高性能混凝土在恶劣环境下的应用研究

高性能混凝土在恶劣环境下的应用研究

倪钧

身份证：320911198709174315

摘要：高性能混凝土是指具有高工作性、高耐久性和高体积稳定性的混凝土。在我国，高性能混凝土的应用开始于上世纪90年代，并随着建筑行业的发展和建设技术的进步，高性能混凝土在建筑工程中得到了越来越广泛的应用。高性能混凝土在我国有广泛应用，但是与欧美等发达国家相比，我国高性能混凝土的研究起步较晚。

关键词：高性能混凝土；恶劣环境；应用研究

1.对高性能混凝土在严酷环境中进行改性和优化

1.1加入改性剂，增强高性能混凝土抗压强度

将改性剂掺入混凝土可显著提高混凝土力学性能。按改性剂品种可分为无机改性剂与有机改性剂。无机改性剂主要有硅粉和铝粉。硅粉中加入适量硅灰可明显提高混凝土抗压强度，但也能有效地降低吸水率。铝粉比硅粉耐腐蚀性强，对提高混凝土性能有较好作用。有机改性剂主要有聚合物，高分子材料和纳米材料。比如纳米材料的特性十分优良，可以用于混凝土，但造价比较昂贵。聚合物作为一种新型改性剂，其综合性能优良，抗腐蚀性能优异。当前国内外学者多采用聚合物改性增强高性能混凝土力学性能。聚合物改性混凝土比普通混凝土既有更好的力学性能又有更高耐久性及耐腐蚀性。目前国内学者关于聚合物改性混凝土主要有如下研究:

1.2纤维增强技术提高高性能混凝土耐久性

纤维增强技术是一种创新的方法，用于增强混凝土的耐久性。与传统混凝土相比，这种技术不仅可以增强混凝土的强度，还能提高其韧性和抗裂能力，从而进一步提高混凝土的耐久性。将纤维掺入混凝土可显著提高混凝土抗拉性能，弯曲性能及冲击性能等，进而增强混凝土耐久性。当前纤维增强技术在高性能混凝土方面的应用较多。实际使用时，选用适当的纤维类型和针对不同工作环境选用适当的纤维种类是至关重要的。目前广泛使用的纤维种类包括碳纤维、芳纶纤维和聚丙烯腈基纤维等，这些不同类型的纤维都会对高性能混凝土的力学特性和持久性产生一定程度的影响。

1.3矿物掺合料的使用，增强了高性能混凝土耐久性

高性能混凝土以其高度的工作性和耐久性为特点，因此在高性能混凝土中添加的添加剂对其整体性能具有显著的影响。将一定配比矿物掺合料掺人高性能混凝土可以改善其工作性能和增加其密实度以增强其耐久性。所以矿物掺合料用于高性能混凝土有巨大的潜力。当前矿物掺合料用于高性能混凝土主要有：（1）粉煤灰和矿粉作为活性矿物掺合料能有效地降低水泥水化热，提高其工作性能以改善高性能混凝土；（2）将粉煤灰和其他活性矿物掺合料与硅灰、矿粉等矿物掺合料混合使用，能够显著提升高性能混凝土的耐用性；（3）高性能混凝土掺加适量粉煤灰、硅灰可使混凝土水化热下降，进而改善高性能混凝土耐久性；（4）高性能混凝土掺加适量矿渣微粉能改善工作性能和力学性能。

2.恶劣环境中高性能混凝土工程应用实例

2.1以海洋工程高性能混凝土为例

海洋工程建设主要指海洋环境中的建筑，如海洋码头，海堤和海上风电。海洋工程相对于陆地建筑而言，建设周期更长，建设成本更高，建设难度更大。但海洋环境中混凝土结构耐久性会受到很大的影响。所以优化混凝土结构以提高其耐久性至关重要。高性能混凝土正是基于这一背景而被广泛使用的。就拿一个大型的海上风电项目来说吧，这个风电项目就在一个海域里。该项目以发展海上风电场和建设风电场中的风电机组为重点。为了保证海上风电机组质量及安全运行，需要优化其结构并提高耐久性。经过混凝土的研究，应用于本风电项目，取得较好的成果。

2.2以高温地区高性能混凝土工程为例

据大量研究成果表明：高温地区工程建设中需使用高耐久性、高工作性高性能混凝土。高温地区工程建设需使用高水胶比、高胶凝材料掺量的高性能混凝土。为验证高温地区高性能混凝土的工程使用效果，可采用高性能混凝土和普通混凝土的性能比较试验。经比较试验可看出高性能混凝土比普通混凝土工作性好，可用于高温地区工程建设中。另外，在高温地区进行工程建设时，也需使用高性能混凝土，以提高施工效率。例如上海的一个高支模的预制加固框架结构项目，为了提高施工效率而使用高性能的混凝土。

2.3以酸碱环境下高性能混凝土为例

在建筑工程实践中，酸碱性环境是一个常见的问题，如强碱性溶液和强酸性溶液等。这些溶液不仅可能导致混凝土的腐蚀，还可能对混凝土结构的整体性能造成不良影响。当前强碱性环境在建筑工程当中得到了广泛的应用。为提高高性能混凝土性能，可通过原材料掺加硅灰，粉煤灰和其他矿物掺合料以增强其耐久性。此外，配制混凝土时掺加适量硅灰和其他矿物掺合料还能改善高性能混凝土耐久性。但酸碱性环境下高性能混凝土的应用必须采取相应防护措施。例如：在使用含硫酸根离子较多的强酸性溶液时应采取相应防腐蚀措施；在用强碱性溶液时应使用抗渗性强的硅酸盐水泥。

3.结合改性和优化后高性能混凝土，对恶劣环境经济效益进行分析

3.1恶劣环境中高性能混凝土施工费用分析

对于高性能混凝土来说，其施工成本包括原材料成本、人工成本和机械设备成本三个方面。从原材料的角度分析，高性能混凝土的主要成分包括水泥和砂石等，其中水泥和砂石的使用量最为庞大，大约占据了高性能混凝土总重量的95%；且人工成本及机械设备成本均低廉。在人工成本上，高性能混凝土因其高流动性和粘聚性，在施工时对搅拌和运输作业要求高。若使用传统的混凝土施工方式会带来较大的施工成本。所以，要想降低施工成本就必须对高性能混凝土和传统混凝土做一个比较和分析，这样就可以得出结论：在环境恶劣时采用高性能混凝土可以有效地减少施工成本。

3.2恶劣环境中高性能混凝土养护费用分析

在社会经济飞速发展的背景下，人们对于生活质量提出了更高的要求，环境保护则是发展的一个重要前提条件，所以在混凝土工程建设当中高性能混凝土得到了更广泛的使用。作为一种创新的材料，高性能混凝土不仅具备高强度、出色的耐久性和强大的体积稳定性，而且在恶劣的环境条件下也能保持较长的使用寿命。所以高性能混凝土应用于恶劣环境中有较大优势。但由于高性能混凝土属于新材料，设计，施工和养护的费用比较昂贵。但各区域经济发展水平有差别。为了确保高性能混凝土在恶劣条件下的使用效果和价值，我们必须综合考虑当地的经济状况、环境特点和建筑需求，同时也要考虑到地方政府的政策和当地建筑公司的资金能力。

结语

在社会经济飞速发展的背景下，对建筑材料性能提出了更高的需求。高性能混凝土以其高工作性，高耐久性以及高体积稳定性等特点被广泛地应用于建筑工程当中，并且获得了较好的经济效益与社会效益。在我国，高性能混凝土在苛刻的环境条件下的使用仍然面临若干挑战，例如高性能混凝土的性能不够稳定、施工方法过于复杂、对原材料的质量标准较高，以及对其耐久性和施工品质的高要求。要想改善高性能混凝土恶劣环境中的使用情况，必须要从原材料的选择和施工工艺上着手，并采取相应措施加以优化。

参考文献

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