土建工程混凝土材料使用

刘涛

摘要：混凝土作为一种传统的建筑材料具有悠久的历史，而随着科技和经济的发展，建筑的形式也在不断发展。高层、大跨度结构对建筑材料的要求越来越高，混凝土材料的品种不断增多，质量逐步提高，使用范围越来越广。当今根据性能的要求，在普通混凝土中添加材料并实施在工艺上，派生出名目繁多、性能特异、用途不一的新型混凝土，本文介绍了几种新型混凝土在建筑工程领域中的应用。

关键词：土建工程；混凝土；材料使用

1混凝土的特点

我们都知道，传统的混凝土材料由水泥、沙子、石灰、石子和水组成，一直以来，在建筑工程中发挥重要的作用。然而，近年来，高性能混凝土以其显著的特点和优越的性能，在土建工程中逐步取代传统混凝土材料，处于重要地位。新型混凝土材料的特点如下：

1.1在组成上，高性能混凝土增加了多种矿物掺合料和超塑化剂，且在配比方面也比普通混凝土复杂很多，流动性大及流动度经时损失小。

以上特点满足了混凝土在搅拌、浇注、运输等过程的要求，甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，具有良好的填充性和稳定性。这些特点和功能是普通混凝土難以达到的效果。

1.2高性能混凝土以其新型的外加剂和胶凝材料的使用使其呈现出独特的力学性能和耐久性能。

现代的建筑形式追求高层和跨度大的风格，这就对混凝土的性能提出了更高更强的要求，而高性能混凝土恰恰能满足这样的要求。特别是其早期下沉和硬化程度收缩小、水化后放热量低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，硬化后的混凝土密实、渗透性低耐久性能优越。

1.3高性能混凝土具有高强的特性，使得其在应用中大大减小结构尺寸，从而减少材料的耗用量，降低工程总体造价。

建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的，而建筑层数越高，对混凝土的强度要求越大，而高性能混凝土的这种高强特性可以轻松的达到要求，并能在土建工程中节省空间，节省了大量建筑资金。

1.4性能混凝土的耐性特别强，从而能够抵挡外界恶劣环境的侵袭，使建筑物本身的寿命延长，从长远方面来说，具有极高的社会经济效益。基于这一特点，高性能混凝土北用于高层建筑、大跨度桥梁、海上采油平台、矿井工程、海港码头等工程中。

2高性能混凝土

一些发达国家相继研制成功高性能混凝土，这在很大程度上，使混凝土进入了高科技时代，同时，也受到国际材料界和工程界的重视。高性能混凝土之所以受人们的重视是由于其本身在应用时，存在着以下优点：首先，高性能混凝土具有超高强特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价；其次，具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。

3预应力混凝土

预应力混凝土，是利用预先施加的拉应力抵抗使用过程中出现的压应力，或利用预先施加的压应力抵抗使用过程中出现的拉应力。混凝土的抗拉性能远好于抗压性能，其抗拉强度仅为抗压强度的1/18-1/8，极限拉应变仅为0.10×10-3-0.15×10-3。

在正常使用阶段，普通钢筋混凝土梁一般是带裂缝工作的，截面的开裂导致构件刚度降低、变形增大，结构的耐久性降低。预加应力的目的是将混凝土变成弹性材料“无拉应力”或“零应力”作为预应力混凝土设计准则，使高强钢材和混凝土能够共同工作，进而达到荷载平衡。预应力混凝土的主要优点主要表现在以下几点：一、变被动设计为主动设计；在使用荷载作用下不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高结构的耐久性；二、可以合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土，从而节省材料，减轻结构自重；同时，还可以提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围进一步扩大；三、施加预应力相当于对结构或构件作了一次检验，有利于保证质量，而由于在正常使用阶段钢筋和混凝土的应力变化幅度较小，重复荷载下的抗疲劳性能较好；此外，其还具有良好的裂缝闭合性能，与其相应的抗剪性能也有所提高。

4活性微粉混凝土

这种混凝土也具超强性，通常情况下，其抗压强度可以达到200MPa-800MPa左右，是建立于普通混凝土基础上，在形成过程中，主要采用了以下措施：一、增大堆积密度；二、减少混凝土用水量；等等，从而来使得混凝土达到超高强度。另外，在使用过程中，由于其骨料粒径很小，接近于水泥颗粒的尺寸。因此，在配合比设计时，要以单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例，确定这种数量比例关系的工作，进行混凝土配合比设计。一般情况下，混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求，即：一、满足结构设计的强度等级要求；二、满足混凝土施工所要求的和易性；三、满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；四、符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。

5轻质混凝土

这种类型的混凝土主要是利用天然轻骨料、工业废料轻骨料、人造轻骨料制成的轻质混凝土，强度高、密度小、保温好是其最为主要的特点，另外，保护环境方面也是极为有利的。对于这种类型的混凝土，在配合比设计时，要正确把握水灰比、单位用水量和砂率是的三个基本参数。混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：一、在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；二、在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量；三、砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算Im3混凝土中各材料用量为基准，计算时骨料以干燥状态为准。

6预填骨料升浆混凝土

在预填骨料层中布置压浆孔注入砂浆，形成预填骨料升浆混凝土。采取这种工艺，缩短了工期，取得了良好的经济效益。在制作时，其水灰比可低到0.15，需加人大量的超塑化剂，以改善其工作度。但是预填骨料升浆混凝土的价格比常用混凝土稍高，但大大低于钢材，可将其设计成细长或薄壁的结构，以扩大建筑使用的自由度。

7智能混凝土

智能混凝土一种应用比较广泛的新型混凝土。首先，要计算水泥用量，根据已确定的混凝土中水泥用量，保证混凝土的耐久性；其次，要控制合理砂率，通过试验、计算求得，通过变化砂率检测混合物坍落度，能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。第三，要根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比，有效进行配合比的调整与确定。

8掺减水剂混凝土

混掺减水剂混凝土，是以干燥骨料为基准的，由于在实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。掺减水剂混凝土配合比设计，首先要按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比；其次要在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上，进行减水和减水泥，算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量，另外，还要重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。

9结语

新型混凝土的研发对我国的工程建设质量有了很大的提高，在工程领域已经得到了应用，但是范围还不是很广泛，要想大范围大面积的使用还是需要一个过程的，新型混凝土以其优良的性能在工程中普遍应用将会成为发展的趋势。在我国社会不断发展的过程中，基础建设发展势头良好，新型混凝土势必会成为工程材料的主力军，为我国的工程建设奠定良好的基础。

（作者单位：福建福清核电有限公司）