混凝土及预应力技术发展研究

周 浩,魏诗雅

【摘 要】结构混凝土是土木工程建设的主要材料,目前我国结构混凝土技术在建筑、桥梁和基础设施建设中取得巨大进步,同时结构混凝土的大量应用也带来严重的资源和环境问题。该文系统总结了我国结构混凝土近年来取得的成就,指出存在的问题和发展方向,同时对该技术的发展提出了若干建议。

【关键词】混凝土技术;预应力技术;发展

中图分类号:TQ178文献标识码:A 文章编号:1009-8283(2010)07-0325-01

1 混凝土及预应力技术发展现状与成就

近年来,在巨大工程建设任务,特别是重点建设项目和大型工程的带动下,我国的混凝土工程技术水平有了很大的提高。目前,我国混凝土的年用量约为24亿～30亿m3,用于房屋建筑和土木工程的水利、交通、市政等所有行业,从结构材料类型方面来讲,混凝土结构约占全部工程结构的90%以上[1],混凝土将是现阶段乃至未来2年内我国主导的工程结构材料。围绕结构混凝土技术,我国的材料、设计、施工、理论、教学和标准等部门的工程技术人员,组成了许多学术机构、工作组和研发团队,研究和交流混凝土工程技术的相关问题,可以说我国有世界上最大、最全面、较高水平的混凝土工程技术研发和应用队伍,积聚了极其宝贵的人才。

混凝土工程施工技术取得较大进展,预拌混凝土成为东部发达地区的主要配送方式,模板技术水平进一步提高,混凝土搅拌、运输、布料等环节的机械化水平大大提高。特殊构件、特殊部位、特殊技术的混凝土施工形成多种成套技术或工法,如大体积混凝土施工技术、超长混凝土结构设计施工技术、超高混凝土泵送施工技术、钢管混凝土施工技术、型钢混凝土施工技术等。

2结构混凝土存在的主要问题及发展趋势

2.1 主要问题

1)资源消耗高,污染排放大近年,我国水泥产量已连续20年居世界第一,年产量约10亿t,占全球总产量的40%以上,建筑业每年消耗混凝土25亿m3,混凝土结构用钢筋超过6 000万t,约占全球的1/3。建筑业持续高速发展导致资源枯竭、能源耗费和环境破坏[2]。

2)材料强度及性能还需提高我国混凝土强度等级平均为C30级,预应力混凝土为C40级;混凝土结构用钢筋以335MPa为主和400MPa开始推广应用。欧美国家混凝土平均强度比我们高5～IOMPa;钢筋强度400～600MPa级用量已达到95%以上。

3)混凝土材料新品种应用较少 自密实}昆凝土,轻质混凝土,纤维混凝土,特种混凝土及各种外加剂、掺合料技术还应大力研究、开发、推广。

4)混凝土结构耐久性研究及修复技术开发滞后。

5)混凝土结构检测精度有待提高,现场快速检测方法需进一步开发。

6)预应力技术的节材优势未能充分发挥。

7)专业公司规模不大、综合能力不足。

2.2 发展趋势

1)混凝土材料研究开发、推广应用绿色高性能混凝土;开发研究有效地利用工业废料,减少硅酸盐水泥熟料用量的技术;关注降低单位混凝土水泥用量,利用工业废料有效改善混凝土结构耐久性,延长基础设施使用寿命的技术等,是混凝土材料技术发展的总趋势。

2)钢筋及预应力筋材料钢筋材料技术的发展趋势是,强度逐步发展至400～500MPa;预应力材料除了目前使用的高强度钢材外,新型碳纤维、玻璃纤维和聚酯纤维类非金属预应力筋等产品将得到应用。

3)钢筋工程施工技术将大量实现工厂化、机械化。

4)预制混凝土技术将得到大量推广应用。

5)预应力技术 ①设计理论将有重大进展,预应力结构的耐久性和经济性更为协调一致;②预应力工艺将进一步完善,专用产品质量提高;③应用领域进一步扩大。

3 技术发展目标及对策

3.1 发展目标

提高混凝土工程技术水平,降低单位建筑面积混凝土和钢筋材料用量,延长使用寿命,减少混凝土废弃物排放,实现混凝土技术的可持续发展。

3.2 对策及建议

3.2.1 提高混凝土和钢筋的强度及性能常用混凝土的强度等级由现在的C20。CAO级平均C30级,提高到C40～C_riO级平均C50级,推广使用的高强混凝土的强度等级由現在的C50～C80级,提高到C60～C100级。混凝土结构用钢筋的强度级别由现在的335～400MPa级提高到400～500MPa级[3]。降低钢筋和混凝土材料用量,减少对资源和能源的消耗。随着混凝土强度等级的提高,对用于配制结构用混凝土原材料的要求提高为:①水泥的强度等级由现在常用的32.5。42.5提高到42.5～52.5,62.5的水泥亦应批量应用。②混凝土减水剂的减水率在20%以上并大量使用;③使用优质、环保的掺合料。

3.2.2 继续开发推广高性能混凝土,促进绿色混凝土在我国的生产和应用

1)大力发展混凝土减水剂和其他外加剂。

2)提高混凝土掺合料的质量。

3)加强进行一般强度等级和高强度自密实混凝土的合理配制研究,及相应混凝土外加剂的研究。

4)除加强天然轻集料和工业废料的利用外,研制、开发高性能轻集料,应用矿物掺合料及纤维增强技术等,发展高性能轻集料混凝土。

3.2.3 发展纤维混凝土技术

1)进一步改进纤维产品的生产技术和产品质量,扩大钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等的生产规模。

2)加强基础和应用基础研究,加强研究纤维混凝土的微观机理,长期变形性能及耐久性能等;开展超短细纤维超高强混凝土复合材料研究和生产,以及混杂纤维混凝土、智能纤维混凝土的研究。

3.2.4 提高耐久性

延长使用寿命提高我国混凝土耐久性设计和施工水平,提出耐久性指标和试验方法,可按设计要求达到安全使用年限。合理改造已有混凝土结构,延长结构使用寿命。充分利用拆除的混凝土废弃物,研究再生骨料混凝土技术,形成循环结构发展模式。

げ慰嘉南:

[1] 陶学康.国外结构混凝土及预应力新技术介绍[C]第十二届混凝土及预应力学术交流会论文集.兰州:2003.

[2] 预应力技术及材料设备(公路桥涵设计手册).

[3] 覃维祖.混凝土技术进展现状与可持续发展前景[C]第十三届混凝土及预应力学术交流会论文集.北京:2005.