高性能混凝土对土木工程的影响及发展现状_开题报告

（一）研究背景

1、土木工程中的高性能混凝土是什么？

土木工程（civil engineering）土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它即指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘探设计、施工、保养、维修等技术。

土木工程包含的范围：基础工程、房屋建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地 下工程、水利水电工程。

文献[1]“指出高性能混凝土( High Performance Concrete，HPC)，是近 20 余年发展起来的一种新型混凝土，这种混凝土以耐久性作为设计主要指标，在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作而成。高性能混凝土针对不同用途要求，对耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能应有重点地予以保证。中国在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土”

文献[2]指出“混凝土可以追溯到古老的年代，自19世纪20年代以波兰特水泥为胶凝材料的混凝土的应用到目前为止已经有 100 多年的历史了，” 

文献[3]指出“1900年，万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用，在建材领域引起了一场革命，钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。然而钢筋混凝土结果并不是十全十美的，事实上从混凝土应用于土木工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样 的原因而提前失效达不到预定的服役年限。这其中是由于结构设计的抗力不足导致的，有的则是由于使用荷载的不利变化而造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足而造成的失效。1988年，我国的一项抽样调查结果表明，大约有40%混凝土碳化深度已达钢筋表面，在潮湿环境下建筑物中90%构件内钢筋已经锈蚀，不仅严重影响交通和安全，而且造成巨大的浪费。人们逐步开始考虑，在建筑初期，采用提高混凝土耐久性、减少维修费用的方法，应更具有经济性。” 

文献[4]指出“高性能混凝土的性能有：高性能混凝土拌和物的性质，高 性能混凝土拌和物不仅有良好的流动性，而且有良好的抗离析 性、和易性、间隙通过性（通过较密的钢筋间隙和狭窄通道的 能力）和抗堵塞性等性能，与普通混凝土拌和物性质有很多不 同之处；流动性，高性能混凝土的流动性多用坍扩度和坍落度 进行评价，即在坍落度测试完毕后间隔数十秒钟，待拌和物蠕 变流动稳定时，量测其扩展的直径，该直径即坍扩度。坍扩度 对混凝土流动性的反应敏感与真实性比坍落度好。坍扩度是在 测坍落度之后得到的数据，是用于补充评价高性能混凝土流动 度的最简便的附加指标。坍落度相近时，坍扩度越大，拌和物 的工作性越好；离析性，拌和物的抗离析性，可以用坍落流动 速率来评定。坍落流动速率用拌和物坍落后铺展到直径为 50cm 所用的时间除以流动距离 15cm 的值来表示。坍落流动速率快时，流动性好，但过快时容易产生离析；耐久性，高效减水剂和矿 物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土 内部的空隙，能够使砼结构安全可靠地工作 50～100 年以上，是 高性能砼应用的主要目的；工作性，坍落度是评价砼工作性的 主要指标，HPC 的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性 能砼粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉 距离短，稳定性和均匀性好。” 

（二）研究现状

在土木工程中高性能混凝土产生的背景和国内外学者对高性能混凝土的认识与定义，并详细介绍了高性能混凝土在土木工程中的研究与发展现状，同时，目前高性能混凝土的研究与应用仍处于发展阶段，仍然有许多理论问题和应用问题需要研究，提出未来高性能混凝土的发展趋势。

文献[5] 指出“英国、法国将 HPC 应用在建设海峡隧道和机场上;” 

文献[6] 指出“德国对 C110 级高强混凝土的应用已经相当熟练并建立健全了相应规范，这是世界上其他国家所不能及的”; 

文献[7] 指出“美国政府拿出 2 亿美元支持将高性能混凝土应用在基础设施建设中”。

文献[2] 指出“我国高性能混凝土的研究与外国相比起步较晚，起初也并没有在全国范围内展开，而是由部分科研单位和高校带头开始。”

文献[8] 指出“高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普遍了。目前上海、北京、沈阳已能供应C80以上商品预拌混凝土。”

文献[8] 指出“高性能混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等内容，研究起来相当复杂。Neville指出: 耐久性是指一定的混凝土结构在规定的或预期的服务寿命期限内，保持设计所需要功能的性能，也就是说耐久性是相对于一定环境条件而定的。” 

文献[10] 指出“高新能混凝土的优势较多，具备了经济性、高承载力、高强度、高稳定性、耐久性等，这使得高性能混凝土被大量应用于道路桥梁工程的施工当中。桥梁工程结构繁琐，跨度较大，施工较为困难，并需在水中及路面结合操作，虽然条件艰苦，可是高性能混凝土在使用当中却依旧具备这些特征。桥墩与墩基大量应用高性能混凝土在浇筑混凝土施工当中，高性能混凝土令桥梁结构更为稳固，加强了桥梁抵抗外界因素破坏的能力，大大提高了桥梁的使用时间，提高了桥梁的经济收益” 

文献[11] 指出“高性能混凝土目前在土木工程项目中应用还不普遍，限制高性能混凝应用的因素主要有两个，一是技术方面，高性能混凝土原材料的选择和使用要严格要求，必须使用优质水泥、合格的骨料和掺和料、饮用水以及优质添加剂。与常规混凝土相比，各方面要求都比较高，试验工作必须随时根据工程要求进行必要的调整。原材料和技术的高标准要求制约了高性能混凝土的广泛推广。另一方面是价格，虽然长期来看，高性能混凝土会降低土木工程建设成本，但在建设初期，高性能混凝土的使用成本明显高于普通混凝土，因此一些土木工程建设单位在满足建设需求的前提下，选用普通混凝土。”

文献[12] 指出“国内外 H PC 的研究现状由于各方面的原因，对于混凝土没有投入使用到规定的年限，就过早的劣化，针对这样特殊的情况，欧美一些发达国家早在 1990 年以后就对传统普通混凝土提高耐久性进行了研究，他们努力经过多次试验总结出的结果得到了世界各国的高度重视，从此以后，掀起了研究混凝土的热潮，各国学者在混凝土配合设计中，主要突出设计耐久性这个特点，不像以前单纯的以突出超高强度那么简单，材料性能的经验理论，经过大量的实验，估算出混凝土构件所能达到的最大的使用寿命。我国自 96 年以后，高性能混凝土和高效外加剂的科研成果取得了很高的成果，通过研究，建立了新的方法、新的标准、新的技术、壮大我国在这方面的不足之处。”

文献[13] 指出“施工技术人员应正确使用高性能混凝土，全面优化开展高性能混凝土的制备技术，明确这种混凝土的使用原理是：提升组分细度及活性，取除其中的粗骨料，确保材料当中的缺陷能够降至最低，以确保能够获得更大的强度及良好的耐久性能。同时通过添加钢纤维来促使超高性能混凝土材料能够具备更加优异的韧性及抗拉性能。基于其原理介绍，开展高性能混凝土材料的制备技术应满足以下两个要求：①改进材料配合比，将粒径大小超过 1mm 的粗骨料去除，以提升超高性能混凝土性能；提升堆积密度的重要价值即体现在减小超高性能混凝土的孔隙率，为实现这一目标，便需制备出优异的颗粒级配，确保材料颗粒能够达到更高的密实度；②应选用和活性组分具有较高相溶性的高效减水剂。水胶比对于材料强度将会产生较大的影响，因而应当尽可能选用合理化的高效减水剂，在确保材料性能的前提下减小水胶比。” 

二、^范文提纲

1高性能混凝土产生的背景和研究现状

1.1高性能混凝土产生的背景

1.2高性能混凝土的研究现状

2土木工程和高性能混凝土的概念和性能（特点）

2.1 土木工程的概念；

2.2高性能混凝土的概念；

2.3在土木工程中高性能混凝土的性能（特点）；

3高性能混凝土对土木工程中的影响

3.1高性能混凝土在高层及超高层建筑；

3.2 高性能混凝土在道路建设中的应用；

3.3高性能混凝土在桥梁中的应用；

3.4高性能混凝土在机场建设中的应用；

4高性能混凝土在土木工程中的发展现状

4.1高性能混凝土在土木工程中存在的问题

4.1.1高温稳定性不足；

4.1.2矿物细掺料的正确使用；

4.1.3高效减水剂的使用；

4.2采取的对策

4.2.1控制施工温度；

5结论

三、参考文献

[1]郑保刚.道路桥梁施工中高性能混凝土的应用[J].文摘版（工程技术）,2015,08（37）:215.

[2]张敏,刘玉玲.浅谈高性能混凝土的应用与发展现状[J].桥梁工程,2012,5( 89) :74-76．

[3]钟海英,贾淑明.;绿色高性能混凝土的发展与应用[J].甘肃科技.2004.10.

[4]郑勋.浅谈土木工会曾中高性能混凝土特性[J].中国化工贸易.2013.109.

[5]P.C.Aitcin.Review of high performance concrete durability[J].Ready-mixed Concrete,2011( 2) :114-116．

[6]王振军,陈平,尚纪歌.绿色高性能混凝土的耐久性研究进展[J].混凝土,2009( 11) :212-215．

[7]陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景[J].广东土木与建筑,2000( 5) :7-9．

[8]成厚昌.高性能混凝土的力学性能分析[J].重庆建筑大学学报,1999,21( 3) :41-43．

[9]A.M.Neville.Carbonation of Containing blended cements prop-erties of Concrete［Z］．

[10]琴韵.加快推广应用高性能混凝土发展绿色循环经济[J].工程建设标准化,2014,8:35.

[11]李荣丽.高性能混凝土在土木工程中的应用探讨[J].工程技术,2016(8):42-43.

[12]郑娟.浅谈高性能混凝土的研究及发展现状[J].水利交通,186.

[13]张居龙.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术分析[J].住宅与房地产,2017(12):190