1、先进建筑材料混凝土学号：10206900207 班级：10 城建无机非 2 姓名：王全行关键词：混凝土、商品、智能、发展混 凝 土 是 土 木 工 程 中 用 途 最 广 、 用 量 最 大 的 一 种 建 筑 材 料 。 按 预 定 性 能 设 计 和 制 作混 凝 土 ， 研 制 轻 质 ， 高 强 度 ， 多 功 能 的 混 凝 土 新 品 种 。 利 用 现 代 新 技 术 、 大 力 发 展 新 工 艺 、新 设 备 ； 广 泛 利 用 工 业 废 渣 作 原 材 料 等 ， 都 是 今 后 需 要 不 断 解 决 的 课 题 。商 品 混 凝 土 是 以 集 中 予 拌 、 远 距
2、 离 运 输 的 方 式 向 施 工 工 地 提 供 现 浇 混 凝 土 。 商 品 混 凝土 是 现 代 混 凝 土 与 现 代 化 施 工 工 艺 的 结 合 的 高 科 技 建 材 产 品 ， 它 应 包 括 ： 大 流 动 性 混 凝土 、 流 态 混 凝 土 、 泵 送 混 凝 土 、 自 密 实 混 凝 土 、 防 渗 抗 裂 大 体 积 混 凝 土 、 高 强 混 凝 土 和高 性 能 混 凝 土 等 。 为 了 使 商 品 混 凝 土 性 能 稳 定 、 经 济 、 性 价 比 高 ， 必 须 严 格 选 择 所 需 的 原材 料 和 优 化 混 凝 土 的 配 合 比 。 实
3、 践 证 明 ， 现 代 混 凝 土 配 合 比 全 计 算 法 设 计 为 此 提 供 了 简 单快 捷 和 可 靠 的 技 术 途 径 。 商 品 混 凝 土 是 指 以 集 中 搅 拌 、 远 距 离 运 输 的 方 式 向 建 筑 工 地 供 应 一 定 要 求 的 混 凝 土 。它 包 括 混 合 物 搅 拌 、 运 输 、 泵 送 和 浇 筑 等 工 艺 过 程 。 严 格 地 讲 商 品 混 凝 土 是 指 混 凝 土 的 工艺 和 产 品 ， 而 不 是 混 凝 土 的 品 种 ， 它 应 包 括 大 流 动 性 混 凝 土 、 流 态 混 凝 土 、 泵 送 混 凝 土 、高
4、 强 混 凝 土 、 大 体 积 混 凝 土 、 防 渗 抗 裂 混 凝 土 或 高 性 能 混 凝 土 等 。 因 此 ， 商 品 混 凝 土 是现 代 混 凝 土 与 现 代 化 施 工 工 艺 的 结 合 ， 它 的 普 及 程 度 能 代 表 一 个 国 家 或 地 区 的 混 凝 土 施工 水 平 和 现 代 化 程 度 。 集 中 搅 拌 的 商 品 混 凝 土 主 要 用 于 现 浇 混 凝 土 工 程 ， 混 凝 土 从 搅 拌 、运 输 到 浇 灌 需 1 2h， 有 时 超 过 2h。 因 此 商 品 混 凝 土 搅 拌 站 合 理 的 供 应 半 径 应 在 l0km之
5、内 。 随 着 商 品 混 凝 土 的 普 及 和 发 展 ， 现 浇 混 凝 土 成 为 今 后 发 展 方 向 。流 态 混 凝 土 用 作 商 品 混 凝 土 时 ， 对 新 拌 混 凝 土 的 流 动 性 和 流 动 性 损 失 的 控 制 要 更 严 格 。因 为 运 距 较 长 ， 交 通 堵 塞 等 因 素 ， 要 求 坍 落 度 损 失 小 ， 2h(有 时 超 过 2h)内 混 凝 土 应 保持 流 动 性 ， 浇 灌 时 要 求 泵 送 。 用 后 掺 法 虽 然 能 解 决 坍 落 度 损 失 和 泵 送 等 问 题 ， 但 是 增 加 了搅 拌 时 间 或 次 数 ，
6、这 样 影 响 商 品 混 凝 土 的 产 量 ,并 且 使 搅 拌 操 作 复 杂 。 即 使 这 样 在 泵 送前 掺 超 塑 化 剂 ， 在 搅 拌 运 输 车 中 快 速 搅 拌 3min， 也 不 能 充 分 发 挥 超 塑 化 剂 的 分 散 作 用 ，拌 合 物 均 匀 性 差 。 因 此 ， 至 少 在 我 国 ， 后 掺 法 不 易 推 广 ， 还 是 采 用 同 掺 法 好 。 这 就 要 求研 究 新 的 超 塑 化 剂 ， 保 证 新 拌 混 凝 土 的 流 动 性 保 持 在 2h 或 2h 以 上 ， 而 不 影 响 硬 化 混 凝土 的 强 度 ， 特 别 是 早
7、 期 强 度 。 我 国 商 品 混 凝 土 中 ， 约 70 是 标 号 C25 C40， C50 C60 在 一 些 重 要 工 程 中 应 用 ，个 别 特 殊 情 况 采 用 C70 C80。 为 了 减 少 水 泥 用 量 、 改 善 新 拌 混 凝 土 的 工 作 性 ， 以 及 提 高硬 化 混 凝 土 性 能 ， 特 别 是 耐 久 性 ， 应 当 掺 用 粉 煤 灰 。 这 样 在 掺 10 25 粉 煤 灰 的 情况 下 ， 可 以 减 少 单 位 水 泥 用 量 10 20 。 计 算 表 明 ， 基 准 混 凝 土 中 掺 20 粉 煤 灰(减 少 水 泥 用 量 10
8、 情 况 下 )可 节 省 能 源 10 。 基 准 混 凝 土 掺 超 塑 化 剂 (减 少 水 泥 用 量15 时 )配 制 流 态 混 凝 土 可 节 省 能 源 15 。 当 粉 煤 灰 和 超 塑 化 剂 同 时 掺 用 时 可 节 省 能 源 25.5 。 因 此 ， 将 粉 煤 灰 和 超 塑 化 剂 同 时 掺 用 配 制 流 态 混 凝 土 是 最 节 能 的 ， 并 且 在 性 能 和节 能 两 方 面 都 可 得 到 满 意 的 效 果 。 泵 送 混 凝 土 在 泵 压 的 作 用 之 下 ， 会 产 生 坍 落 度 损 失 、 离 析 和 堵 泵 现 象 。 关 键
9、是 通 过 混凝 土 配 合 比 和 超 塑 化 剂 的 成 分 来 调 整 拌 合 物 的 均 匀 性 和 稳 定 性 、 流 动 性 和 枯 聚 性 。 在泵 送 混 凝 土 中 ， 细 粉 料 (0.25mm)的 用 量 应 在 350 400kg/m3 之 间 ， 水 泥 用 量 不 得 低 于250kg/m3， 粗 集 料 最 大 粒 径 为 25mm 或 31.5mm。 另 外 ， 最 好 掺 用 粉 煤 灰 ， 因 为 粉 煤 灰 在较 大 降 低 屈 服 值 的 同 时 ， 塑 性 粘 度 降 低 小 些 ， 这 样 使 拌 合 物 保 持 一 定 的 粘 聚 性 ， 提 高了
10、 稳 定 性 ， 从 而 防 止 离 析 和 堵 泵 现 象 。 智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预告混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不可，以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。自调节智能混
11、凝土：自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等自然灾难期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：外形记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。外形记忆合金具有外形记忆效应（SME） ，若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入外形记忆合金，利用外形记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应外形的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金外形的变化，使混凝土结构内部
12、应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。电流变体（ER）是一种可通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下，电流变体可于 0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。损伤自诊断混凝土：自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝
13、土本身具备本征自感应功能。目前常用有碳纤维智能混凝土：碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。另有光纤传感智能混凝土：光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲惫等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变
14、化。因此人们发现，假如能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。自修复智能混凝土：混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的 CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到
15、人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土就是模拟生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模拟动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。高性能混凝土在发展中也面临着诸多问题如：（1）高性能混凝土是否一定要高工作性，高的工作性一般是在提高混凝土浆体含量的情况下产生的，浆体含
16、量的提高也就意味着混凝土开裂的可能性增加，同时，高的流动性也将使混凝土浇筑时容易振捣离析。因此，不能把流动性作为混凝土拌合物“高性能”的指标，而应当根据不同工程特点，注重拌合物的施工性能。坍落度的大小应服从于混凝土的匀质性和体积稳定性。 （2）高性能混凝土的开裂问题，近年来在国内外发生较多“高性能混凝土”结构开裂，特别是早期开裂的问题。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺人大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而
17、削弱其耐久性。高性能混凝土在国内外的应用实践表明，早期开裂问题已成为制约其在工程中应用的重要因素。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。 （3）混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用，疲惫效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生，延长结构的使用寿命，必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行修复。现有的无损检测方法，如声波检测 X 射线及 C 扫描等，只能定性检测，而不能定量、数据化处理，更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难，甚至是不可
18、能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固，而对损伤的原结构进行维修比较困难，尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代社会向智能化的发展，这种停留在被动和计划模式的检测与修复方式已不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求。因此，研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一功能（智能）一体化的发展趋势。智能混凝土和高性能混凝土是智能化时代的产物，它在对重大土木基础设施应变的实量监测、损伤的无损评估、及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力，对确保建筑物的安全和长期的耐久性都具有重要性。而且在现代建筑向智能化发展的背景下，对传统的建筑材料的研究、制造、缺陷预防和修复等都提出了强烈的挑战。智能混凝土和高性能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术，为传统建材的未来发展注入了新的内容和活力，也提供了全新的机遇。其发展必将使混凝土材料的应用具有更广阔的前景和产生巨大的社会经济效益。参考文献新型建筑材料
