混凝土的高強(qiáng)與超高強(qiáng)化_賽普森硅灰

    混凝土除了前述之不可取代的優(yōu)點外，同時還具有一些重要的缺點:
    混凝土的缺點之一是脆性大，特別是隨著強(qiáng)度的提高，脆性隨之增大，表現(xiàn)為混凝土抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比(拉壓比)小，例如對普通混凝土此值約為1110，這是由于混凝土在微觀結(jié)構(gòu)上為共價鍵所主導(dǎo)，且難以從其原材料和配比上給以明顯的改變。此乃混凝土的本質(zhì)性缺陷能取得顯著的改善。只有采取與金屬材料或有機(jī)材料相復(fù)合的途徑，才能取得顯著的改善，正因為這樣，才有了鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土的出現(xiàn)。為了進(jìn)一步克服混凝土材料的脆性，提高延性，人們又提出了分散均勻配筋的概念，于是出現(xiàn)纖維混凝土、鋼絲網(wǎng)混凝土、三維纖維配筋混凝土、鋼管約束混凝土等新型混凝土復(fù)合材料。這些復(fù)合材料的延性得以大幅提高，以至本質(zhì)的改善。

    混凝土的另一缺點是自重大、強(qiáng)度低，如普通混凝土的表觀密度約為2400kgm3，而強(qiáng)度為10-40MPa，單位質(zhì)量所能提供的材料強(qiáng)度，即材料質(zhì)量比強(qiáng)度很低。由于自重大，承載能力低，導(dǎo)致建筑構(gòu)件斷面增大，建筑物自重升高，運(yùn)輸量增多，材料與能源消耗量增大，最后導(dǎo)致建筑成本提高。這就通常所說的“肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)”弊端。特別是現(xiàn)代土木建筑工程日益趨向高層和超高層化以及大跨和超大跨化的今天，這樣的材料已不能適應(yīng)形勢的發(fā)展。

    解決問題途徑有二，一是減輕混凝土的自重。如采用輕集料制成的輕集料混凝土，其表觀密度為1400一1900kg/m3，其強(qiáng)度為15一50MPa，材料質(zhì)量比強(qiáng)度為0.025，提高不是十分顯著。性能良好的輕集料(如陶粒等)多系人工燒制而成，成本高.資源有限，因此.輕集料混凝土在我國及全世界的用量均有限。

    解決問題的另一條途徑是將混凝土高強(qiáng)化與超高強(qiáng)化，即保持混凝土表觀密度小幅提高的情況下大幅提高混凝土本身的強(qiáng)度。這是一條十分有前景的途徑;這正是作者研究超高強(qiáng)混凝土和撰寫本書的原因和宗旨。實際上，混凝土科技發(fā)展的基本軌跡，正是沿著這一途徑前進(jìn)的。

    20世紀(jì)50年代，我國應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度等級一般為C20 ;60年代為C30,在這一時期為了獲得混凝土的工作性，需要加人大量的水，混凝土水灰比達(dá)到0.5一0.7;
    70--80年代，由于引入了減水劑，混凝土水灰比降至0.45-0.6，強(qiáng)度等級為C40-C50的混凝土已廣泛使用;80-90年代為了獲得更高的強(qiáng)度，同時又保持混凝土混合料良好的工作性，減水效率更高的高效減水劑逐漸使用，水灰比逐漸降低至0.45-0.30甚至0. 30以下，可以獲得C100的超高強(qiáng)混凝土;而在實際工程中，C50-C70混凝土已較廣泛使用。目前，C80,C90,C100的混凝土在我國已開始使用。

    本公司客戶已研制成功混凝土流動性能良好、抗壓強(qiáng)度達(dá)到150 MPa、表觀密度不超過2 600 kg/M3歲耐的超高強(qiáng)混凝土，其表觀密度比普通混凝土僅增加約200 k歲m3，但其強(qiáng)度則是30 MPa普通混凝土的5倍，其質(zhì)量比強(qiáng)度提高到0. 058，超過了表1.2所列鋼材的質(zhì)量比強(qiáng)度。由此可見混凝土超高強(qiáng)化的重大意義。