混凝土技术的发展

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近百年来,混凝土结构主宰了土木工程业,没有一个重大工程可以离开混凝土。混凝土技术随土木工程业的发展而发展,特别是近年发展得更快。

(1)混凝土组分的发展。混凝土已在一般的水泥(胶凝料)​、砂子(细骨料)​、石子(粗骨料)加水的组分基础上,增加了很多新的品种。比如增加掺和料:粉煤灰(可改善混凝土性能)​、磨细矿渣粉(可提高强度,改善性能)等;掺加化学外加剂:可适应减水、快硬、增塑、增稠、缓凝、抗冻、可泵送、自密实等功能的要求;掺加各种纤维:如玻璃纤维、钢纤维、塑料纤维、碳纤维等,以提高混凝土强度与抗裂性。

(2)混凝土强度的发展。20世纪50年代以前,我国主要以1:2:4和1:3:6体积配比的混凝土为主;50年代主要为110号、140号、170号、210号混凝土;60~70年代主要为150号~300号混凝土;80年代主要为200号、300号、400号混凝土;90年代发展为C20~C80高强混凝土。如上海杨浦大桥采用C50混凝土,东方明珠电视塔采用C60混凝土,新上海国际大厦第21层试点采用C80混凝土,上海明天广场大量应用C80混凝土;辽宁物产大厦下部柱采用C80混凝土,北京静安中心大厦地下三层柱采用C80混凝土等。我国已能在实验室配制C100以上的混凝土,但在实际应用中最高的是C80混凝土。

在国外,如美国ACJ在1984年确定C50以上为高强混凝土,马来西亚吉隆坡双塔大厦底层受压结构采用C80混凝土;美国芝加哥South Wacker大厦底层桩为C95混凝土;美国西雅图双联大厦3m直径的钢管混凝土采用C130混凝土,为国际上混凝土应用的最高强度等级。虽然理论上可以配制C200以上的混凝土,只是由于强度太高带来的脆性问题尚未根本解决,因此,目前在使用高强度混凝土方面仍有一定的限制。

(3)商品混凝土及泵送混凝土。商品混凝土发展很快,发达国家的一些大城市几乎都采用商品混凝土,占总量的60%~80%。我国近十几年来发展也很快,1996年全国预拌混凝土已接近3000万立方米,仅上海一地已达1000万立方米。泵送混凝土是与商品混凝土一起发展起来的,与此同时,泵送技术也有了很大提高。如上海一次泵送C60混凝土达到350m 高度,已在东方明珠电视塔与金茂大厦工程上实践成功。但和发达国家相比,我国的预拌混凝土比例仍十分低,美国的这一比例为84%,瑞典为83%,日本、澳大利亚也在60%以上,而我国目前预拌混凝土所占比例只有20%。

(4)高性能混凝土及其发展。高性能混凝土(即HPC)​,国际上提出这个名词尚不过十几年,但不少发达国家早已在这方面投入了大量的人力、物力研究并付诸实施。为实现符合多种要求的特殊功能,如高强、耐久、耐油、抗裂,目前世界各国都有许多研究与实施计划。如日本1988年提出新P.C计划,并在明石海峡大桥的2个桥墩上分别实现24万立方米与15万立方米不用振捣的自密实混凝土;英国北海油田海上平台的混凝土28d抗压强度达100 MPa,可在海水中耐久100年;法国也提出了“混凝土新法”着重解决混凝土的耐久性问题。国外在高性能混凝土方面取得了较大突破,混凝土施工也打破了传统习惯,20m高的混凝土墙体已可以实现一次浇捣。

 

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