高性能混凝土的研究与发展现状0308.docx

1、高性能混凝土的研究与发展现状0308 毕业设计（论文）高性能混凝土的研究与发展现状学习中心（函授站）： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 北京交通大学远程与继续教育学院2018年10月毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内

2、容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名： 2015 年 3 月 20 日指导教师签名： 2015 年 3 月 20 日北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级13层次专升本专业姓名题目指导教师评阅意见成绩评定： 指导教师：2015年3月20日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 2013 级 土木工程 专业 学生 王学鑫 设计（论文）题目：高性能混凝土的研究与发展现状一、毕业设计（论文）基本内容1高性能混凝土的概念2高性能混

3、凝土的性能及相关指标3高性能混凝土的应用4高性能混凝土的国内外研究现状5高性能混凝土的工程应用案例二、基本要求1.要求认真分析题目，根据北京交通大学毕业设计（论文）任务书的要求，搜集相关材料，查阅有关文献，在充分理解工作目的和意义的基础上，制定研究方案、进度计划、撰写开题报告，教指导教师检查,并做好前期准备工作。2.论文严格按照北京交通大学毕业设计（论文）格式要求，按时完成每一阶段的任务，定期与指导教师联系交流，以便发现问题及时解决。三、重点研究的问题重点研究高性能混凝土的性能及指标；应用案例。四、主要技术指标1论文结构要严谨，论据要真实、准确、有效，论文要有创新，避免抄袭，要突出论文的实践指

4、导意义，杜绝平淡乏味。2要有案例支持。3. 论文正文字数不得少于12000字.五、其他要说明的问题请有步骤的按计划按时完成论文，并定期上交检查报告。下达任务日期： 2014 年 12月 20 日要求完成时间：姜兰潮开 题 报 告题目：高性能混凝土的研究与发展现状学生姓名： 学号： 2015年 1 月 31 日一、文献综述高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善

5、混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。高性能混凝土的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里兰州，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等。高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是由于国际上

6、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，因此高性能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在。从1996年开始，我国国家计委、国

7、家科技部先后2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。二、选题的目的和意义高性能混凝土(Hi

8、gh Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性高工作性高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁高层建筑海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期经济合理性环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。三、研究方案（框架）本文是

9、以一个具体的混凝土工程为例，对高性能混凝土在实际工程中的应用进行了研究。重点有七大部分：一、绪论，介绍了文章的选题背景，总结了相关国内外文献综述；二、主要介绍高性能混凝土的性能研究和应用分析；三、介绍高性能混凝土的质量与施工控制；四、结合具体的工程分析了高性能混凝土在实际应用过程中应该注意的各种问题；五，绿色混凝土的发展；六、展望了高性能混凝土的发展前景；七、总结。本文的总体思路是 “介绍原理提出问题分析问题解决问题”， 本文着重笔墨将重点放在 “分析问题”和 “解决问题”上。思路为“分析现状提出问题解决问题”，对高性能混凝土在具体工程中的应用做了了分析，提出了其应用应该注意的事项和技术措施。

10、参考文献:1 吴中伟.高性能混凝土M.北京:中国铁道出版社,1999.2 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土M.北京:中国铁道出版社，1999.3 丁大钧.高性能混凝土及其在工程中的应用M.北京:机械工业出版社,2007.4 俞瑞堂高性能混凝土的发展与展望M水利水电工程设计，1997.5 陈肇元.等.混凝土结构耐久性设计与施工指南M.北京:中国建筑工业出版社，2004.6 卞春丽,梁晓平.高性能混凝土技术特点及应用J.山西建筑 2007 ,33 (2) :1822183.7 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,(05).四、进度计划2014年12月30日之前，学生确定题

11、目，指导教师下达任务书；2015年1月10日之前，提交开题报告；2015年1月20日之前，提交中期报告；2015年2月10日之前，提交论文目录和论文初稿；2015年3月01日之前，提交论文目录和论文定稿；2015年3月20日之前，提交“格式模板”文档，教师进行结题验收；2015年4月10日之前，将“格式模板”文档打印件提交教学中心班主任老师。2015年4月15日之前，做好论文答辩前的准备工作。五、指导教师意见中 期 报 告题目：高性能混凝土的研究与发展现状报告人： 一、进展情况1.在指导老师帮助下结合自己学业情况选定论文写作的方向和题目，开题通过到现在已经完成以下方面工作：（1）通过网络和书店

12、等方式下载和查阅了大量与专业相关的知识，收集了相关高性能混凝土的相关资料，并进行了研读和总结。（2）收集、研究高性能混凝土的性能及相关指标数据、知识。（3）收集、分析高性能混凝土的应用现状。（4）研究收集并总结相关高性能混凝土的国内外研究现状。（5）汇总所有收集到的资料，并进行实地调查研究分析高性能混凝土在现实实际工程案例的应用（6）整理、总结、分析所有收集的资料、文献、现场采集图片等，总结收集结果。2.需要收集资料及重点需要攻克的难题（1）工程案例的实地调查和研究资料采集有一定的难度。（2）高性能混泥土研究要通过很多学科的全面研究才能了解高性能混凝土，搜集相关资料有一定的困难。3.后期撰写安

13、排（1）完成论文初稿编写，与指导老师沟通、修改，力求在老师指导下写出符合学位要求的高质量论文。（2）继续收集、查阅资料，完善论文内部构架。（3）2月30日期完成论文初稿，提交老师批阅。（4）3月底完成论文二稿修改。（5）4月28日前完成论文终稿，提交老师，准备毕业答辩。（6）5月底准备论文答辩事宜。二、指导教师意见结 题 验 收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论结题验收在试验或设计工作完成后，论文正式书写完前进行，检查要点为：（）学生的在工作态度是否认真，行为是否规范；（）学生的设计图纸是否合格，实验数据是否完备可靠；（）学生的试验演示操作、试验结果或计算机程序运行结果；（）学生是否

14、按毕业设计（论文）任务书的要求完成全部工作。结题验收不合格的学生不允许书写论文，限期整改。 指导教师：2015年3月20日中文摘要摘要：随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何在保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。尤其是近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混

15、凝土的研究、应用概况及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并结合具体的工程对高性能混凝土的应用给出了具体的技术措施、注意事项和要点，最后对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、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；耐久性；体积稳定性ABSTRACTTitle: Research Status and Development of High Performance ConcreteABSTRACT: With the acceleration of Chinas reform an

16、d opening up and modernization, Chinas construction scale are increasing, and how it can make to ensure the quality of construction works at the same time be able to secure long-term use of it, increasingly widespread concern all levels of government and the community . Especially in recent years, a

17、 relatively new technology is rapidly developing concrete and applied to many practical projects, and that is a high-performance concrete. Because of the high performance concrete durability, and many fine features high workability, high strength and high dimensional stability, etc., is considered t

18、o be the worlds most comprehensive performance concrete, has been adopted in a number of important projects, especially In bridges, high-rise buildings, harbor construction and other projects. This paper describes the application of high performance concrete overview of the status quo of research an

19、d study at home and abroad, and to clarify the characteristics of high-performance concrete, citing a significant achievement of high performance concrete research applications at home and abroad, combined with high specific engineering Application Performance Concrete gives specific technical measu

20、res, precautions and points, and finally the prospects for its development trend. As Chinas high-rise buildings to large-scale, the development of modern, high-performance concrete construction materials will become important in the new century.KEYWORDS：High Performance Concrete; Durability; Volume

21、Stability目录中文摘要 iABSTRACT ii1 绪论 11.1 选题背景 11.2 选题的目的与意义 11.3 国内外研究现状 21.3.1 国内研究现状 21.3.2 国外研究现状 21.4 研究方案 32 高性能混凝土的性能研究和应用分析 42.1 高性能混凝土的概念 42.2 高性能混凝土的性能 52.3 当前高性能混凝土应用中存在的问题 63 高性能混凝土质量与施工控制 73.1 高性能混凝土原材料及其选用 73.2 配合比设计控制要点 83.3 高性能混凝土配制技术要点 93.4 高性能混凝土的施工控制 94 结合工程案例对高性能混凝土的应用进行分析 114.1 工程概况

22、 114.2 工程技术措施 114.3 工程注意事项 124.3.1 原材料选择 124.3.2 优化配合比设计 124.3.3 混凝土的拌和及运输 134.3.4 混凝土构件的早期养护 134.4 分析高性能混凝土在工程中的几个要点 134.4.1 控制混凝土中的水泥的用量 134.4.2 适当的掺加矿物细掺料 134.4.3 掺加高效的外加剂 144.4.4 保证混凝土具有相同的塌落度 145 绿色高性能混凝土 155.1 研发绿色高性能混凝土的必要性 155.2 绿色高性能混凝土的可行性 165.3 绿色高性能混凝土的发展 166 高性能混凝土的发展前景 18总结 19参考文献 201

23、绪论1.1 选题背景当代大跨、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。这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能, 多使用天然材料及工业废渣保护环境, 走可持续发展的道路, 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。混凝土作为用量最大的人造材料，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。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生

24、产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1tCO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。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。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，未来的混凝土必须是高性能

25、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”正是在这种背景下产生的。1.2 选题的目的与意义高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性高工作性高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁高层建筑海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期经济

26、合理性环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。1.3 国内外研究现状高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土

27、的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。1.3.1 国内研究现状从1996年开始，我国国家计委、国家科技部先后2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

28、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。1.3.2 国外研究现状高性能混凝土的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里兰州，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等。高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是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，因此高性

29、能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在。1.4 研究方案本文是以一个具体的混凝土工程为例，对高性能混凝土在实际工程中的应用进行了研究。重点有六大部分：一、绪论，介绍了文章的选题背景，总结了相关国内外文献综述；二、主要介绍高性能混

30、凝土的性能研究和应用分析；三、介绍高性能混凝土的质量与施工控制；四、结合具体的工程分析了高性能混凝土在实际应用过程中应该注意的各种问题；五，绿色混凝土的发展；六、展望了高性能混凝土的发展前景；七、总结。本文的总体思路是 “介绍原理提出问题分析问题解决问题”， 本文着重笔墨将重点放在 “分析问题”和 “解决问题”上。思路为“分析现状提出问题解决问题”，对高性能混凝土在具体工程中的应用做了了分析，提出了其应用应该注意的事项和技术措施。2 高性能混凝土的性能研究和应用分析2.1 高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20余年发展起来的一种新型混凝土。不同国家、不同学者按照各自的认识、实践、应用范围和目的

31、要求，对高性能混凝土给出了不同的定义和解释。(1)美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国混凝土协会(ACI)于1990年5月在马里兰州Gaithersburg城召开的讨论会上指出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。(2)美国的P.K.Mehta认为：高性能混凝土不仅要求高强度，还应具有高耐久性，且耐久性应当放在高性能混凝土的首位，同时具有高体积稳定性(高弹性模量、低干缩率、低徐变和低的温度应变)、高抗渗性及高工作性。(3)法国的Malier认为：高性能混凝土的特点在于有良好的工作性、高的强度和早期强度、工程经济性高和高耐久性，特别适用于桥梁、港工、核反应堆以及高速公路等重要的混凝土建筑结构中。(4)日本的小泽一雅和冈村甫认为：高性能混凝土应具有高工作性(高的流动性、粘聚性与可浇注性)、低温