国内外新型混凝土发展现状与未来(混凝土第一节).ppt

国内外混凝土发展现状与未来 1. 引言 混凝土，当今世界上应用最广泛的建筑材料 Introduction Increase of cement output in China: 2002: 700 million tons. 2003: 825 million tons. 2004: 960 million tons. 2007： 1040 million tons. ≥ half of the cement output of the world. 二、巨大的进展 ——混凝土强度与工作度 混凝土强度发展 长期以来，混凝土业和设计人员都只面对可以适用于任何环境的万能混凝土，其抗压强度通常在15 ~ 25 MPa。有些国家一些年来用于结构的混凝土抗压强度要稍高，为25 ~ 35 MPa。 美国直到20世纪70年代末，广泛用于建筑的混凝土强度仍在5000psi（35MPa)以下。 Burj Al Arab Hotel, Dubai. World’s tallest (321 metre) and most luxurious hotel (7 stars) Burj Dubai / Dubai Tower 活性粉末混凝土（RPC） 20世纪90年代在法国问世 我的学生们每天都在以适用而简单的机械和热处理工艺制备400MPa的混凝土；而Richard则已经能用金属粉末为骨料制备800MPa的混凝土；1000MPa的活性粉末混凝土已不再是空想。这种抗压能力3倍于钢材的混凝土未来如何？没有人知道。但我毫不怀疑在本世纪它能制造出来，很可能还用得上。 UHSFC (Sakata City, Japan) UHSFC (Sunyodo Bridge, Seoul,Korea) Very high-strength fiber concrete Bridge deck Very high-strength fiber concrete Very high-strength fiber concrete SCC in Tunnel Construction SCC Arches SCC Bridge Beams 三、严峻的挑战—— 混凝土结构的耐久性 混凝土耐久性危机 1980年，我国混凝土与预应力混凝土学会在苏州成立。吴中伟先生到巴西参加第八届国际水泥化学会议预备会回来，带到会议一个消息：混凝土面临耐久性的危机！ 混凝土耐久性 一些屹立了2000年之久的无筋混凝土结构，例如用缓慢硬化的火山灰-石灰水泥建造的古罗马万神殿和欧洲的几条输水故道仍然完好；同时20世纪用波特兰水泥建造的钢筋混凝土结构则迅速地劣化。当暴露在侵蚀环境，例如除冰盐和海水中，桥面板、停车场、海底隧道和其他海工结构在不到20年时间就出现严重的耐久性问题。 混凝土耐久性 从对未来世界及其需求的预测，以及对今天混凝土业现状的了解，可以确定它继续作为最受欢迎的普通建筑材料必须迅速解决的一系列关键问题。似乎最重要、迫切需要引起注意的问题，是普通混凝土的耐久性，和日益增长的公众对该材料长期使用寿命缺乏信心。 长期以来，人们一直认为混凝土的强度与耐久性直接相关，这种观念主宰着耐久混凝土的配合比设计。 20世纪混凝土业为满足越来越高的强度要求，不可避免地违背了材料科学的基本规律，即开裂与耐久性之间存在的密切关系。为了实现建设可持续发展的混凝土结构这个目标，有必要更新一些观念和建设实践。 在快速施工的驱使下，今天的混凝土拌合物倾向于采用高用量的普通型硅酸盐水泥或早强型硅酸盐水泥。这类混凝土的拉伸性能或抗裂能力较差，一方面是由于干缩、温度收缩和弹性模量都增大了，另一方面则由于徐变系数减小。这就是为什么高强混凝土要比中等强度或低强混凝土更容易开裂的原因。 引起混凝土结构开裂的原因 1. 混凝土的微结构与尺寸稳定性 微结构：不均匀的三相——水泥浆体、骨料和过渡区 尺寸稳定性—— 变形性与延伸性 2. 混凝土在结构物中受到约束 3. 混凝土体温度、湿度和成熟度不均匀 原因二 混凝土的体积变形 1) 塑性收缩 2) 干湿变形 3) 温度变形 4) 自生变形 原因四 结构里的约束 硬化的混凝土构件总是要受到一定的约束，约束通常来自它与地基的摩擦、端部的其他构件、配筋，以及混凝土体内芯与表面变形的差异。 混凝土耐久性 一般来说，在水泥砂