新型混凝土材料在土木工程領域中的應用

張瑤瑤

鄭州工業應用技術學院（451150）

0 前言

土木工程在施工過程中涉及到很多環節，需要應用多種類型的混凝土材料。混凝土施工比較復雜，施工人員需要處理好各個工序相關的事項才能切實發揮混凝土材料應有的價值。隨著施工水平的不斷提升，在土木工程領域混凝土材料的類型更加多樣化。新型混凝土材料的研發和使用為土木工程施工提供了重要的材料支撐。加強新型混凝在土木工程領域中的應用探索具有重要的現實意義。

1 新型混凝土材料的內涵及在土木工程領域應用的意義

新型混凝土材料是相對于傳統的混凝土生產工藝而言的，是指在傳統混凝土生產工藝中通過增加化學或者非化學物質成分，按照一定的比例添加相關的纖維、礦物質或者煤炭顆粒等，從而完成混凝土材料的制備，實現新處理的材料總稱。

在土木工程施工領域最常用的材料之一就是混凝土，混凝土材料的質量及性能一定程度上影響整體土木工程施工的成效。所以加強混凝土材料的研發成為目前施工領域研究的重點。在土木工程施工領域引入新型混凝土材料，一方面可以對傳統的混凝土施工工藝、材質等進行升級，更好地提升混凝土材料的性能，保障土木工程施工質量。另一方面，和傳統的混凝土材料相比，新型混凝土材料具有更高的強度和耐久性、環保性，所以應用新型混凝土材料有助于降低施工成本，提升施工效益，最大限度地減少對環境等帶來的不良影響，實現生態效益、經濟效益和社會效益多贏[1]。

2 新型混凝土材料具體應用

在土木工程施工過程中混凝土材料是非常重要的原材料，混凝土材料質量、性能直接影響施工效能。

2.1 活性微粉混凝土的應用

活性微粉混凝土是指具有超高強度的混凝土材料，具有超強的抗壓性能，抗壓強度、抗拉強度分別為 200～800 MPa、25～150 MPa，并且斷裂、單位體積質量可以分別達到30 kJ/m2、2.5～3.0 t/m3。想要打造活性微粉混凝土可以在一般混凝土材料的基礎上進行工藝調整，進而達到高效能要求，主要處理方式如下：

第一步是對顆粒進行縮小化改良，不斷提升混凝土的均勻化水平，提高抗壓與抗拉能力等。第二步是在使用微粉、極微粉材料過程中保持堆積密度最優化的原則進行處理，提升材料的性能。第三步是采取相關的方式進行鋼釬維增放處理，提升材料的延展性。第四步是加強水量的調控，盡量應用非水化水泥顆粒填料劑進行處理，不斷提升堆積密度。第五步是進行硬化處理，利用升高溫度、增加壓力等方式不斷提升材料的強度[1]。

通過上述處理可以制備活性微粉混凝土材料，和常規的混凝土材料相比，活性微粉混凝土級配曲線不具備連續性，不能形成連續臺階形曲線，并且制備的材料骨料粒直徑與水泥顆粒尺寸差不多，比較小，可以滿足施工的要求。

2.2 高性能混凝土材料

高性能混凝土材料最早是從西方國家開始研制并使用的。隨后越來越多的國家研究探索高性能混凝土材料。該類材料與普通的混凝土材料相比，一方面具有更高的強度，通常可以達到60 MPa，進一步縮小了混凝土結構的大小，從而減少了自身的負荷及對地基的壓力，節約了成本，提升了施工效能和使用空間。另一方面，該類材料通常有助于減少人工作業的難度，提升施工效率，減輕工作負荷。

另外，該類材料還具有較強的耐久性和良好的環境適用性，不斷提升施工質量，降低后續維修等帶來的成本損耗，有助于減少對環境帶來的不良影響。所以多方面的優勢有助于提高高性能混凝土材料的使用率。

值得注意的是高強混凝土雖然提高自身密實性，但是會導致防火性能下降，所以可以通過增加聚丙烯纖維的方式，進一步提升高強混凝土材料的密實度與防火性能。

2.3 碾壓混凝土與纖維增強混凝土材料

碾壓混凝土主要在大體積混凝土結構、大規模的機場、公路施工等領域比較常見。與常規的混凝土材料相比，碾壓混凝土通常需要配置專業的澆筑機具進行輔助應用，需要用推土機平整，碾壓機振實，刷毛機和切縫維護切縫，對機械化水平要求較高。在碾壓混凝土材料中加入粉煤灰等進行融合處理[2]，可提高施工效率，縮短澆筑工期，又可減少水、水泥等的應用，從而提高施工效益。

纖維增強混凝土中的纖維可改善混凝土的性能，提升其抗拉水平和延性能力。纖維增強混凝土可根據不同的纖維改良劑發揮不同的性能，如常見的鋼纖維混凝土主要應用在土木工程施工中。在纖維增強混凝土制備的過程中要嚴格控制纖維的長度、長徑比、纖維摻量，從而確保纖維混凝土的抗拉、抗彎及抗剪水平。纖維增強混凝土在彈性階段的變形與常規的基體混凝土差距不大，但是在性能方面尤其是韌性方面纖維混凝土更具優勢。

2.4 智能混凝土材料

智能混凝土材料主要是通過添加砂石、水及外加劑等成分調整常規混凝土材料的不良性能，更好地發揮混凝土材料的性能優勢。如在高強混凝土材料中增加硅灰等活性材料可以提升混凝土密實度，為了確保在硬化前期高強混凝土材料性能不發生裂縫等問題，可以通過增加預濕輕骨料等方式構建混凝土內部蓄水池，以便更好地提高混凝土材料的高效性，減少裂縫。

智能混凝土還可以通過添加一些功能性的材料，打造成綠色生態混凝土、凈化空氣混凝土、生物相容混凝土、光纖傳感混凝土等，更好地滿足施工多樣化的要求。

3 新型混凝土材料的應用展望

隨著現代科技水平的不斷提升，人們對土木工程施工要求不斷提高，對新型混凝土材料的開發研究將更為關注。目前新型混凝土材料在研究使用等方面越來越受到青睞，新型混凝土材料的性能優勢得到良好的體現，當然也存在一些不足和短板。未來新型混凝土材料類型將更加多樣化，在土木工程建設乃至其他領域的應用也將更為廣泛，優勢更加明顯。

新型混凝土材料的研發還需要廣大技術人員的積極努力，在傳統工藝的基礎上摸索創新，總結經驗，才能更好地提高材料質量。所以一方面在新型混凝土材料的研發方面，技術人員可以不斷學習和借鑒國外相關的經驗和做法，加強技術的引進和現代化設備的購置，更好地結合國情探索更多的新型混凝土材料，提高新型混凝土及其添加劑等輔助材料的綜合應用成效。另一方面，要全面加強材料質量管理，從生態環保的角度進行新型混凝土材料的開發研究，注重新工藝、新技術的探索，加強新型材料性能試驗、材料質量管控及材料應用情況分析，從而更好地體現新型混凝土材料的經濟性、高性能及生態性，更好地為土木工程領域發展提供強大的材料支撐。