新型混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

鄒堰柯

（四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611830）

1 新型混凝土材料

該類材料實(shí)際上是基于普通混凝土的加強(qiáng)建筑材料，已經(jīng)發(fā)展出了一系列的類型，具有比普通混凝土更好的性能，而且根據(jù)不同環(huán)境所需要又增加了一些新的性能特點(diǎn)。比如說，在一般的混凝土材料中，盡管有較好的抗壓性能，然而如果將鋼筋添加到混凝土之中，所制得的混凝土結(jié)構(gòu)將需要承受非常高的拉應(yīng)力。因?yàn)殇摻钔ǔＳ斜容^高的成本，所以負(fù)責(zé)項(xiàng)目施工的相關(guān)企業(yè)往往會(huì)出于降低整體成本的目的，而降低鋼筋用量。甚至還會(huì)選擇低標(biāo)號(hào)的鋼筋，由此必將會(huì)極大的影響工程質(zhì)量。近年來，已經(jīng)開發(fā)出了纖維混凝土，它可采用玻璃纖維束來制備混凝土材料，從而降低鋼筋的用量和造價(jià)，此外也可顯著地提升混凝土的抗拉強(qiáng)度。開發(fā)出新型的混凝土材料會(huì)使得土建工程領(lǐng)域的材料性能得到長足的進(jìn)步。在積極地推廣和應(yīng)用新型混凝土的過程之中，不但能夠促進(jìn)材料強(qiáng)度和耐久性，也有助于推動(dòng)該領(lǐng)域的全面健康發(fā)展［1］。

2 土木工程領(lǐng)域中應(yīng)用新型混凝土材料的必要性

當(dāng)材料工藝持續(xù)地發(fā)展完善之后，一系列的新材料被引入到了混凝土材料研究之中，采用新材料來生產(chǎn)混凝土材料通常僅需要比較簡單的制備工藝，一般是將特定化學(xué)物質(zhì)、纖維及煤炭顆粒等添加到之前的混凝土結(jié)構(gòu)之中，再按比例進(jìn)行混合，從而得到新的混凝土材料種類。新型混凝土材料通常為環(huán)保節(jié)能的材料，很好地契合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在當(dāng)前全球倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的大背景之下，該類材料的研究和應(yīng)用備受矚目。而且，其廣泛應(yīng)用必將顯著地降低土木工程的施工費(fèi)用，使材料獲得更高的抗壓及抗拉方面的力學(xué)性能。現(xiàn)階段，該領(lǐng)域正在朝高質(zhì)高強(qiáng)的方向發(fā)展，而且材料也將有更多的性能特點(diǎn)及更高的耐久性，在持續(xù)提升其質(zhì)量的前提下，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)建筑物整體性能的增加。目前，世界各國均大力地推動(dòng)環(huán)保及節(jié)能措施的應(yīng)用，所以可以預(yù)計(jì)，在未來的一個(gè)較長時(shí)期里，新型混凝土材料將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展［2］。

3 新型混凝土材料在土木工程中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 智能混凝土材料的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)展

在混凝土制備中加入各型添加劑和普通混凝土構(gòu)成中的粗骨料和細(xì)骨料相結(jié)合將會(huì)促進(jìn)性能的明顯增加，而且還會(huì)帶來一系列新的性能。如果將功能型或是相關(guān)物質(zhì)（通常是粉煤灰等活性礦物質(zhì)）添加到混凝土之中，將會(huì)獲得綠色生態(tài)功能。舉個(gè)例子，智能混凝土材料通常涵蓋了碳纖維、溫度自控、光纖傳感、以及綠色生態(tài)等各種類型的混凝土材料。此處將會(huì)詳細(xì)地介紹光纖傳感以及碳纖維等兩類混凝土：

1）碳纖維混凝土。由于碳纖維具有良好的強(qiáng)度性能、彈性以及導(dǎo)電性能等，所以如果在水泥基體中將它加入進(jìn)去，將會(huì)促進(jìn)混凝土材料力學(xué)性能的全面提升，其物理性能也會(huì)得到進(jìn)一步改善，而且它也可被用作傳感器，以將材料內(nèi)部的損傷情況和受力實(shí)時(shí)地體現(xiàn)出來。從而能夠有效地監(jiān)控建筑物內(nèi)部的環(huán)境條件改變，而且也可用在機(jī)場(chǎng)跑道等領(lǐng)域之中。目前，也有一些文獻(xiàn)報(bào)道將該類材料用在養(yǎng)殖場(chǎng)和普通居民住宅所用的電熱結(jié)構(gòu)之中。

2）光纖傳感混凝土。該材料所指的是在混凝土結(jié)構(gòu)之中加入了纖維傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)處于受力階段時(shí)混凝土的各類變化（包括其應(yīng)力等）進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，此外，采用該類材料也可實(shí)時(shí)性地監(jiān)測(cè)外力所致的裂紋及變形等。典型的案例就是安裝在長江大橋之上的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它可以精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)長江大橋內(nèi)部的具體應(yīng)力應(yīng)變情況［3］。

3.2 輕質(zhì)混凝土材料的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)展

該類混凝土的優(yōu)點(diǎn)為具有較低的成本，且保護(hù)環(huán)境，能耗較低。該類材料利用了發(fā)泡機(jī)來獲得所需的泡沫，將水泥漿與泡沫混合了，再進(jìn)行澆筑，由此獲得了具有大量孔隙的混凝土材料。這種混凝土自重和保溫性能將得以改善。對(duì)于高層建筑的施工來說，所用的混凝土材料通常有比較高的自重，所以在進(jìn)行攪拌過程中需充分地考慮墻體所承受的壓力大小，如果以輕質(zhì)混凝土此材料來作為建筑物的填充墻，將會(huì)使墻體本身有更小的自重，促進(jìn)建筑物整體承載力的顯著提升。而且，在該類材料的發(fā)泡階段，將會(huì)形成大量的細(xì)密空隙，所以它需具備一定的隔熱及隔音功能，以更好地保溫和防火。它所用的原材料通常比較廣泛，包括了珍珠巖、爐渣、凝灰?guī)r以及粘土陶粒等。在應(yīng)用了該類材料之后，不但使混凝土自身的重量顯著降低，還極大地減少了鋼材的用量，使工程造價(jià)明顯降低，提升了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 低強(qiáng)混凝土材料應(yīng)用

該類材料在土木工程建設(shè)項(xiàng)目中用得比較多，它僅需要比較簡單的工藝即可制備。首先要深入地分析材料的保水性、泵送性和坍落度等，比如說，在進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候，廠家可選擇高質(zhì)量水泥，再展開深入的計(jì)算和分析，合理地得出材料配合比。如上海市的長江隧道其基座主要就是采用該類材料，其應(yīng)用效果是非常理想的。因?yàn)樾璩浞挚紤]到非早強(qiáng)型/早強(qiáng)型的合理配比，盾構(gòu)切削和具體生產(chǎn)條件等一系列的因素，所以需合理地控制用水量，然而它并未采用粗骨料（它會(huì)影響到用水量），引起界面的不穩(wěn)定現(xiàn)象，有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致表面區(qū)域發(fā)生泌水離析等問題［4-5］。

4 發(fā)展趨勢(shì)

目往，新型混凝土材料的研究正引起更加廣泛的關(guān)注，且已經(jīng)開發(fā)了一系列的新類型。一些混凝土材料不但具備了良好的耐久性和強(qiáng)度性能，還會(huì)在添加劑的作用下帶來一些附加的性能。因?yàn)槠湫阅軆?yōu)異，所以被認(rèn)為將來該領(lǐng)域的重點(diǎn)方向。目前，世界各國均大力提倡節(jié)能環(huán)保的理念，所以該類材料也朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。一方面以各類生產(chǎn)廢料來用作其原材料，盡可能降低對(duì)環(huán)境的污染和提高廢物再利用率。另一方面，混凝土材料自身特性又因?yàn)樘砑觿┖突旌衔锏玫斤@著的提高，從而促進(jìn)工藝的技術(shù)含量水平提升，實(shí)現(xiàn)更高的材料耐久性及強(qiáng)度性能。此外，本領(lǐng)域的從業(yè)人員也要進(jìn)一步增強(qiáng)綠色環(huán)保方面的意識(shí)，持續(xù)地推動(dòng)新型混凝土的研究和發(fā)展。