高性能混凝土在非洲地区对比分析应用

文摘 2024-10-19 07:01 河南

高性能混凝土在结构工程领域独具特色，凭借其卓越的强度、耐久性以及抗裂、抗渗性能，在未来的建筑实践中将扮演关键角色。其工程灵活性和优越的流动性使得它能够适应多样化的设计要求，促进创新性结构设计的实现。此外，高性能混凝土的环保特性和节能优势有助于可持续建筑的推动，同时提高施工效率和质量。在非洲地区，建筑行业正逐步迈向更加高标准的建筑和基础设施，因此，结合项目所在地区的实际情况，研究高性能混凝土在该地区的应用对于推动可持续建筑发展具有重要意义。

1 纤维、膨胀剂、纤维和膨胀剂复掺混凝土在建筑领域中的应用

1.1 混凝土原材料的选择

混凝土的配合比指在混凝土配制过程中，根据所需的性能要求和使用环境，精确确定不同原材料的配合比例，以获得最佳的混凝土性能。配合比的设计涉及水泥、骨料、水和可能的掺合料等成分的比例选择，以下是对原材料的各项参数指标。

（1）水泥。采用当地水泥厂生产的42.5N（Power plus）级普通硅酸盐水泥，详见表1。

（2）天然砂。采用维多利亚湖畔天然砂（细度模数2.44），详见表2。

（3）碎石。采用采石场生产的集料，详见表3。

（4）高效泵送剂性能指标，详见表4。

（5）聚丙烯纤维。符合ASTM C1116（Fiber-Reinforced concrete and Shotcrete，type III Synthetic Fiber-Reinforced Concrete or Shotcrete），详见表5。每磅（450g）含有5000万纤维，每0.5磅（225g）含有2500万纤维，添加量：0.5lb～1.0lb/yd³混凝土，或300～600g/m³混凝土。

（6）膨胀剂。产品在3%～6%的低掺量下，按GB 23439-2017检测，水泥胶砂7d限制膨胀率可达0.05以上，达到相似膨胀效果的条件下，产品的掺量比普通膨胀剂低30%以上，详见表6。

1.2 混凝土配合比的确定

混凝土配合比设计采用美国混凝土协会（ACI211.1-1991）规定的配合比设计方法，结合ACI 318R中的混凝土配合比选择及查用资料的流程图确定设计过程中各个组成材料的参数选择（本项目设计报告中对混凝土水灰比、塌落度及水泥用量给予标注说明，因为当地水泥稳定性较差，所以在做配合比时水泥用量选择较为谨慎），最终确定单方混凝土各个组成材料的重量。

（1）配合比各材料用量及其强度，详见表7及图1。

（2）掺入纤维配合比各材料用量及其强度，详见表8和图2。

（3）掺入膨胀剂配合比各材料用量及其强度，详见表9和图3。

（4）纤维和膨胀剂复掺配合比各材料用量及其强度，详见表10和图4。

2 技术应用展望

经过实验室试验和实际工程案例的验证，文章验证了纤维、膨胀剂以及纤维与膨胀剂复合掺入混凝土对于结构物性能的显著影响。在混凝土停机坪的应用中，添加纤维掺拌剂确保了停机坪混凝土的完整性，有效防止了裂纹的形成。同时，该方法还降低了水泥的使用量，并提升了混凝土的抗折强度。在结构物的后浇带施工中，引入膨胀剂的掺合，不仅维护了整体结构的稳定性，还显著增强了后浇带的强度，详见图5。

在结构物的楼板、地梁的施工过程中，结合纤维和膨胀剂进行混凝土掺合，结果表明在持续使用和荷载作用下，未观察到任何明显的裂纹或变形现象。这种材料的出色性能显著提升了结构物的抗裂性能、耐久性和施工效率。然而，值得注意的是，尽管已取得显著成果，相关研究和实践仍有待深入推进，以进一步促进高性能混凝土技术在结构工程领域的广泛应用。

3 结束语

文章通过工程实例深入探究了高性能混凝土在结构工程中的应用，充分验证了这一材料在提升混凝土性能以及工程效益方面蕴含的巨大潜力。高性能混凝土的引入不仅在结构物的长期使用中能够减少维护成本，还有助于降低对资源的消耗。其卓越的力学性能和抗渗透性能，使其成为抵御自然环境侵蚀的有力壁垒，延长了结构物的使用寿命。此外，在设计和施工过程中，高性能混凝土的优异流动性和可塑性也为工程实践带来了便利，有助于实现更加复杂和创新的结构设计。

高性能混凝土作为1项创新材料，必将对未来的结构工程产生深远影响。其在提升结构物性能、减少维护成本、促进可持续发展等方面的优势，将使其在工程实践中不断受到重视并在非洲地区得到广泛应用。

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