第五章 混凝土的高强与高性能化08-11(14)

混凝土的高强与 高性能化宋少民

混凝土是用量最大的工程材料世界年消耗量100亿吨，我国约40亿吨。 世界平均每人每年1.8吨。 用途广泛，成本低廉。

过去一百年的混凝土没有打好 — Metha

混凝土技术的发展应该做到法天师地，应该向古 人学习，做到历久弥坚 - 黄兆龙

传统混凝土面临的挑战

工程结构复杂，荷载大，所处环境严酷 混凝土结构的耐久性问题突出 混凝土的使用对生态环境的影响

工程结构复杂，荷载大， 所处环境严酷人类开发重点转向海洋、沙漠、高原、两极。 高层建筑、大跨桥梁、地下工程

混凝土结构的耐久性问题突出

传统混凝土并不十分耐久 基础设施损坏严重 维修和更新费用超过新建 费用 重要设施要求长寿命

混凝土的使用对生态环境的影响生产水泥排出CO2对温室效应的影响 混凝土消耗大量自然资源可导致对生态环境 的破坏 发达国家限制水泥工业发展

世界水泥产量变化趋势(百万吨) 1995 欧盟 其它欧洲国家 前苏联地区 北美 东亚 其它地区 总计 168.1 65.8 58.1 92.9 623.4 386.9 1395.2 2000 187.9 80.0 80.3 94.9 732.7 486.2 1662 2005 194.1 90.2 110.1 94.8 798.8 551.1 1839.1 2010 189.3 94.7 128.2 94.7 844.3 594.9 1946.1

实际上2005年中国水泥产量已逾10亿吨

未来的混凝土必须从根本上减少水泥 熟料用量，必须更多地利用多种工业废料 作为其原材料；未来的混凝土又必须是高 性能的，尤其是耐久的。耐久和高强同样 意味着资源的节约。现代高强混凝土和高 性能混凝土就是在这样一种背景下发展起 来的，已被科技和学术界看成是21世纪的 混凝土。

高强混凝土现代高强混凝土技术最初是以混凝土的高 强度和拌合物的高工作度为目标，而其致密的 结构通常又使这种混凝土兼具其它的优良性能， 如很高的抗渗性、耐磨性以及荷载作用下的较 小变形与徐变等。

我国高强混凝土应用现状

已有三十年的应用历史

高层建筑——已有上百幢建筑采用C60以上混 凝土建造底层柱 桥梁——红水河铁路桥 万县长江公路大桥 其它——码头，核电站，采油平台等

在高强混凝土的推广应用上，我 们仍受到某些传统观念的有害束缚：有些技术人员总觉得多用水泥或少用

掺合料会对混凝土质量带来好处，而不是尽量使用粉煤灰等矿物掺合料和将水泥用 量限制到最小程度。

在消除了对高强混凝土的神秘感之后，

又对高强混凝土自身的一些弱点缺乏足够的重视，从而在结构的设计构造和施工的

各个环节中完全沿用普通混凝土中的做法而无视高强混凝土的特殊要求，结果造成

工程严重开裂

或留下结构延性不足等安全隐患。

高强混凝土应用中需注意的问题 1高强混凝土的高脆性对结构抗震设计的影响—— 高强混凝土在高抗震设防区的应用要受到限制。烈度 为8度时，抗震柱的混凝土强度不宜超过C70;烈度为 9度时，不宜超过C60, 将很高强度的混凝土用于抗震柱时，应该尽量采 用具有优良延性的钢管混凝土柱，其次是钢骨混凝土, 当然钢纤维混凝土也是发展的重要方向.。

高强混凝土应用中需注意的问题 2

高强混凝土的早期裂缝控制：

高强混凝土由于水胶比低，胶凝材料用量 大，导致水化温升高，泌水少，因此自身收缩 大，温度收缩大，易产生塑性开裂。 高强混凝土因早期收缩引起的开裂倾向要 比通常设想的更为严重。

高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下会

引起较高的拉应力，更由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂

性能甚差。