_第四章生态建筑材料.ppt

普通混凝土存在的普遍问题及研究途径 （一）自重大问题 混凝土自重相对于钢材较低，但由于目前普遍使用的混凝土强度较低，则其单位重量的比强度就很低，不能满足未来超高层、超大跨度以上结构的需要。这个问题从以下两方面考虑 1、正确利用自重大的特性 用于防核辐射，深气油井建筑 2、提高比强度 提高途径： 1）选高强轻集料或人造轻骨料 2）设计超高强混凝土 强度提高一倍，就相当于自重下降一半。但随着强度的提高，混凝土的脆性也明显上升，配制的工艺不成熟，强度不稳定。 （二）耐久性问题 混凝土在恒温、恒湿的洁净空气中，耐久性很好，但复杂的环境主要从下面几个方面影响其耐久性 1、温差变化的热胀冷缩 混凝土中不同相其温差变形系数不同，因此在不同的相界面产生的应力不同。 2、冻融破坏 3、化学侵蚀 4、流动淡水侵蚀和气蚀 5、磨蚀 6、碱集料反应 高性能、高耐久性混凝土的研究和使用是提高混凝土耐久性的根本方法. 耐久性问题实例: 1、日本海沿岸,许多港湾建筑、桥梁等,建成后不到10年时间,混凝土表面开裂、剥落,钢筋锈蚀外露---碱集料反应所至 日本的鸟取县境内，有一座钢筋混凝土桥，由于碱骨料反应造成严重破坏，达到了不可修复的程度，被炸掉重建。 2、北京三元立交桥桥墩，建成后不到两年，个别地方发生“人字形”的裂纹，也认为是碱集料反应所至。 3、1987年，山西大同的钢筋混凝土大水塔突然毁坏，水流象山洪暴发一样的冲下，造成很大的人员伤亡和建筑设施等严重毁坏——渗漏造成钢筋锈蚀，混凝土断裂而毁坏。 维修费用高昂的实例： 1、1980年，美国有56万座公路桥因使用除冰盐引起混凝土剥蚀和钢筋锈蚀，其中有9万座需要大修或重建。经济损失超过了63亿美元。 2、桥梁方面，目前已有253000座桥的桥面板不同程度的劣化，而且每年还以35000座的速度增加，修复这些桥面板需要500亿美元，而维修或更换所有劣化的混凝土结构将花2000亿美元。 可见，工程事故和惊人的维修费用说明，在结构设计时，对使用材料的耐久性应象力学性质一样予以仔细的考虑。 （三）高脆低韧问题 高脆低韧是素混凝土材料固有的问题，国此，只有通过改变混凝土的组成才能解决，解决的途径 1、微观复合化 引入具有一定的柔韧性的物质，如高分子材料或纳米材料 2、细观复合化 是目前采用最多的办法，即引入分散高强高韧纤维 3、宏观复合化 即钢筋混凝土和钢管混凝土 （四）功能单一问题 目前的混凝土大多只满足力学、保温隔热等要求。但随着建筑的智能化和多功能化，必然要求混凝土具有多种功能，如：兼有力学、保温、调湿功能的混凝土；兼有力学、导电、导航功能的混凝土；兼有力学、调湿、自报警功能的混凝土；兼有力学、自控湿、自愈合功能的混凝土；兼有力学、补偿收缩、防水功能的混凝土等等，即功能型、智能型混凝土： 研究途径： 兼有力学、补偿收缩、防水功能——在混凝土中加一定的膨胀剂、防水剂 兼有力学、导电、屏蔽功能的混凝土——在混凝土中加入导电纤维（碳纤维、钢网等） 兼有力学、自诊断功能的混凝土——加入可在应力下产生电流或改变电阻的物质（碳纤维等） 有自控温、自愈合功能的混凝土——加入含粘结液的空心玻纤或胶襄，在混凝土受力开裂后，自动释放粘结液，以修补裂隙。 （五）环保问题 1、再生混凝土 2、消化其他建筑垃圾和工业废料的混凝土 普通混凝土发展方向: 绿色、高性能混凝土 第一节 高性能混凝土(High Performance Concrete简写为HPC) 基本概念: 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是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的混凝土,它以耐久性作为设计的主要指标.针对不同用途要求,高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证:耐久性,工作性,适用性,强度,体积稳定性,经济性.因此,高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比,选用优质原材料,并除水泥,水集料外,必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。 研制HPC的主要技术途径和措施 影响混凝土性能（特别是强度和耐久性）的主要因素有两方面： 一是混凝土中硬化水泥浆体的孔隙率，孔分布和孔特征——降低混凝土中水泥石的孔隙率，改善孔分布，减少开口孔。 二是混凝土硬化水泥浆体与集料的界面——设法减少在集料—浆体界面上主要由氢氧化钙晶体定向排列组成的过渡带的厚度，从而增强界面物理或化学连接的强度。 基于以上因素，目前主要从以下几方面的技术措施： 一、选用优质、符合要求的水泥 1、基于低水胶比及良好的施工和易性的要求，高性能混凝土所用水泥要与所加的高效减水剂有很好的相容性。C3A