【行业资讯】混凝土的发展趋势

随着工程材料质量和施工技术的不断提高，特别是高层建筑和超高层建筑钢筋混凝土结构的发展需要，一般强度的普通水泥混凝土已远远不能满足工程的需要，因此，研究和制备高强混凝土已非常必要。现代混凝土技术的发展趋势是混凝土的高强化与高强混凝土的流态化。

高强度混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在妥善的 质量控制下制成的，除了对水泥、集料和水的质量进行有效的控制外，配置高强度混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂，以保证混凝土 的耐久性、工作性、各种力学性能、实用性、体积稳定性和经济合理性。 提高混凝土的性能是当今混凝土技术发展的主要方向之一。随着混凝土结构物的大型化、高层化及使用机械的大型化，对混凝土的性能也提出了更高的要求。

高强混凝土有三大优越性：①在—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％。由于减小了截面，结构自重减轻，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，经济效益十分显著。②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。③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。

高强度混凝土的原材料

高强度混凝土所用的原材料包括水泥、砂石集料、外加活性材料及高效减水剂等等。

配制高强度混凝土在选择水泥时应注意它与可能选用的高效减水剂之间的相容性，一般所选用的水泥应该是42.5级以上的且质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸 盐水泥，最好采用纯硅酸盐水泥。 高细度水泥能获得早期强度，但后期强度很少增加，且水化热严重。所以单纯增加细度并不合适。

配制高强度混凝土的水泥用量较多，但过大的水泥用量不但增加成本，而且会 产生多种不利后果。如过量的水化热、收缩增大、增加混凝土的脆性等。

为了获得高强度，应尽量降低其孔隙率。混凝土的强度主要取决于集料和水泥浆强度，以及集料与水泥浆体之间的界面过渡区的强度。为了获得高强度，应尽量降低其孔隙率。 在配制高强度混凝土时，降低 孔隙率通常采用的办法有：降低水灰比，提高水泥浆的稠度，或使水泥水化完全，降低内部孔隙率。

选择适当的外加剂，是外加活性矿料替代部分水泥, 使水泥粒子分散，充分水化，此外 还需要在适当的温度与湿度下养护。

物料来提高混凝土强度。

集料

对于粗集料，在水灰比相 同时，表观密度大的粗集料混凝土强度高， 吸水率低的粗集料混凝土强度高 。强度高的石料一定有其优越性，但它并不是最关键的因素。粗集料是和包裹它的水泥砂浆共同受力的，如何减小混凝土孔隙率使它 达到更加密实的状态才是决定混凝土强度的最关键因素。

这里的孔隙包括集料之间的，集料与水泥浆之间的和水泥浆内部的。 对于中低强度混凝土，适当加大粗集料粒径可在同一坍落度情况下减少水的用量，因而对混凝土的强度有利。

但对于高强度混凝土来说，加大集料粒径并不能增加混 凝土的强度， 反而可能影响混凝土的强度。

大粒径的集料内部存在着更多的薄弱环节， 其薄弱环节是按层理分布的，这样就形成一个较大较长的薄弱面，如果混凝土的某一部分有多个有相近方向的薄弱面的话就形成了一个影响混凝土强度的薄弱区。然 而集料粒径较小，在破碎的过程中这样的薄弱环处往往分开， 这就使小粒径集料的薄弱环节减少，由于集料粒径小，形成的薄弱面较小，在混凝土中的分布较为均匀， 很难在混凝土中形成影响强度的薄弱区。另外，粒径较小的集料有较大的表面积，故能增加其与水泥浆的粘结面积，从而界面受力比较均匀。

由于高强度混凝土水灰 比较小， 采用连续级配能使混凝土获得更好的工作性能。当其他条件相同时，卵石配制的高强度混凝土强度明显小于碎石，因此不宜采用卵石配制很高强度的混凝土， 但采用卵石时，混凝土拌和料的和易性比较好。 在高强度混凝土中，细集料应选用洁净的砂子， 最好是圆形颗粒的天然河砂，细度模数为2.7～3.1。根据资料和经验，在高强度混凝土中粗细集料的比值可取2.0，即砂率为0.33。因为粗集料的表面 积相对砂来讲比较小，需要包裹在它周围的水泥浆量要少， 这样在相同水灰比相同水泥用量的情况下，可以增大新拌混凝土的坍落度。更小的砂率还有可能提高混凝土强度，但那将损害混凝土的工作度。

外加剂，在矿物外加剂取代部分水泥的前提下，水泥与高效减水剂的相 容性得到改善，高效减水剂是配制高强度混凝土所必不可少的一种外加剂。配制高强度混凝土应选用非引气性高效减水剂，使坍落度损失速度减慢,片面提高强度尤其是早期强度而忽视其他性能的倾向,造成水泥生产向大幅度提高磨细程度和增加硅酸三钙、铝酸三钙的含量发展。

提高混凝土强度的方法除采用高标号水泥外,更多的是增加单方水泥用量,降低水灰比与单方加水量。因此混凝土的和易性随之下降,施工时振捣不足,易引起质量事故 传统的水泥混凝土已显示出不可持续发展的缺陷。