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新型混凝土材料在土木工程领域的应用梁慧颖

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：梁慧颖

[导读] 摘要：混凝土材料因其本身的成本较低而广泛应用于土木工程领域。新型混凝土比普通混凝土多了几道施工工艺，并增加了一些不同的材料。

        淮安市华石建材有限公司江苏淮安 223001
        摘要：混凝土材料因其本身的成本较低而广泛应用于土木工程领域。新型混凝土比普通混凝土多了几道施工工艺，并增加了一些不同的材料。
        关键词：新型混凝土材料；土木工程；应用
        一、混凝土的基本概念
        混凝土简称为砼，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常情况下，土木工程施工过程中所使用的普通混凝土是指以水泥为主要胶凝材料，并与水、砂砾、石子等材料（必要时加入矿物掺合料以及化学外加剂）按照适当比例配合，然后经过搅拌、密实成型、养护硬化等步骤而形成的一种人造石材，因此也常被称为三合土。另外混凝土的强度等级是以立方体抗压强度标准来进行划分，我国将普通混凝土的强度等级划分为14级，分别为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C55、C60、C70、C75以及C80。目前，混凝土材料已经被广泛应用于土木工程行业领域中，其优点是成本低、原材料丰富、强度高、耐久性好且具有良好的可塑性。而其缺点就在于混凝土自重大、属于脆性材料。近几年来，为有效改善混凝土材料所存在的缺点，我国对其进行了不断地研究和探索，并且有了实质性的突破，如高性能混凝土、活性微粉混凝土、纤维增强混凝土等各类新型混凝土材料相继问世，并已被广泛应用于土木工程领域中。
        二、新型混凝土材料在土木工程中应用的必要性
        随着材料工艺的不断发展，在原有的混凝土材料中，逐渐引入了新的材料，由新材料制成的新型混凝土制作方式相对简单，主要是在原有的混凝土结构中增加一些煤炭颗粒、纤维、化学类物质等，将这些成分混合起来，进而形成日常使用的新型混凝土材料。目前，新型混凝土材料逐渐受到人们的广泛关注，其主要是因为，新型混凝土材料具有一定的节能环保性，特别是随着国家可持续发展战略的提出，节能环保理念盛行，新型混凝土材料也因此广受欢迎。此外，随着新型混凝土材料的应用，可以帮助土木工程节约成本，提高混凝土材料原有的抗损伤与抗压性。
        随着人们生活水平的提高，对土木工程也提出了更好的要求，因而使得新型混凝土发展方向也在不断变化，目前新型混凝土主要朝着强度高、质量好的方向不断前行，与此同时，材料耐久性与优越性也在不断提升，相信随着混凝土材料质量的不断提升，可以在不一定程度上提升建筑物性能，进而为建筑工程质量建设奠定坚实基础。此外，随着节能环保政策的推行，土木工程建设中对于材料节能环保方面的要求也会逐渐提升，因此在土木工程中使用新型混凝土材料已成为行业发展的必然。
        三、新型混凝土材料在土木工程中的应用
        当下，随着我国科技水平和经济实力的不断发展和增强，我国混凝土材料方面的研究也有了重大突破，通过在传统混凝土材料的构成中，加入纤维、矿物质、各种化学物质等外加剂，从而制作成各种性能不同的新型混凝土材料。这些新型混凝土材料不仅可以有效降低工程项目的成本投资，为企业带来更大的经济效益，而且能够极大程度地提高混凝土自身的抗压抗损能力，最重要的是新型混凝土材料能够很好地实现环保节能、资源节约的效果，可以有效地促进社会效益的发展。
        1、智能混凝土材料应用
        将一些砂、石、水、外加剂等成分添加到混凝土结构中可以有效改善混凝土结构性能，也可能产生很多意外的使用效果。在混凝土中添加一些智能型与功能型的物质，可以提高混凝土的绿色生态功能。比如，对智能混凝土而言，其主要包括绿色生态混凝土、净化空气混凝土、生物相容混凝土、光纤传感混凝土、电磁屏蔽混凝土、温度自控混凝土、碳纤维混凝土等不同类型。下面将对碳纤维与光纤传感混凝土进行介绍：
        （1）碳纤维混凝土。

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碳纤维材料引其自身的导电性、弹性及高强度特点，将碳纤维融入到水泥基中可以明显提升材料结构强度与韧性，进而改变材料的物理性能，另外还可以将其当做传感器及时反应自身受力情况与内部损伤。通过使用这一材料，可以对建筑物当中的环境与内部变化进行实时监控，也可以实现对机场跑道及除冰雪中应用，此外，还可以将其应用到住宅与养殖场电热结构当中。
        （2）光纤传感混凝土。光纤传感智能型混凝土材料主要是指将纤维传感器融入混凝土结构中，探测混凝土受载阶段的内部应力及实际变化，同时对因外力产生的变形、裂纹等进行实时监测。关于此，比较明显的例子为长江大桥上的监测系统，通过这一监测系统可以对桥体内部的应变情况进行实时监测。
        2、活性微粉混凝土
        该混凝土材料的强度极高，单位抗压强度在200～800Mpa，抗拉强度为25～150Mpa。这种类型的混凝土容重为2.5～3t/m3。为了将普通混凝土转化为活性微粉混凝土，首先必须降低粒径的范围，并提高混凝土的均匀性；其次，当使用微粉和非常细小的粉末材料时，必须确保其堆积密度达到最优；最后，在硬化的过程中，应使用加压和加热等方法来增加混凝土的强度。普通混凝土的级配曲线是连续的，但是活性微粉混凝土的级配曲线不同，而且骨料粒的直径较小，与水泥颗粒的大小差不多。
        3、高性能混凝土
        目前，高性能混凝土已得到了许多国家的重视，已作为一种新型材料进行了深入的研发。高性能混凝土的优点体现在三个方面：①高性能混凝土具有重量上的优点，不仅可以减小混凝土的结构尺寸，而且可以减少地基的荷载和结构自重，减少施工过程中使用的材料量，扩大可用空间，节省整个项目的成本；②高性能混凝土在工作性能方面有很大的优势，可以减轻施工强度，简化施工过程；③高性能混凝土的耐久性也极佳，能够在恶劣的条件下保持优良的性能，因此在建筑业中得到了广泛的应用，在使用阶段无需花费过多的维护成本，可以减少对周围环境的影响，提高社会经济效益。
        4、碾压混凝土
        碾压混凝土一般用于大体积的混凝土结构或公路路面等领域，并且这种类型的混凝土发展非常迅速。碾压混凝土施工的机械化程度和施工效率较高，与普通混凝土相比，实际浇筑时间可减少近一半，耗水量也能减少20%；另外，水泥的用量可以减少30%以上。在混凝土高坝施工过程中，可以充分利用碾压混凝土间层的抗剪特性。
        5、纤维增强混凝土
        在混凝土中加入纤维可有效解决混凝土抗拉强度和延性不理想的问题。在承重结构中，钢纤维混凝土的发展速度最快，应用的范围也最广，广泛用于土木工程项目中。如果纤维长度与长径比在正常范围内，纤维产量通常为1%～2%。在这种情况下，与基础混凝土相比，钢纤维混凝土的抗拉强度可以提高至少40%，同时还可以提高抗弯曲强度。在纤维增强混凝土的弹性阶段，其变形性能与基体混凝土没有太大的区别，但可以提高其塑性变形的韧性。
        结束语
        作为土木工程施工的重要材料，混凝土因其特殊的材料性质而在土木工程项目建设中被广泛运用。但是随着时代的不断发展，人们对工程项目的要求也越来越高，传统混凝土材料的性能已无法满足现代化建设的要求，因此，各种新型混凝土材料随着专业人员的研究而相继产生，这些新型材料对现代化的工程建设起到至关重要的作用，而企业只有对这些新型混凝土材料进行科学合理的应用，才能够有效地促进工程项目的良好发展。
        参考文献：
        [1]陈平，林沐青.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用分析[J].绿色环保建材，2016，08：2.
        [2]巴明辉.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用探析[J].四川水泥，2016，10：12.
        [3]李俊龙.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].门窗，2017，11：226.