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网络教育学院本科生毕业论文（设计）题目：高性能混凝土的发展和应用学习中心：大连理工龙海奥鹏层次：专科起点本科专业：土木工程年级：2013年春季学号：201302528657学生：谢俊贤指导教师：张园园完成日期：2015年02月09日建筑结构加固综述I高性能混凝土的发展和应用随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。关键词：高性能混凝土；应用范围；发展展望建筑结构加固综述II目录摘要一、绪论………………………………………………………………………………2二、典型高性能混凝土的特点及工程应用……………………………………………42.1典型高性能混凝土的特点…………………………………………………42.1.1超高强混凝土的特点……………………………………………………42.1.2绿色高性能混凝土的特点………………………………………………52.1.3机敏型高性能混凝土的特点……………………………………………52.1.4普通混凝土的高性能化…………………………………………………52.2高性能混凝土的工程应用…………………………………………………62.2.1高性能混凝土的原材料及配合比………………………………………62.2.2机敏高性能混凝土的工程应用范围……………………………………62.2.3环保型高性能混凝土的工程应用范围…………………………………8三、新型绿色高性能混凝土的研究及工程应用……………………………………103.1高性能混凝土绿色化的途径……………………………………………103.2绿色高性能混凝土的发展展望…………………………………………10四、工程实例分析…………………………………………………………………134.1工程概况………………………………………………………………134.2高性能混凝土的设计思路………………………………………………134.3高性能混凝土配合比试验………………………………………………144.3.1原材料的技术要求……………………………………………………144.3.2配合比设计主控项目…………………………………………………154.3.3配合比的确定…………………………………………………………154.4工程应用…………………………………………………………………16五、结论………………………………………………………………………………18参考文献建筑结构加固综述1摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。建筑结构加固综述21绪论高性能混凝土可以认为是在高强混凝土基础上的发展和提高，也可说是高强混凝土的进一步完善。由于近些年来，在高强混凝土的配制中，不仅加入了超塑化剂，往往也掺人了一些活性磨细矿物掺合料，与高性能混凝土的组分材料相似，而且在有的国家早期发表的文献报告中曾提到：“高性能混凝土并不需要很高的混凝土抗压强度，但仍需达到55MPa(8000psi)以上”。因此，至今国内外有些学者仍然将高性能混凝土与高强混凝土在概念上有所混淆。在欧洲一些国家常常把高性能混凝土与高强混凝土并提(HPC／HSC)。建筑结构加固综述3引言从1824年波特兰水泥发明开始，混凝土材料至今已有100多年的历史，以水泥为胶结材的混凝土也取得了具大的发展，由普通混凝土向高性能混凝土发展。从20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。据统计，当今我国每年混凝土用量约109m3，并且随着我国近年来工业化、城市化进程的加快，其用量将继续快速增长。人类进入21世纪，随着科学技术的快速发展，一种又一种新型混凝土涌现出来。混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料，其本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土的发展方向。高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，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。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。建筑结构加固综述42典型高性能混凝土的特点及工程应用高性能是在1990年的一次国际会议上对混凝土提出的新的要求。而高性能混凝土也是今后混凝土技术发展的一个基本方向。对高性能混凝土的定义，国内外的提法不尽相同，但概括起来，可以归结为以下五个方面：1、高耐久性，能在正常使用环境下具有超长的使用年限和较小的维护费用；在特殊要求的使用条件下，能满足抗侵蚀、抗冻融等抵抗恶劣使用环境下的特殊要求。2、高施工性能，能在具体的施工条件下，顺畅地完成混凝土的运送和浇注，能得到密实性和均匀性优越的混凝土结构。3、较高强度，能满足设计承载力所提出的强度要求，且具有足够的后期强度增长能力，并保证在正常使用条件下的强度要求。4、高体积稳定性，混凝土凝结前不分层、不离析，硬化后体积变化小，具有较好的抗裂能力。5、能满足环境保护和可持续发展的要求。本章主要对高性能混凝土的主要发展动向进行讨论，重点分析其特点和工程应用范围。2.1典型高性能混凝土的特点2.1.1超高强混凝土的特点在我国,一般把C10～C50强度等级的混凝土称为普通强度混凝土，C60～C90强度等级的混凝土称为高强混凝土，C100及C100以上的混凝土称为超高强混凝土。在混凝土中掺人超细粉物质，可以使硬化水泥石结构致密，孔径细化，改善界面结构，具有高的抗渗性、耐久性和强度，即在混凝土中掺人超细粉物质可以改善高强混凝土的结构并提高其性能。国外已成功研制了立方体抗压强度可达200MPa～800MPa超高强活性细粉混凝土，其抗拉强度也可达25MPa～150MPa，它是一种超高强混凝土，并且这种混凝土在工程实际中也得到了应用。建筑结构加固综述52.1.2绿色高性能混凝土的特点绿色高性能混凝土是一种具有优良的施工性能、高耐久性与高强度．能够保护环境、节约能源并有益于人体健康的新型混凝土，代表了混凝土的发展方向。绿色高性能混凝土具有以下四个特点：比传统混凝土材料有更好的力学性能和耐久性能，尽量减少修补或拆除过程中建筑垃圾对环境的污染；大量利用工业废渣和其他资源，最大限度地减少能耗大、污染严重的水泥熟料的生产与使用；施工简单，尽量降低使用工业废渣及其他资源时的二次能源消耗；具有与自然环境的协调性，减轻对环境的负荷，实现非再生性资源的循环使用。2.1.3机敏型高性能混凝土的特点混凝土具有自身诊断、自身控制、自身修复等机敏能力功能的机敏型高性能混凝土，如自密实混凝土、内养护混凝土、承受高温的高强混凝土。机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。智能混凝土是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分使混凝土材料具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料，根据这些特性可以有效的预报混凝土材料内部的损伤，满足结构白我安全检测需要，防止混凝土结构潜在的脆性破坏，能显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。2.1.4普通混凝土的高性能化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。普通混凝土的高性能化在公路路面研究上有其重要作用，但国内外大量研究建筑结构加固综述6与生产应用的高性能混凝土均属于高强度水泥混凝土，基本上是C60以上，此时面临的问题出现了，就是高强度导致了高脆性，如果直接用于路面有不可克服的缺点。我们可以这样理解：高性能混凝土必须具有高的耐久性。同时高性能混凝土也应具有高的强度。但仅仅是高强度，还不一定具有高耐久性。耐久性是高性能混凝土的最重要技术指标。它还要与使用的环境相结合，采取相应的对策，例如掺入矿物质超细粉。2.2高性能混凝土的工程应用如前所述，高性能混凝土的工程应用已经有了较大的发展，但是由于我国的现状，各种方法和技术还相对落后，仍需要在工程实践中不断使用和检验。因此，本节主要阐述的是高性能混凝土的材料要求、工程应用范围以及简单应用实例。2.2.1高性能混凝土的原材料及配合比高性能混凝土是在普通混凝土的传统组分中，参入化学外加剂及矿物外加剂，用现代混凝土技术制备的混凝土，具有低水胶比，它以耐久性作为设计的主要指标，施工管理技术人员严格控制高性能混凝土原材料和配合比设计技术要求，除应满足相应产品国家标准和行业标准外，还应根据混凝土耐久性要求，提出原材料品种、性能的特殊要求，确定复合设计要求，施工工艺和施工环境等因素的配合比。2.2.2机敏高性能混凝土的工程应用范围机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。智能混凝土是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分使混凝土材料具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料，根据这些特性可以有效的预报混凝土材料内部的损伤，满足结构白我安全检测需要，防止混凝土结构潜在的脆性破坏，能显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。近年来，损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土及仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的相续出现，为智能混凝土的研究和发展打下了坚实建筑结构加固综述7的基础。1）自诊断智能混凝土自诊断智能混凝土具有，压敏性和温敏性等性能。普通的混凝土材料本身并不具有自感应功能，但在混凝土基材中掺入部分导电相组分制成的复合混凝土可具备自感应性能。目前常用的导电组分可分为3类：聚合物类、碳类和金属类，而最常用的是碳类和金属