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高强混凝土的定义和特点以及分类

    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。随着建筑业的飞速发展,提高工程结构混凝土的强度,已成为当今世界各国土木建筑工程界普遍重视的课题,它既是混凝土技术发展的主攻方向之一,也是节省能源、资源的重要技术措施之一。
 
    近年来,世界各国使用的混凝土,其平均抗压强度和最高抗压强度都在不断提高。大量混凝土工程实践证明,在建筑工程中采用高强混凝土,不仅可以减小混凝土结构断面尺寸、威轻结构自重、降低材料用量、有效地利用高强钢筋,而且还能增加建筑的抗震能力,加快施工进度,降低工程造价,满足特种工程的要求。因此,在混凝土结构工程中推广应用高强混凝土具有重大的技术经济意义。
 
一、高强混凝土的定义
 
    高强混凝土是使用水泥、砂、石等传统原材料,通过添加一定数量的高效减水剂,或同时参加一定数量的活性矿物材料,采用普通成形工艺制成的具有高强性能的一类混凝土。高强混凝土的概念,并没有一个确切的定义,在不同的历史发展阶段,高强混凝土的涵义是不同的。由于各国之间的混凝土技术发展不平衡,其高强混凝土的定义也不尽相同,既使在同一个国家,因各个地区的高强混凝土发展程度不同,其定义也随之改变。正如美国的S·Shah教授所指出的那样“高强混凝土的定义是个相对的概念,如在休斯敦认为是高强混凝土,而在芝加哥却认为是普通混凝土。”
 
    日本京都大学教授六车熙指出:20世纪50年代,强度在30MPa以上的混凝土称为高强混凝土;20世纪60年代,强度在30~50MPa之间的混凝土称为高强度混凝土;20世纪70年代,强度在50~80MPa之间的混凝土称为高强混凝土;20世纪80年代,强度在50~100MPa之间的混凝土称为高强混凝土;至20世纪90年代,一些工业发达国家将强度在80MPa以上混凝土称为高强混凝土。实际上,在20世纪60年代,美国在工程中大量应用的混凝土强度已达30~50MPa,并且已有强度为50~90MPa的高强混凝土;到20世纪80年代末期,美国在西雅图商业大楼的框架柱上,采用了设计强度为100MPa的现浇高强混凝土。
 
    我国自20世纪70年代开始,用高效减水剂配制高强混凝土的研究,为推广应用高强混凝土创造了有利条件,并使高强混凝土迅速用于建筑工程中。根据目前的施工技术水平,我国一些单位在试验室条件下已配制出100MPa以上的混凝土,在普通施工条件下采用优质集料、减水剂,也能较容易获得C60~C80混凝土。通过以上可以充分说明,我国在高强混凝土的研究与应用方面,已经取得了巨大成绩,高强混凝土在建筑工程中具有美好的前景。在《高强混凝土结构设计与施工指南》(HSCC93-1)中,具体给出了采用水泥、砂、石原料按常规工艺配制强度为50~80MPa的高强混凝土的技术规定。从我国目前平均的设计施工技术实际出发,将强度在50MPa以上的混凝土称为高强混凝土,强度在30~45MPa的混凝土称为中强度混凝土,强度在30MPa以下的混凝土称为低强度混凝土。因此,在实际工程中,一般采用50~60MPa的高强混凝土,是符合中国国情的。经过这些年的工程实践,多数建筑专家认为,在工程中一般应采用50~80MPa的高强混凝土,也是比较实际的。1998年,中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会,以30余个工程应用实例出版了《高强混凝土工程应用》论文集,表明我国高强混凝土工程应用水平已经达到国际先进水平,为编制《高强混凝土应用技术规程》(JGJ/T281-2012)创造了条件,这将进一步推动我国高强混凝土的应用及发展。
 
(一)高强混凝土的特点
 
    在当今的普通混凝土结构中,已经有广泛应用高强混凝土的趋势,而且向着轻质高强方向发展,其生产逐渐实现工业化、商品化和自动化。混凝土在50~80MPa范围内,可以由预拌混凝土工厂提供。有关试验资料表明:在试验室内,已可以配制成抗压强度高达100MPa以上的超高强混凝土。在预拌混凝土工厂中配制高强混凝土,可加快施工速度并减少浇灌时的产品质量损失。在高层建筑中,高强混凝土的优点是:可大幅度减小断面尺寸,降低负荷数量,增加结构的跨度。高强混凝土与普通混凝土一样,仍然属于一种脆性材料。
 
    归纳起来,高强混凝土有如下优点:a.强度高,变形小,能适用于大跨度、重载和高耸结构;b.耐久性好,能承受各种恶劣环境条件,使用寿命长;c.能大大减小结构的截面尺寸,降低结构自身质量荷载;d.其抗渗性和抗冻性均比普通强度的混凝土好;e.对于预应力结构,能更早地施加更大的预应力,且预应力损失小。但是,高强混凝土也有如下缺点:a.对于原材料质量要求非常严格;b.混凝土质量易受生产、运输、浇筑和养护环境的影响;c.其延性比普通混凝土还差,即高强混凝土的脆性更大。
 
(二)高强混凝土的分类
 
    高强混凝土根据不同的工作性、水灰比及成型方式,可分为高工作性的高强混凝土、常工作性的高强混凝土、工作性非常低的高强混凝土、压实高强混凝土以及低水灰比高强混凝土。
 

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