对混凝土采取必要的降温措施进行保护，并且对坍落度进行控制。 四、在道路桥梁施工中高性能混凝土的应用 4.1在道路工程中的应用 对于道路工程而言，时常发生路基下沉问题，并且道路外露与表面，通过长期风吹、日晒、雨淋等影响，乃至在受到车辆冲击、损耗的影响，令路基混凝土性能产生转变。高性能混凝土除却具备较大的强度、体积稳定性良好、承载力较高且耐久性较强的特征，还具备有利的施工操作优势，且对于道路工程而言，运用高新能混凝土可以良好免除路基下沉问题，确保路面品质及安全。高性能混凝土在成分上有别于一般混凝土，对于搅拌混凝土工艺过程而言易于搅拌，且混凝土流动迅速，可构成质地均匀的低离析高强度混凝土，提高了混凝土结构的耐久性。 4.2在桥梁施工中的应用 高性能混凝土便于浇筑和捣实，不会发生离析，在施工过程中采用高性能混凝土可以在很大程度上提高浇筑效率和振捣效果。另外高
高性能混凝土技术读书报告
高性能混凝土技术 摘要：高性能混凝土（HPC)是一种具有高强度、高耐久性与高工作性的混凝土，HPC的W/C≤0.38，混凝土中的水泥石只有凝胶孔无毛细孔，具有高的抗渗性和耐久性。在传统混凝土的基础上，通过添加一些掺和料、外加剂，来改善其混凝土的性能，达到提高其耐久性的目的。 关键词：高性能混凝土，活性矿物掺合料，高效减水剂，配合比设计 1、高性能混凝土简介 高强度混凝土不是高性能混凝土。过分强调混凝土的强度，特别是早期强度，对混凝土的其他性能是不利的，因为要求了早期强度，则势必大幅度增加水泥用量，并还要用各种技术手段来加速水泥的水化。这样，混凝土内部由于水化反应过快，水化物来不及迁移，造成局部应力，大孔隙问题，使混凝土的整体性能下降。它还有可能造成后期(28天或56天)强度大大超过设计强度。这是非常危险的，因为钢筋混凝土理论中，强度过高，与配筋不协调，成为少筋混凝土结构。这种结构在破坏以前没有任何先兆，为脆性破坏。所以，在此条件下，不能称为高性能混凝土。 高弹性模量混凝土不是高性能混凝土。混凝土的高弹性模量，在进行预应力施工时，可能会减少预应力的损失，从而混凝土结构在受力方而更为有利。这往往造成一种错误的认识，若混凝土结构处于温度变化较大，特别是全天温度变化较大的环境中时，由于高弹性模量，造成的温度应力也更大。同理，在其他环境中因混凝土体积变化造成的应力也越大。因为混凝土早期的化学收缩、塑性收缩及失水收缩等，均会形成混凝土的拉应力，而此时弹性模量增长过快，弹性模量越高，拉应力相应也越大，此时混凝土的抗拉强度还很低，极易造成混凝土开裂。所以，这也不能叫高性能混凝土。 大流动度混凝土不是高性能混凝土。过大的流动性，甚至自密实性混凝土，可能过多地使用胶凝材料，这会使混凝土的长期性及耐久性性能降低。只有在某些特定的施工场合下，才用高流动度或自密实混凝土。比如，钻孔灌注桩，由于
绿色高性能混凝土研究及应用进展综述
广州大学 高等钢筋混凝土 结业论文 题目：绿色高性能混凝土研究与应用进展 学生：王康 学号：0 6 1 1 4 2 2 6 学院：土木工程学院 专业班级：防灾减灾工程及防护工程06 级
绿色高性能混凝土研究与应用进展 王康 摘要：在21世纪，人与自然必须和谐相处。为了实现可持续发展，我们必须发展绿色高性能混凝土，因为它是混凝土目前和未来的发展方向。介绍了绿色高性能混凝土的基本概念、优越性能、实现途径等。总结了绿色高性能混凝土在工程应用中的现状，分析了该领域存在的问题，总结了本领域的研究理念。 关键词：绿色高性能混凝土、生态环境； STUDY ON AND APPLICATION OF GREEN HIGH PERFORMANCE CONCRETE Wang kang Abstract: People must be harmonious to get along with the nature in the 21st century. In order to realize the sustainable development, we must develop Green High Performance Concrete because that it is the trend of concrete development at present and future. In this paper, the concept, the excellent performance and the way of realizing the GHPC were presented. The present statuses of the engineering application of GHPC were reviewed. The problems of GHPC were analyzed. The principles of research on the GHPC were summed up. Key words:Green High Performance Concrete、environment; 0混凝土的发展方向 中国自改革开放以来，国家建设日新月异，取得了举世瞩目的成就。但经济高速发展是一把双刃剑，我们为经济发展而欢呼的同时，也要看到它所带来的一系列问题。资源短缺与环境污染日益成为制约我国经济发展的瓶颈。水泥工业亦是如此：水泥生产过程中资源和能源消耗量大,对环境的污染严重。我国是世界水泥生产第一大国,每年排出CO2近4亿t、SO260万t、NOx100万t、粉尘2000万t左右，严重的破坏了生态环境。[1]进入21世纪以来，国家政府提出坚持科学发展观，构建和谐社会。为了实现水泥工业的可持续发展, 许多学者做了大量的科学研究： 为了实现城市垃圾的再次利用，有学者对生态混凝土进行了研究，并认为是以后混凝土的发展方向。冯乃谦教授指出生态水泥(Eco-cement)是以生态环境(Ecology)与水泥(Cement)的合成语而命名的，它是一种新型的波特兰水泥。这种水泥以城市垃圾烧却灰和下水道污泥为主要原料，经过处理、配料，并通过严格的生产管理而制成的工业制品，从而把生活垃圾和工业废弃物变成了一种有用的建设资源。再生利用是生态水泥的特征。[2] 为了更好的处理废弃混凝土，实现混凝土的循环利用。有学者提出了再生混凝土的概念：再生混凝土是将废弃混凝土经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后得到的“再生骨料”作为部分或全部骨料配制的混凝土。[3] 随着经济的发展，人们的环保意识逐渐增强。环境混凝土[4]、环保型混凝土[5]等概念先后出现。 吴中伟院士提出绿色高性能混凝土是混凝土（GHPC）的发展方向。[6]国外学者Aitcin 提出21世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业，他预言21世纪的混凝土发展方向是绿色高性能混凝土。[7] 1绿色高性能混凝土的基本概念 世界环境组织提出广义“绿色”概念，其三大含义为：节约资源、能源；不破坏环境，
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
高性能混凝土的研究报告与发展现状
高性能混凝土的研究与发展现状 学生姓名： 指导教师： 专业年级： 完稿时间： XX大学
高性能混凝土的研究与发展现状 摘要 随着科学技术的进步,现代建筑不断向高层、大跨、地下、海洋方向发展。高 强混凝土由于具有耐久性好、强度高、变形小等优点,能适应现代工程结构向大 跨、重载、高耸发展和承受恶劣环境条件的需要,同时还能减小构件截面、增大使用 面积、降低工程造价,因此得到了越来越广泛的应用,并取得了明显的技术经济效益。 关键词：高性能混凝土性能发展应用前景 装 订 线
目录 一高性能混凝土的发展方向 (1) 1.1轻混凝土 (1) 1.2绿色高性能混凝土 (1) 1.3超高性能混凝土 (1) 1.4智能混凝土 (1) 二高性能混凝土的性能 (1) 2.1耐久性 (1) 2.2工作性 (1) 2.3力学性能 (1) 2.4体积稳定性 (1) 2.5经济性 (2) 三高性能混凝土质量与施工控制 (2) 3.1高性能混凝土原材料及其选用 (2) 3.2配合比设计控制要点 (3) 四高强高性能混凝土的应用与施工控制 (3) 4.1高强高性能混凝土的应用 (3) 4.2高性能混凝土的施工控制 (4) 五高性能混凝土的特点 (4)
5.1高耐久性能 (4) 5.2高工作性能 (5) 5.3高稳定性能 (5) 六高性能混凝土的发展前景 (5) 参考文献 (6)
一高性能混凝土的发展方向 1.1轻混凝土是指表观密度小于1950kg/m3的混凝土。可分为轻集料混凝土、多孔混凝土和无砂大孔混凝土三类。 1.2绿色高性能混凝土水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大，与可持续发展的要求背道而驰。绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土与基准混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明显降低混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度而且，节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表性材料。 1.3超高性能混凝土如活性粉末混凝土,其特点是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。 1.4智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。 二高性能混凝土的性能 2.1耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土部的空隙，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。 2.2工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，
绿色高性能混凝土的研究
第20卷第5期 武汉科技学院学报V ol.20 No.5 2007年5月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING May. 2007 绿色高性能混凝土的研究 余峰 （武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430070） 摘要：绿色高性能混凝土(High Performance Concrete)的研究是当今土木工程界最热门的课题之一。 本文阐述了绿色高性能混凝土(简称GHPC)的涵义，开发使用GHPC在保护环境、节约资源和能源等方 面的社会意义。综合分析了当前国内外研究GHPC的主要成果，在此基础上，指出了开发研制和应用 GHPC尚需进行的工作及其整体发展趋势。 关键词：可持续发展；绿色高性能混凝土；绿色水泥 中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009－5160(2007)－0046－04 1 引言 随着科学技术的飞速发展，石油、化工、汽车以及土木建筑工程的蓬勃发展，人类的生活质量得到了很大的提高，但是也面临由此造成的严重的地球生态环境问题。如地球大气温暖化﹑臭氧层破坏﹑土地沙漠化等。而混凝土材料的生产与使用是造成生态环境问题与公害的原因之一。它主要表现在以下几个方面：（1）水泥是混凝土的主要成分，生产水泥时产生大量的粉尘和烟尘；（2）生产一吨水泥大约要排放一吨二氧化碳，是产生温室效应的大户；（3）混凝土体积的70—80%是沙石骨料，开采这些原材料要破坏大量的植被；（4）水泥产业是形成酸雨的主要源头之一；（5）水泥生产消耗大量的能源。同时，水泥与混凝土作为当代最大宗的人造材料，预计到2005年水泥产量将超过20亿吨，混凝土将超过100—120亿吨，可见其对资源能源的消耗和对环境的影响均十分巨大[1]。因此，水泥混凝土能否长期作为最主要的建筑材料，不仅取决于其是否具备在耐久性、施工性和强度等方面的高性能，而且最关键之处在于其绿色“含量”是否高。 2 绿色高性能混凝土(简称GHPC)的内涵与特征 最早提出GHPC概念的是中国工程院院士吴中伟教授[2]。研究者认为符合以下条件的高性能混凝土（简称HPC）才算是真正的GHPC： （1）所使用的水泥必须为绿色水泥(简称GC)，砂石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提； （2）最大限量地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”—CO2 , SO2和NO2等气体，以保护环境； （3）更多地掺加经加工处理的工农业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性； （4）大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物； （5）集中搅拌混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水，并加强对废料、废水的循环使用； （6）发挥HPC的优势，通过提高强度，减小结构体截面积或结构体体积，减少混凝土用量，从而节约水泥和砂、石的用量；通过改善施工性来减小浇筑密实能耗，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用； 收稿日期：2007-02-17 作者简介：余峰（1966-），男，副研究员，研究方向：工程管理.