高性能混凝土检测本科毕业设计论文.docx

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高性能混凝土检测本科毕业设计论文

毕业论文

题目：

青莱高速公路上虎裕隧道高性能

混凝土检测

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

随着我国改革开放和经济的高速发展，现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久、安全的使用下去，正日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。

在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是罕见的。

近些年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且使用到诸多工程项目中，那就是高性能混凝土。

高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程普遍使用。

论文主要介绍高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐述高性能混凝土的特性，列举高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。

随着我国经济的长足发展，建筑业向高层化、大型化、现代化的发展，高性能混凝土必将成为新世纪的重要建筑工程材料。

关键词：

高性能混凝土；原材料检测；力学试验

Abstract

Alongwithourcountryreformandopenpolicyandtheeconomicalhighspeeddevelopment,theaccelerationoftheprocessofmodernization,theconstructionscaleinChinaisincreasing,howtoensurethequalityofconstructionprojectandalsocanmakeprojectcanlastlong,safeuseofit,isincreasinglyatalllevelsofgovernmentandcommunityconcern.Inmanyofthecivilengineeringconstruction,theconcreteapplicationofthebroad,usefrequencyisrare.Inrecentyears,anewconcretetechnologyisrapidlydevelopingandusinginmanyprojects,itisthehighperformanceconcrete.

Thehighperformanceconcretewithhighdurability,highworkabilityandhighstrength,andhighvolumestabilityandmanyotherpropertie,isconsideredtobethemostcomprehensiveconcreteperformance,hasbeeninthebridge,high-risebuilding,harborconstructionengineeringincommonuse.

Thepapermainlyintroducesthedevelopmentofhigh-performanceconcretehistoricalbackgroundandtheresearchsituationathomeandabroad,expoundsthecharacteristicsofhigh-performanceconcrete,citinghighperformanceconcreteinthedomesticandforeignresearchapplicationofimportantachievements,anditsdevelopmenttendency.Withthedevelopmentofourcountry'seconomy,theconstructionindustrytohigh-level,large-scale,moderndevelopment,highperformanceconcretewillbecomethenewcenturytheimportantconstructionmaterials.

Keywords：

Highperformanceconcrete;Materialstesting;Mechanicaltesting

第1章绪论

1.1高性能混凝土的背景

传统的混凝土已有近200年的历史，是近代使用最广的建筑材料之一，也是当前最大宗的人造材料。

据不完全统计，世界水泥产量已超过14亿吨，折合混凝土不少于40亿立方米。

水泥混凝土与其他常用建筑材料如钢铁、木材、塑料等相比，生产能耗低、原料来源广、工艺简单，因而生产成本低，并具有耐久、防火、适应性强、应用方便等特点。

近百年来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。

30年代平均为10MPa，50年代约为20MPa，60年代约为30MPa，70年代已上升到40MPa，发达国家越来越多地使用50MPa以上的混凝土。

随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、拦河大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。

这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。

当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求;处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果：

原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。

混凝土作为用量最大的人造石，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。

传统混凝土的原材料都来自天然资源。

尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。

有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。

另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁[1]。

因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，走可持续发展的道路，这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。

耐久和高强都意味着节约资源。

高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。

发达国家在20世纪80年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的高潮，并得到了各国政府的重视。

从20世纪80年代开始，各国混凝土结构设计规范中逐渐突出了耐久性设计的考虑，从只重视强度设计向强度于耐久性并重。

进入20世纪90年代以后，混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点。

针对不同环境类别的侵蚀作用，提出材料性能劣化的理论或经验模式，并据此估算结构的使用寿命，成为发展和研究耐久性设计方法的主流。

由于国际上广泛认识到高性能混凝土具有高工作性、高耐久性和高强度等特性，用其替代传统的混凝土以及建造在严酷环境中的特殊结构物，具有显著的经济效益和技术先进性。

所以高性能混凝土在90年代开始得到迅速发展，在超高层建筑、桥梁、公路等建筑中愈来愈多。

美国、加拿大、日本、挪威、德国、澳大利亚等，成为应用高强高性能混凝土最多的国家，德国现行的混凝土结构设计规范已达C110级，强度等级为当今世界之最，挪威为目前世界上强度等级第二高的混凝土结构设计规范，己有C105级超高强混凝土结构设计规范。

自从清华大学向国内介绍高性能混凝土以来，高性能混凝土的研究与应用在我国得到了空前的重视。

我国国家计委、国家科技部先后两次设立科技攻关项目，进行高性能混凝土的创新研究，由中国建筑材料科学研究院、清华大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等几十所科研单位、高等院校承担了“高性能混凝土的综合研究和应用”及“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”的研究课题，针对高性能混凝土所用原材料及组成材料之间的相互影响、高性能混凝土配合比、混凝土拌和物的工作性、硬化混凝土的力学性能、耐久性、体积稳定性、亚微观结构、水泥和外加剂之间的适应性、工程应用等方面进行了较全面的研究。

通过联合攻关，项目取得了大量具有国际先进水平的研究成果，并在近百个工程中应用，转化效果显著，产业化前景非常好。

1.2应用现状

高性能混凝士技术工正在世界各地成功地用于很多离岸结构物和长大跨桥粱的建造，Langley等人叙述了几种加拿大长大跨桥梁所用的拌合物。

它们用于主粱、墩部和墩基，硅粉混合水泥用量为450Kg/m3。

水153L/m3，引气剂160mL/m3和高效减水剂3L/m3。

其坍落度大约在200mm；含气量6.1%：

1d、3d、28d抗压强度分别为35、52和82MPa；基础和其他大块混凝土的混合水泥用量为307Kg/m3，粉煤灰133Kg/m3，用水量接近。

但引气剂和高效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm；含气量7%；ld、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76MPa。

根据加拿大和美国的透水性与氯离子快速渗透标准方法实验结果表明：

两部分混凝上都呈现非常低的渗透性。

对高性能混凝土结构的施工，需要强调加强现场实验室试验和质量验收。

高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻混凝土，相对于钢材，普通混凝土的强度自重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨科，就能进一步提高这个比例。

由于骨料的质量不同，密度为2000Kg/m3、抗压强度在70～80MPa的高性能轻混凝土在一些国家已经商品化并用于构件生产。

在澳大利亚、加拿大、日本、挪威和美国，高性能轻混凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台；因为水泥浆和骨料之问的界面粘结强度高，它可以不透水，所以在侵蚀环境中能够很耐久。

采用掺10%～15%硅粉其至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，因此适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也是高性能混凝土的应用领域之一[2]。

1.2.1高性能混凝土在高层建筑中的应用

高性能混凝上（﹥60MPa）首先用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，因为这种建筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土时断面很大。

除节省材料费用外，与钢结构相比，加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点，自美国芝加哥在1965年以50MPa混凝土浇注LakePointTower的一些柱子以来，北美和其他国家到处都在用高性能混凝土建造高层建筑。

芝加哥79层的WaterTowerP1ace大楼柱子采用了60MPa混凝土；多伦多的ScotiaPlazaBuilding和西雅图的TwoUnionSquareBuilding（1998年建）两座建筑物则分别有90和120MPa强度的高性能混凝土柱子。

另外，世界上最深的钻井平台即1998年建成的比著名的埃菲尔铁塔还高的挪威Troll平台使用的就是超高强混凝土，其立方体抗压强度超过100MPa；当今世界第三高的建筑物——马来西亚首都吉隆坡的双子塔（petronastowers），采用的是C80混凝土；我国的上海东方明珠电视塔也是采用C60混凝土建造而成。

在国内也存在着许多实例，高性能混凝土应用C80高强与高性能混凝土在沈阳方园大厦、大西电业园等多项高层建筑钢管混凝土柱中应用。

上海高性能混凝土研究领域中取得一大批可喜的成果，其中具有代表性的成果有：

中华第一高楼——88层金茂大厦的C40一次泵送到382.5m；明天广场矿渣微粉C80泵送混凝土；在上海教育电视台综合楼大体积基础混凝土，水泥用量只占胶凝材料总量的46%，配制的混凝土浆量饱满，混凝土工作性、粘聚性和抗离析性能都十分优异，强度达到C40的高性能混凝土。

表1-1国内著名建筑的高性能混凝土的应用

工程名称

施工日期

泵送高度m

混凝土强度等级

外加剂

水平

上海宾馆

1981年

80

C30

国内领先

静安希尔顿

1987年

143

C30

国内领先

上海商城

1988年

166.25

C28

木钙

国际先进

南浦大桥主塔

1989年

154

C40

南浦1号

国际先进

杨浦大桥主塔

1993年

208

C50

南浦2号

国际领先

东方明珠

1994年

350

C40

JRC-IID

国际领先

徐浦大桥主塔

1995年

217

C50

JRC-IID

国际领先

金贸大厦

1997年

382.5

C40

PTH-HC

国际领先

1.2.2高性能混凝土在桥梁道路中的应用

1、国外发展情况

第十六届国际混凝土路面会议，提出路面设计不仅要提出平均强度要求，还应提出耐久性要求。

在未来发展方向中提出抗拉强度达17MPa的超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路面。

捉商混凝土道面表面盼致密性、抗渗性都是很重要的，而这是需要通过高性能混凝土来实现的。

2、国内发展情况

我国近几年来在大力建设高速铁路，正在建设的武广客运专线、广珠城际轨道等十一条高速铁路工程设计使用年限长达100年，普通混凝土已不能满足耐久性要求，因此高性能混凝土在高速铁路建设中开始了尝试性应用。

因无具体标准，我国铁道部科学技术司于2005年发布了《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》作为客运专线高性能混凝土质量的参考依据，技术条件中对高性能混凝土的技术指标、原材料质量都提出了一些要求，成为国内工程建设中第一个高性能混凝土执行依据。

这对我国的铁路建设中高性能混凝土的应用起到了一定的作用。

1.2.3高性能混凝土在海洋工程中的应用

提高港口水工建筑物耐久性，研究提出技术经济合理、便于推广应用的新型海工高性能混凝土，大跨桥粱、海底隧道和离岸采油平台，是这种应用的实例．如：

汕头港外深水航道治理工程；珠江口伶仃洋深水航道治理工程；青岛、宁波北仑等港口建成了能靠泊二十万吨级油轮和矿石船的深水泊位。

1.3发展方向

随着社会的发展，高层建筑、大跨桥粱、港口建筑等多种薄形结构将会大量涌现，国内外应用高性能混凝土建造的工程将越来越多，由于高性能混凝土的高强度，高耐久性和高工作性满足了现代建筑的需求，所以大力发展高性能混凝土势在必行，目前，高性能混凝土的发展有以下几个方向：

1.3.1绿色高性能混凝土

水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大，与可持续发展的要求背道而驰。

绿色高性能混凝土的研究及使用，即保护了环境，又提高了混凝土的性能。

以粉煤灰为例：

现已研发与使用的绿色高性能混凝土，绝大部分把粉煤灰作主要掺料，粉煤灰是工业废料，如不很好利用，会对环境造成二次污染，在绿色高性能混凝土中采用粉煤灰，即解决了二次污染，又降低了混凝土的成本，同时提高了混凝土的性能，主要表现在提高了混凝土的耐久性和工作性，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明显降低混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度。

而且，节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表性材料。

1.3.2超高性能混凝土

超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（ReactivePowdercon-crete，RPC），其特点是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。

1.3.3智能混凝土

智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。

随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。

1.4本文主要内容

本文主要介绍了青莱高速公路隧道高性能混凝土检测。

首先对高性能混凝土的背景、应用情况以及发展方向的介绍，然后对高性能混凝土的特点的一些概述，继而详细的对高性能混凝土原材料的检测，主要包括水泥、砂、石子、掺合料和外加剂的试验检测。

然后对高性能混凝土配合比进行设计，最后对高性能混凝土力学性能的检测包括立方体抗压、劈裂抗拉的试验检测。

第2章高性能混凝土概述

2.1高性能混凝土的含义

1990年5月在马里兰州Gaithersburg城，由美国NIST和ACI主办的讨论会上，HPC定义为具有所要求的性能和均质性的混凝土，这些性能包括：

易于浇筑、捣实而不离析；高超的、能长期保持的力