新型混凝土的應用現狀及發展趨勢

鄒堰柯

（四川工商職業技術學院，四川 成都 611830）

1 新型混凝土材料

該類材料實際上是基于普通混凝土的加強建筑材料，已經發展出了一系列的類型，具有比普通混凝土更好的性能，而且根據不同環境所需要又增加了一些新的性能特點。比如說，在一般的混凝土材料中，盡管有較好的抗壓性能，然而如果將鋼筋添加到混凝土之中，所制得的混凝土結構將需要承受非常高的拉應力。因為鋼筋通常有比較高的成本，所以負責項目施工的相關企業往往會出于降低整體成本的目的，而降低鋼筋用量。甚至還會選擇低標號的鋼筋，由此必將會極大的影響工程質量。近年來，已經開發出了纖維混凝土，它可采用玻璃纖維束來制備混凝土材料，從而降低鋼筋的用量和造價，此外也可顯著地提升混凝土的抗拉強度。開發出新型的混凝土材料會使得土建工程領域的材料性能得到長足的進步。在積極地推廣和應用新型混凝土的過程之中，不但能夠促進材料強度和耐久性，也有助于推動該領域的全面健康發展［1］。

2 土木工程領域中應用新型混凝土材料的必要性

當材料工藝持續地發展完善之后，一系列的新材料被引入到了混凝土材料研究之中，采用新材料來生產混凝土材料通常僅需要比較簡單的制備工藝，一般是將特定化學物質、纖維及煤炭顆粒等添加到之前的混凝土結構之中，再按比例進行混合，從而得到新的混凝土材料種類。新型混凝土材料通常為環保節能的材料，很好地契合我國的可持續發展戰略，在當前全球倡導節能環保的大背景之下，該類材料的研究和應用備受矚目。而且，其廣泛應用必將顯著地降低土木工程的施工費用，使材料獲得更高的抗壓及抗拉方面的力學性能。現階段，該領域正在朝高質高強的方向發展，而且材料也將有更多的性能特點及更高的耐久性，在持續提升其質量的前提下，將會進一步促進建筑物整體性能的增加。目前，世界各國均大力地推動環保及節能措施的應用，所以可以預計，在未來的一個較長時期里，新型混凝土材料將會有更加廣闊的發展［2］。

3 新型混凝土材料在土木工程中的實際應用

3.1 智能混凝土材料的實際應用進展

在混凝土制備中加入各型添加劑和普通混凝土構成中的粗骨料和細骨料相結合將會促進性能的明顯增加，而且還會帶來一系列新的性能。如果將功能型或是相關物質（通常是粉煤灰等活性礦物質）添加到混凝土之中，將會獲得綠色生態功能。舉個例子，智能混凝土材料通常涵蓋了碳纖維、溫度自控、光纖傳感、以及綠色生態等各種類型的混凝土材料。此處將會詳細地介紹光纖傳感以及碳纖維等兩類混凝土：

1）碳纖維混凝土。由于碳纖維具有良好的強度性能、彈性以及導電性能等，所以如果在水泥基體中將它加入進去，將會促進混凝土材料力學性能的全面提升，其物理性能也會得到進一步改善，而且它也可被用作傳感器，以將材料內部的損傷情況和受力實時地體現出來。從而能夠有效地監控建筑物內部的環境條件改變，而且也可用在機場跑道等領域之中。目前，也有一些文獻報道將該類材料用在養殖場和普通居民住宅所用的電熱結構之中。

2）光纖傳感混凝土。該材料所指的是在混凝土結構之中加入了纖維傳感器，從而實現對處于受力階段時混凝土的各類變化（包括其應力等）進行有效監測，此外，采用該類材料也可實時性地監測外力所致的裂紋及變形等。典型的案例就是安裝在長江大橋之上的監測系統，它可以精準地監測長江大橋內部的具體應力應變情況［3］。

3.2 輕質混凝土材料的實際應用進展

該類混凝土的優點為具有較低的成本，且保護環境，能耗較低。該類材料利用了發泡機來獲得所需的泡沫，將水泥漿與泡沫混合了，再進行澆筑，由此獲得了具有大量孔隙的混凝土材料。這種混凝土自重和保溫性能將得以改善。對于高層建筑的施工來說，所用的混凝土材料通常有比較高的自重，所以在進行攪拌過程中需充分地考慮墻體所承受的壓力大小，如果以輕質混凝土此材料來作為建筑物的填充墻，將會使墻體本身有更小的自重，促進建筑物整體承載力的顯著提升。而且，在該類材料的發泡階段，將會形成大量的細密空隙，所以它需具備一定的隔熱及隔音功能，以更好地保溫和防火。它所用的原材料通常比較廣泛，包括了珍珠巖、爐渣、凝灰巖以及粘土陶粒等。在應用了該類材料之后，不但使混凝土自身的重量顯著降低，還極大地減少了鋼材的用量，使工程造價明顯降低，提升了經濟效益。

3.3 低強混凝土材料應用

該類材料在土木工程建設項目中用得比較多，它僅需要比較簡單的工藝即可制備。首先要深入地分析材料的保水性、泵送性和坍落度等，比如說，在進行生產的時候，廠家可選擇高質量水泥，再展開深入的計算和分析，合理地得出材料配合比。如上海市的長江隧道其基座主要就是采用該類材料，其應用效果是非常理想的。因為需充分考慮到非早強型/早強型的合理配比，盾構切削和具體生產條件等一系列的因素，所以需合理地控制用水量，然而它并未采用粗骨料（它會影響到用水量），引起界面的不穩定現象，有時候還會導致表面區域發生泌水離析等問題［4-5］。

4 發展趨勢

目往，新型混凝土材料的研究正引起更加廣泛的關注，且已經開發了一系列的新類型。一些混凝土材料不但具備了良好的耐久性和強度性能，還會在添加劑的作用下帶來一些附加的性能。因為其性能優異，所以被認為將來該領域的重點方向。目前，世界各國均大力提倡節能環保的理念，所以該類材料也朝著綠色環保的方向發展。一方面以各類生產廢料來用作其原材料，盡可能降低對環境的污染和提高廢物再利用率。另一方面，混凝土材料自身特性又因為添加劑和混合物得到顯著的提高，從而促進工藝的技術含量水平提升，實現更高的材料耐久性及強度性能。此外，本領域的從業人員也要進一步增強綠色環保方面的意識，持續地推動新型混凝土的研究和發展。