高性能混凝土HPC的毕业设计.doc

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1、哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计）摘 要自我国改革开放以来，国家迅速的发展，一步步的走向现代化，与此同时我国的建设规模也在不断的壮大，那么如何保证建筑工程质量以及使工程能长久的安全使用下去，必将是各级政府和社会各界广泛关注的焦点。大量的土木工程建设当中，混凝土的应用面是非常之广，使用次数很多。特别是近几年来，一种新兴的混凝土技术出现并运用到很多工程顼目中而且迅速的发展着，那就是高性能混凝土。高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC) 具用许多优点，如具有高高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等，正因为这些优良的特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，有

2、许多的重要工程开始采用HPC，尤其是在海港建筑、高层建筑、桥梁等工程。本文主要围绕高性能混凝土的发展历史背景和目前国内外的研究现状展开研究的，文章主要介绍了什么是HPC、HPC所具有的特性，枚举了一些有关HPC在国内外研究领域应用中的主要成就，并展望了HPC的未来发展趋势。近几年来，我国建筑逐渐向大型化、高层化、现代化迅速迈进，以此来看，新世纪的重要建筑工程材料必将是HPC。关键词 高性能混凝土；定义；特性；发展趋势0 AbstractSince Chinas reform and opening up, the rapid development of the country , a ste

3、p toward modernization , while the size of the building is constantly growing, so how to ensure the quality of construction so that the project can be a long and safe use of it, is bound to each levels of government and community-wide focus. Among a large number of civil engineering construction , c

4、oncrete application surface is very wide, use many times . Especially in recent years , an emerging concrete technologies emerge and applied to many engineering Xu heads and rapidly developing , and that is high performance concrete .High Performance Concrete (High Performance Concrete, HPC) with wi

5、th many advantages, such as having a high durability , high resistance, high strength and high dimensional stability , etc. , because these excellent features , is considered the worlds currently most performance comprehensive concrete, there are many important projects began to use HPC, dragon whic

6、h is in the harbor building , high-rise buildings, bridges and other projects.This paper mainly focus on the historical background of the development of high performance concrete research status at home and abroad and the commencement of the study , the article describes what is HPC, HPC has the cha

7、racteristics enumerated some of the HPC research at home and abroad of the main areas of application achievements and prospects for the future development trend of HPC . In recent years, Chinas building gradually to large-scale , high-rise , modern fast forward, this point of view, an important cons

8、truction materials in the new century will be an HPC.Key words: Characteristics; development trend of high-performance concrete; define 目 录 摘 要1Abstract2第一章 绪论5第二章 HPC的产生原因和发展现状6 2.1 产生原因6 2.2 发展现状及发展趋势 7第三章 HPC的性能特点和应用研究 8 3.1 HPC的定义8 3.2 HPC的特性9 3.3 HPC应用和发展中所遇到的问题10第四章 HPC的质量与施工控制11 4.1 HPC原材料及其选

9、材11 4.2 HPC的施工控制12第五章 HPC的特性14 5.1 高工作性能14 5.2 高耐久性能15 5.3 其他性能 15第六章 绿色HPC16 6.1 开发绿色HPC 的必要性16 6.2 有关绿色HPC的可性行17 6.3 关于绿色HPC的发展17第七章 HPC的发展19第八章 结论21致 谢22参考文献23第一章 绪 论自从1824年波特兰水泥的出现，混凝土材料到现在已有100多年的历史了，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，由普通混凝土向高性能混凝土发展。进入20世纪以来，以混凝土为建筑材料的工程结构得到迅速发展，与其他建筑材料相比，混凝土以其良好的综合性能

10、已成为楼宇、桥梁、大坝、公路和城市运输系统等现代化工程结构的首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量非常大。据统计，当今我国每年混凝土用量约为109m3，并且随着我国近年来工业化、城市化进程的快速发展，其用量将不断的快速增长。人类进入21世纪，随着科学技术的迅速发展，不断地涌现了一种又一种新型的混凝土。混凝土能否长期坚持下去成为最主要的建筑结构材料，就要求其本身必须具有高耐久性、高工作性、高强度等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然趋势，是混凝土的发展方向。高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，某几个

11、发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。与传统混凝土相比，由于高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等诸多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，迄今已被不少重要工程所采用，龙其是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用性、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，各国学者也都陆续接受了，认为它是今后混凝土技术的发展方向。第二章 高性能混凝土产生的背景和研究现状2.1 高性能混凝土的产生原因 随着当代海洋、高层、大跨、军事工

12、程结构的快速发展，对混凝土的要求越来越高；但是近四五十年以来，国内外都出现了不少混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故，并有愈演愈烈。这些混凝土工程的过早破坏，其原因并不是因为其强度不够，而是由于混凝土耐久性不良，这就要求混凝土要不断以提高耐久性为重点的各项性能指标,多使用天然材料及利用工业废渣,走可持续发展的道路, 而且做到了保护环境，在这种环境与前景下，就促使了高性能混凝土的出现、逐步完善与发展。混凝土作为用量最大的人造材料，必然要考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都是以天然资源为主。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生产1t

13、硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1tCO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的主要原因之一。虽然与塑料、铝材、钢材等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小很多，而且混凝土本身也算是一种洁净材料，但由于它庞大的用量，对矿石、砂和石骨料的过度开采，已在不少地方造成资源破坏并严重影响了空气、生态环境以及天然景观；甚至有些大城市已经很难获得质量合格的砂石。另一方面，由于混凝土的过早劣化，废旧工程被拆除后的混凝土垃圾更是给环境带来了威胁。因此，未来的混凝土的水泥用量必须大大的减少，其原材料必须更多地利用各种工业废渣；必须把废弃混凝土的再生利用充分考虑

14、在内，那也就是未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高性能都意味着节约资源。“高性能混凝土”就是在这种背景下产生的。2.2 发展现状及发展趋势 由于混凝土的过早劣化，某些发达国家在20世纪80年代中期掀起了以提高混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”的开发研究的热潮，而且得到了各国政府的高度重视。自这以后，各国混凝土结构设计规范中逐渐将耐久设计考虑其中，从只重视强度设计向强度与耐久性并重为主。进入20世纪90后代后，土木工程领域将混凝土结构耐久性设计方法作为研究的重点。目前，高性能混凝土的发展有以下几个方向：(1)绿色高性能混凝土水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，消耗了大量的能

15、源和资源，对环境的破坏更是严重，违背了国家的可持续发展的要求。而粉煤灰混凝土是绿色高性能混凝土研究、应用较多的，粉煤灰混凝土和基准混凝土比起来，在新拌混凝土上的工作性能得到了非常高的提升，混凝土硬化阶段的水化热明显降低了，同时提高混凝土强度，特别是后期强度。而且节约了水泥，环境污染得到了很大的改善，因此，绿色高性能混凝土将它作为了代表性材料。(2)超高性能混凝土超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（Reactive Powder con-crete,RPC）,它具有的特性是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在核电站、军事等特殊工程中应用成功。(3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原

16、有的成分基础上复合智能型成分，使混凝土材料具有自适应、自感知、自修复特点的多功能材料，能够对环境变化进行感知和控制的功能。由于出现了一系列机敏混凝土如仿生自愈合混凝土、温度自调节混凝土、损伤自诊断混凝土等，为智能混凝土的发展、研究和智能混凝土结构的开发研究应用奠定了基础。 第三章 HPC的性能特点和应用研究3.1 HPC的定义HPC是近20余年来发展起来的一种新型混凝土。不同国家、不同学者按照各自的经验、认知、目标条件和应用范畴，对高性能混凝土给出了不同的定义和概念。日本学者认为，HPC就是高流态的自密实混凝土（即免振混凝土）；国际预应力混凝土协会和欧洲混凝土学会将水胶比低于0.40的混凝土称

17、为HPC；中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土称为HPC。虽然不同的工程技术人员、不同的学者或不同的国家对HPC的解释各不相同。例如日本学者强调高工作性、美国学者更注重高强度和尺寸稳定性，而欧洲学者更偏重于耐久性。但是他们都是围绕着高耐久性为基本观点的，也就是他们在这方面的认识是达到了共识的。总而言之，过去的普通混凝土必定会被HPC所具有的优良的综合特性所取代，能够预见，HPC将成为21世纪大量被使用的时代。3.2 HPC的特性和普通混凝土相比，HPC具有以下独特的特性：(1)耐久性。矿物质超细粉以及高效减水剂的配合运用，起到了

18、很有效的减少用水量的作用，使混凝土内部的空隙变小了，可以使混凝土结构安全可靠地工作50100年以上，是HPC应用的主要目的。(2)工作性。评价混凝土工作性的主要指标是坍落度，HPC坍落度的控制功能很好；在振捣这个过程当中，HPC粘性比较大，粗骨料下沉速度也比较慢，在同样的振动时间之内，下沉距离较短，均匀性及稳定性很好。与此同时，由于HPC的自由水少，水灰比低，而且掺入了超细粉，基本上没有泌水，并且还有粘性大的水泥浆，离析现象基本上不会出现。(3)力学性能。由于混凝土是一种非均质材料,强度也被诸多因素影响着，影响混凝土强度的主要因素是水灰比，与普通混凝土相比，随着混凝土抗压强度的增大，水灰比的降

19、低，HPC中的高效减水剂对水泥的分散能力很强、减水率又比较高，能够大幅度降低混凝土单方的用水量。在HPC中掺入矿物超细粉可填补水泥颗粒之间的空隙，提高强度。(4)体积稳定性。HPC具有很高的体积稳定性，也就是说混凝土在硬化的早期就应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。(5)经济性。HPC良好的耐久性、较高的强度以及工艺性都能使其具有良好的经济性。HPC良好的耐久性能够减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；HPC的高强度能够减小自重和构件尺寸，增大使用空间；HPC良好的工作性能够大大降低工人的工作强度，提高施工效率，减少成本。前苏联学者研究发现用C110C137的

20、高性能混凝土替代C40C60的混凝土，可以节约15%25%的钢材和30%70%的水泥。虽然HPC的本身价格稍高，但它具有的优良性能使它有了更好的经济性。概括来说，HPC能更好地满足施工工艺要求和结构功能要求的混凝土，可以最大限度延长混凝土结构的使用年限，减少工程造价。3.3 HPC应用和发展中所遇到的问题在应用HPC的过程中也出现了一些问题，有关HPC原材料方面，我国水泥质量不太稳定，离散性稍大；有关骨料方面，粗骨料质量稍低，级配方面有些差，含泥量有点大，细骨料细度模数不符合要求。在HPC施工过程当中，施工人员的技术水平有待提高，在养护措施方面也欠佳，使HPC的质量及密实性不够稳定；在HPC的

21、耐久性上，由于HPC微管中的水分蒸发和凝聚而产生的收缩，使得混凝土表面上出现了裂痕，这些问题对HPC的抗冻融循环作用、抗氯离子扩散和抗碳化等都是不利的；HPC的水灰比低，水泥用量高，硬化后总是处于水中，微管把水分扩散到内部，未被水化的水泥粒子进一步被水化，导致了微膨胀，同样会使混凝土表面上产生裂缝，为各种有害介质渗透提供了通道，给碱骨料反应的发生、氯离子侵入及钢筋锈蚀创造了可能性；在HPC的设计上，普通混凝土比HPC的后期强度增长好，且脆性大，特别需要关注。与此同时，在HPC的研究方面，如今的研究主要是实验室研究，但是实际上，实验室的情况和实际工况相差还是较大的，这样HPC在今后的推广应用上就

22、会受一定的限制。第四章 HPC的质量与施工控制4.1 HPC原材料及选材 (1)细集料。细集料适合选用质地洁净、坚硬、级配良好的天然粗、中河砂,质量要求该符合普通混凝土用砂石标准中的规定。混凝土强度受砂的粗细程度影响较大，大部分情况下是,砂子越粗,则混凝土的强度越高。配制C50C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂,对于C80C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。 (2)细掺合料。在配制HPC时,掺入活性细掺合料能够大大提高水泥浆的流动性, 充分填补它们间的空隙,也提高了硬化后的水泥石强度。更重要的是, 加入活性细掺合料使混凝土的抗渗性、强度及耐久性均得到提升，同

23、时更改善了混凝土中骨料与水泥石的界面结构。即HPC必用的组成选材则是活性细掺合料。 在HPC中常用的活性细掺合料有：粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)、硅粉(SF)以及磨细矿渣粉(BFS)等。火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰即是粉煤灰，它起到了有效提高混凝土抗渗性的作用，同时也明显改善了混凝土拌合物的工作性，大量使用粉煤灰混凝土还对节约资源和环境保护有着重要的意义。配制HPC的粉煤灰适合用含需水量低、碳量低、细度低的优质的粉煤灰。高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却生成的就是矿渣。HPC的磨细矿渣细度的用量大于水泥的用量，这样做可以提高混凝土的耐久性以及工作性。电炉法在生产硅铁合金过程中所

24、排放出来的烟道灰就中硅粉，硅粉中SiO2含量大于90，平均粒径约011m,比表面积20000/kg,同时由于大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，能够填补水泥或是一些其他掺合料的空隙，而且活性变得很高，这一特性在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为名显，可以说是国际上制作购置超HPC最为普遍使用的超细活性掺合料。 (3)粗集料。HPC必选用吸水率较低、级配很好以及强度高的粗集料。比较适合选用针片状含量稍低、外形有棱角、表面看上去粗糙的硬质砂岩，同时级配一定要符合规范的要求。因为HPC在强度上要求很高，那就要求了粗集料必须具有非常高的强度，它的强度一般能够达到混凝土强度的114倍209倍。如果粗集料的粒

25、径较小的话，那么在内部产生漏洞的概率就会减小，同时能够增大和砂浆的粘结面积，受到的界面压力也更均匀，所以要求粗集料的最大粒径不能大于25mm，最好在10mm和20mm之间。 此外，集料的级配、粒型以及岩石品种也影响着粗集料，采用连续级配一般是比较合适的，在这当中，表面粗糙、良好级配的石灰岩碎石最好。如果粗集料在线膨胀系数上很小的话，就可以做到很大的减小温度压力，所以，粗集料的线膨胀系数要尽可能小，这样能够在HPC的体积稳定性方向上有很大的提升。(4)减水剂及缓凝剂。因为HPC在强度上有很大的要求，而且混凝土拌合物对坍落度的要求也较大，在低水胶比一定的情况下，想要混凝土有很大的坍落度，那就要求必

26、须运用高效的减水剂，并且减水率适合在20%以上。除此以外，HPC水胶水低，水泥颗粒间的距离小，能进入溶液的离子数量更少，于是减水剂表现为对水泥的适应性很是敏感。4.2 HPC的施工控制(1)搅拌。混凝土所需要的原材料要严格按照施工配合比的要求进行准确称量，而且称量过程中允许的最大的偏差值要符合下列要求（以重量计算）：骨料2%，拌合用水1%，外加剂1%，胶凝材料(水泥、掺合料等)1%。在搅拌时间上也有要求，最好不少于2分钟，也不要超过3分钟。搅拌混凝土在寒冷或炎热的季节时，一定要选取有用的手段来控制原材料的温度，做到能够确保混凝土的入模温度达到要求。 (2)振捣。在振捣混凝土的过程中，一般使用表

27、面平板振捣器、附着式平板振捣器、插入式振动棒等振捣设备。同时，在振捣时要尽量防止碰撞钢筋、模板和预埋件。(3)浇筑。一、在混凝土入模之前，混凝土的坍落度、水胶比、温度等工作特性都应该运用专门的设备进行测量，并记录测量值；唯有在拌合物的特性吻合配合比或设计比标准的混凝土才能够入模进行浇筑。混凝土适合的入模温度大部分都是在530。 二、在浇筑混凝土时，它的自由倾落高度应该控制在2米以内，如果大于2米，应该及时采取措施，防止混凝土分层离析现象的出现；这时一般采取串筒、漏斗、滑槽等辅助器具运输混凝土。 三、应该使用分层连续推移的方法对混凝土进行浇筑，而且间隙时间应控制在九十分钟以内。(4)运输。在运输

28、方面上，我们要做到的就是，在运输的过程中采用有效的方式尽量确保混凝土保持均匀性和各项工作性能标准不发生明显的变化。另外，应该注意的是，为了避免部分混凝土受到温度降低（冬天）或是温度升高（夏天）所带来的影响，我们需要对运输设备采取保温隔热措施。 (5)质量检验控制。在混凝土进行施工前，必须对原材料质量进行严格的检查，除了严格的检查外，还需要检查控制混凝土的一些指标：混凝土拌合物：入模温度、坍落度、水胶比、含气量、泌水率、匀质性等。 (6)养护。早期时，HPC在混凝土强度上增长可以说是比较快的，可以说在三天之内基本上到达了设计强度的百分之六十，在七天之内就达到了设计强度的百分之八十，那就要求在早期

29、一定要保护好混凝土，也就是说，混凝土的早期养护非常重要。一般采取在混凝土浇注完后以采模养护为主，浇水养护为辅，做到使混凝土的表面保持湿润。而且养护时间一定要在十四天以上。第五章 HPC的特性5.1 高工作特性HPC所具有的优良的性能如下：1. 具有优良的流变学特性；2. 高流动性、不泌水性、不离析性；3. 可以在正常施工条件下确保混凝土结构的均匀性及密实性；4. 还可以采取自流密成型混凝土对个别特殊的结构部位（如梁柱接头等钢筋密集处）进行处理，进而确保该部位的密实性，这样就能够节省施工消耗，减弱施工的劳动强度。5.2 高耐久特性由于HPC在高耐久性上要求很高，所以HPC的重要特点就是具有高耐久

30、性，而耐久性又取决于抗渗性，同时，抗渗性又和混凝土中的水泥石密实度和界面结构相关。又因为在HPC中掺加了高效减水剂，水胶又比很低(不超过0138)，水泥全部水化后,混凝土又没有多余的毛细水,孔隙细化,最可几孔径很小, 总孔隙率低;另外，HPC中掺加矿物质超细粉后,混凝土在水泥和骨料石之间的界面过渡区孔隙能够得到显著的降低,并且在混凝土中掺加矿物质超细粉还能使水泥石的孔结构得到改善, 使其中超过100um的孔含量大大减少，在混凝土中掺加矿物质超细粉更能很大的提高混凝土的早期抗裂性能。此外，所有这些措施能有效提高混凝土的抗中性化、抗冻融、抗硫酸盐腐蚀,、抗碱- 集料反应以及其它酸性和盐类侵蚀等特性

31、。5.3 其它性能HPC具有很高的韧性、长期的力学性能稳定性以及良好的体积稳定性。HPC想要具有很高的韧性，就需要其具备能够很好的阻挡地震荷载、冲击荷载和疲劳荷载的能力；而在混凝土的韧性上，可以利用在混凝土中掺加引气剂或者是利用高性能纤维混凝土等措施来提高混凝土的韧性。同时，HPC也存在不足，就是HPC的水灰比稍微低，但是，我们也有解决的方法，就是将增粘剂和新型高效减水剂放在一起使用，尽量减少单方使用量，预防离析现象的出现，在浇筑以后使用湿草帘或者是湿布覆盖养护，防止太阳光的直射或者是风吹，避免混凝土的水分蒸发，这样就能够很有效的抑制HPC的早期开裂。据统计，国内已有研究显示表明,如果在HPC

32、中掺加百分之四十的粉煤灰，那么无论是在标准的养护下或者是在蒸压养护的情况下，其三百六十天龄期的徐变度都比同强度等级的普通混凝土的徐变度小，且HPC徐变度只为普通混凝土的一半左右。HPC所具有的长期力学稳定性要求其在长期的荷载作用和恶劣环境侵蚀下抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学性能保持稳定。第六章 绿色HPC6.1 开发绿色HPC的必要性 美国人在1990年第一次提出了高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC），在这个概念提出来之后就得到了世界各国以及专业人士的认可，于是像法国政府研究机构、建筑公司、高等院校等法国政府组织就展开了有关HPC的研发。到了1994处

33、，美国联邦政府等十六个机构一起提出了一个决议，就是将高性能混凝土应用到基础设施施工当中。而且决定在十年之内投资二亿美元进行研究。到了1996年，法国教育和研究部以及公共工程部又开展组织了一个新的国家研究项目- 高性能混凝土2000，这个研究项目一共研究了四年，有关研究经费投入了六百多万美元。随着国家的发展和进步以及对环境的影响，人们越来越关注环保问题，所以绿色环保更成为了关注的焦点。曾经有位学士写过一篇有关题为“昨天和今天的水泥,明天的混凝土”的一篇综述，在这篇文章中他提出了有关“二十一世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业,而且应是一种绿色工业”的想法。混凝土和水泥可以称的上是世界上耗用量最

34、多的材料了，在我们国家可以说是更是这样。我国地稀人多，资源匮乏，更是世界上资源耗损的大国；就拿混凝土和水泥为例，我国水泥的年产量大约九亿吨,占世界水泥产量的三分之一；混凝土年产量约十二亿立方米,世界混凝土年产量大约三十亿立方米,混凝土的大量使用,也需要大量的水泥,但是生产水泥的过程中又极大地影响了环境,给子孙后代的生活带来了很大的影响，因此绿色高性能的发展是必然的。绿色高性能混凝土的研究及使用,即保护了环境,又提高了混凝土的特性。拿粉煤灰为例,现已研发与使用的绿色HPC，绝大部分拿粉煤灰作主要掺料，粉煤灰是工业废料,如果利用不好，就会对环境造成二次的污染，而在绿色高性能混凝土中使用粉煤灰，即解

35、决了二次污染的问题，又提高了混凝土的性能，主要是提高了混凝土的工作性以及耐久性，更减少了混凝土的成本。 人们对混凝土的评价已由高强度转变成为了高性能，而高性能的一个最主要的评定标准- 耐久性，而混凝土并不是一劳永逸的材料，他的使用寿命也会随着时间的增长、环境的影响和使用的情况而受到影响。很多发达国家都面临着这个问题，我们国家也同样面临着这样的问题。一九九一年在提交国会美国在国家公路与桥梁现状的报告中提出,为了更新亦或是修理已经有不足存在的桥梁,那就需要投资将近九十一亿美元在拖延维护进程上，就美国一个国家每年花费在混凝土维修的费用就大约三百亿美元，所以投资的费用将会增至到一三一十亿美元。而我国是

36、发展中国家,在工程建设中维修费用基本上没有,而工程费用主要花费在新建工程上,自从建国以来,五、六十年代的工程量比较大,使用了几十年以后，必然需要维修的工程量是非常巨大的，那毋庸置疑需要花费的费用更是巨大的。由此来看，站在历史的角度，站在发展的角度，对绿色混凝土高性能的研究意义是巨大的。6.2 有关绿色HPC的可行性由上我们已经了解到绿色HPC是混凝土发展的必然趋势，是建筑工程发展的需要，同时也是我国国情的需要，是为子孙后代造福的需要。于是，二零零五年建设部以部了一个有关关于进一步做好建筑业10项新技术推广应用的通知(建质2005)26号)文件中第2项即是“高性能混凝土技术”。在第2届国际智能绿

37、色节能大会上建设部部长汪光熹提出：中国将大力开展科技创新以支援和促进行业发展,将对既有建筑节能改造成套技术,低能耗大型公关建筑技术等加快技术公关,推动以节能、节地、节水、节材和环保为核心的建筑技术发展,逐步提高绿色建筑比重。因此,研发绿色HPC体现了科学发展观,是利国利民,惠及子孙之事。上述这些都为绿色HPC的研究及应用打下了优良的基础。6.3 关于绿色HPC的发展吴中伟院士在一九九年三月的有关“高强与高性能混凝土”会议上首次提出了“绿色高性能混凝土(GHPC) ”的概念，同时指出了：GHPC是混凝土的发展方向,更是混凝土的未来。因为将重点放在提高混凝土的绿色度上，能够节约更多的材料与能源，并

38、且做到将对环境的破坏降到最低。 人类已经进步了21世纪，我们应该更多地掺加工业废渣掺和料掺到混凝土当中， 能够更多地节约水泥，以使混凝土有更高的耐久性及强度。高性能混凝土(HPC)所应具有的特性:(1)更多地节约熟料水泥,降低能量消耗及环境的污染;(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料;(3)更大地发挥混凝土的高性能优势,减少混凝土及水泥的用量。所此，这样来看，HPC本身就能够成为绿色混凝土。实际上，有一些如大体积水工建筑、基础等工程对强度的要求并不高，但是它们对工作性、体积稳定性、低水化热、耐久性等方面要求却很高，在这些方面都应该采用高性能混凝土。譬喻日本的跨海明石大桥基墩混凝土（五十万立方米

39、）就在高抗冲刷性和低升温以及高耐久性上要求很高，而在强度方面上的要求并不高，只要求二十MPa，它所使用的就是掺另了复合细掺料和复合外加剂的高性能混凝土。比这方面我们能够看出，HPC并不都是一定要强调高强，而且目前我国基本上已经完成了普通混凝土的高性能化的研究及应用。所以，我们可以进一步扩大传统的GHPC的应用范围，可以将欧美在HPC强度上的要求的最低限度由50MPA降低到C30左右，只要是我们保证在不损害混凝土的内部结构（如孔结构、水化物结构与界面结构等）的基本原则上，同时确保混凝土具有优良的体积稳定性和耐久性。免振捣自密实高性能混凝土、纳米混凝土、再生混凝土等都属于GHPC。现今，GHPC已

40、被广泛应用于民用建筑、工业建筑和市政工程，和普通混凝土相比,HPC比普通混凝土具有更好的耐久性及施工性能,与此同时，还可以更多地利用工业废渣和其它废弃物，使其具有良好的经济指标和环保意义，因此,绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向。第七章 HPC的展望实事上，最近一二十年才提出了HPC这个概念，因为它的出现，把混凝土技术由经验技术转变为了高科技的技术，同时这也代表着现今混凝土发展的总的趋势，其特点集中表现为具有大流动性、高强度、高耐久性、低水化热、高体积稳定性等多方面的优良性能。从强度而言,抗压强度大于C60的混凝土即属于高强混凝土；提高混凝土强度是发展高层建筑、高耸结构、大跨度结构的重要措施。

41、采用高强混凝土,能够减轻自重,减小截面尺寸,所以能够获得很大的经济效益,而且HPC也具有优良的耐久性。提高混凝土强度能够采用的主要措施有: (1) 合理采用高效减水剂,能够降低水灰比,有效的提高混凝土的强度。除此之外,在高层建筑的高强混凝土柱中,也可采用X形配筋、劲性钢筋或者是钢管混凝土等结构方面的方法来改善高强混凝土柱的抗震性能及延性。(2) 增加水泥中高强矿物成分及早强的量,龙其是采用以氯铝酸为主要成分的水泥, 4d的抗压强度能够达到20MPa以上，早强、快硬的效果更是显著。(3) 提高水泥的细度。(4) 以矿渣、碱组分和骨料制备碱矿渣为主要成分的HPC。使用优质掺合料,如优质磨细粉煤灰、

42、硅灰、天然沸石或赤铁矿石、钛铁矿石等,可获得强度更高、耐久性和延性更好的HPC。随着HPC的开发及应用, 建筑对生态环境的影响已经逐渐引起了社会的强烈关注。建筑物在建造及运行的过程中需要消耗大量的能源和自然资源,而且会对环境产生不同程度的影响。同时有专家指出, 作为建筑工业主要原料的水泥，是一种不可持续发展的产品。因此,HPC的核心技术放在了限制水泥用量来获得混凝土高性能的同时,也坚持可持续性的发展原则。二十一世纪前后, 吴中伟等提出了绿色混凝土的概念：在HPC的基础上增加了三个含义:1)节约资源、能源;2)不破坏环境,更有利于环境;3)可持续发展, 既要满足当代人的需求,又不危害后代人满足其

43、需要的能力。那么，大力开展GHPC的研究以及应用高性能混凝土所具有的普通混凝土无法比拟的优良特性,对混凝土的发展将起着至关重要的作用,而且为HPC的发展指明了非常明确的方向。在节材方面，如果可以将目前使用的钢材、混凝土提高一个强度等级，那么就能够获得明显的经济和社会效益。粗略计算，到2010年，仅通过推广应用高强钢和高性能混凝土，就可节省资金约596.94亿元，同时产生间接经济效益144.18216.27亿元/年，合计可节约640810亿元/年。另外，采用高强材料，可以提高施工作业效率，提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用，解决了建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，增大

44、建筑使用空间，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。推广应用高强钢和高性能混凝土，在建设阶段可以节约钢材和混凝土，减少资源和能源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放。据有关专家统计分析，节约1吨钢材可以节省电能300千瓦时、标准煤0.70吨，节约1吨水泥，可以节省电能110千瓦时、标准煤0.2吨。比照以上数据，到2010年，通过推广应用高强钢和高性能混凝土，则每年可节省电能58.56亿千瓦时、标准煤1120.2万吨，大量减少了二氧化碳的排放量。第八章 结 论探讨了有关HPC配合比设计的基本要求以及技术途径，且主要从原材料的选材、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述。

45、通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制HPC，即能够提高混凝土的特性，又可以降低生产成本，有利于推广HPC的应用。文中提到的设计方法具有准确、简捷、适用范围广及程序化的特性，采取这种方法配制的混凝土具有优良的力学性、工作性和耐久性。通过对HPC的抗冻特性的实验研究得出了一些结论,混凝土的抗冻性主要和所引入的空气含量、气泡的质量、混凝土强度和水胶比等因素密切相关，HPC的含气量宜为2%4%，这样配制的混凝土能够达到200次以上的抗冻性能。高性能混凝土的抗冻性能和外加剂密切相关，并且外加剂的掺量存在一个最优值，本试验中最优掺量在0.95%1.00%之间。现在来看，我国的HPC发展形势良好，但是如果想要使HPC在建筑工程中被大量的推广使用仍需要一个认识以及实践的过程。随着我国基础建筑建设的不断增强，新世纪的重要建筑工程材料必将是HPC。基于上述特点,近期我国混凝土技术的主要发展方向必将是高性能混凝土。致 谢 在经历了近3个月的时间，我的论文终于完成了。我的心情非常激动，论文