趙存良

（蘭州博文科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730101）

水泥混凝土材料本身由于其成本比較低廉，在土木工程項(xiàng)目的施工作用過(guò)程中獲得了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。與此同時(shí)，伴隨著科技的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，水泥混凝土材料的各項(xiàng)指標(biāo)與產(chǎn)品的品質(zhì)也獲得了顯著的提升，型號(hào)和種類也持續(xù)增多，適用的范圍也明顯拓寬。新型的混凝土材料通常是在原有材料成分的基礎(chǔ)上增添了某些新材料和成分，在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行行之有效的應(yīng)用是非常必要的。

1 混凝土材料的概念

水泥混凝土的簡(jiǎn)稱為砼，指的是由膠凝類型的材料把集料膠結(jié)成為一個(gè)整體的復(fù)合型材料。一般的狀態(tài)下，土木工程項(xiàng)目的施工作業(yè)過(guò)程中所采用的常規(guī)的水泥混凝土指的是以水泥作為膠凝類型的材料，并且和水、砂礫、石塊等材料（如果需要可以添加礦物混合材料及化學(xué)外加劑）依據(jù)特定的比例進(jìn)行混合，隨后通過(guò)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)以及硬化等等環(huán)節(jié)成型的一類人造的石材，也被稱為是三合土。此外，水泥混凝土的強(qiáng)度等級(jí)指標(biāo)是用立方體結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度數(shù)值來(lái)實(shí)施具體的劃分，國(guó)內(nèi)普遍把常規(guī)的水泥混凝土強(qiáng)度指標(biāo)等級(jí)劃分成為12個(gè)等級(jí)，即為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C55、C60、C70、C75及C80?，F(xiàn)階段水泥混凝土材料已被普遍使用在土木工程領(lǐng)域之中，其主要的優(yōu)勢(shì)就是工程造價(jià)比較低、材料來(lái)源非常豐富、成型之后的強(qiáng)度相對(duì)較高、耐久度比較理想并且可塑性比較優(yōu)秀。不過(guò)其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為水泥混凝土材料本身的自重較大、材料還是脆性的屬性。為了顯著改進(jìn)水泥混凝土材料目前存在的主要缺陷，國(guó)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行了持續(xù)性的探索和研究，且已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，比如高性能的水泥混凝土、活性微粉類型的水泥混凝土、纖維強(qiáng)化型水泥混凝土等新型的混凝土材料目前已經(jīng)相繼問(wèn)世，并且已經(jīng)廣泛都應(yīng)用到土木工程項(xiàng)目的建設(shè)之中[1]，如圖1所示。

圖1 混凝土

2 常規(guī)混凝土材料的主要缺陷

常規(guī)的水泥混凝土屬于現(xiàn)階段土木工程項(xiàng)目施工領(lǐng)域中最為常見(jiàn)的建筑原材料，盡管在多項(xiàng)物化性能指標(biāo)（通常是指硬度以及強(qiáng)度）層面具有比較顯著的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)其也存在如下的幾項(xiàng)固有缺陷：

（1）水泥混凝土在長(zhǎng)期使用后會(huì)發(fā)生各類開(kāi)裂的情況，此種情況發(fā)生的主要原因有2個(gè)，即施工作業(yè)技術(shù)以及水泥混凝土本身性能指標(biāo)不滿足建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的規(guī)定和需要；

（2）水泥混凝土本身的抗拉強(qiáng)度及彈性等指標(biāo)不足，很難使特定的施工需求達(dá)到匹配的要求，尤其是結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜的項(xiàng)目，例如橋梁；

（3）水泥混凝土本身的耐久性相對(duì)比較差，某些水泥混凝土在建設(shè)過(guò)程中可能受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生相關(guān)的病害，比如發(fā)生表面脫落的情況[2]。混凝土裂縫如圖2所示。

圖2 混凝土裂縫

3 新型水泥混凝土材料簡(jiǎn)介

新型的水泥混凝土材料作為常規(guī)建筑原材料的加強(qiáng)版，與常規(guī)的混凝土相比，盡管其抗壓及抗拉性能指標(biāo)有所強(qiáng)化，不過(guò)在混凝土材料中添加相應(yīng)的鋼筋材料，會(huì)造成混凝土構(gòu)件承載巨大的拉應(yīng)力載荷。并且因?yàn)樗嗷炷羶?nèi)部的鋼筋材料成本較高，施工單位往往會(huì)為了壓縮成本，進(jìn)而減少鋼筋用量，甚至降低鋼筋的品質(zhì)，這樣的情況對(duì)于項(xiàng)目工程的綜合質(zhì)量將會(huì)造成巨大的影響。現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)了新型的纖維型水泥混凝土，對(duì)于原有的鋼筋進(jìn)行了有效的替代，不僅能夠顯著降低施工作業(yè)的總體成本，還能夠提高材料的抗拉強(qiáng)度指標(biāo)。伴隨著新型水泥混凝土的使用，對(duì)于土木工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有較為理想的促進(jìn)效果，依據(jù)大量常規(guī)水泥混凝土材料的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，將其投入到水泥混凝土生產(chǎn)的過(guò)程之中，不僅能夠提高新型水泥混凝土的強(qiáng)度以及耐久程度，還能夠?yàn)橥聊竟こ痰拈L(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展帶來(lái)顯著的支持。

4 新型混凝土材料類型簡(jiǎn)介

4.1 活性微粉類型混凝土建筑材料

活性微粉類型的水泥混凝土是一類強(qiáng)度指標(biāo)較高的材料，具有較強(qiáng)的抗壓能力，其抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、抗拉強(qiáng)度指標(biāo)分別是200~800 MPa和25~150 MPa。為了保證活性微粉類型水泥混凝土的品質(zhì)良好，科學(xué)合理地調(diào)配常規(guī)的水泥混凝土的拌制工藝方法，通常要由如下方面著手：

（1）對(duì)于顆粒的粒徑實(shí)施細(xì)化改良方面的處理操作，用來(lái)提高水泥混凝土的均勻程度，并且提高其抗壓以及抗拉指標(biāo)。

（2）使用堆積密度的優(yōu)化方案，用來(lái)改進(jìn)相關(guān)材料的綜合性能指標(biāo)；

（3）使用科學(xué)合理的方案來(lái)強(qiáng)化鋼纖維的力度，用來(lái)提高材料的延展能力；

（4）對(duì)于水量進(jìn)行調(diào)控，最大限度使用非水化類型的水泥顆粒，有效增加堆積密度指標(biāo)；

（5）強(qiáng)化硬化處理，借助增溫及增壓的方式提高材料的強(qiáng)度指標(biāo)。和常規(guī)的水泥混凝土材料相比，活性微粉類型的水泥混凝土級(jí)配過(guò)程制備的骨料粒徑與水泥顆粒數(shù)值較為接近，可以滿足施工作業(yè)的需求，如圖3所示。

圖3 活性微粉類型水泥混凝土材料

4.2 高性能水泥混凝土建筑原材料研究

高性能水泥混凝土建筑原材料起初是在歐洲國(guó)家發(fā)明及普及使用的，后階段全世界有越來(lái)越多的國(guó)家對(duì)高性能水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行研究及探討。該建筑原材料和常規(guī)水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行對(duì)比得出下面2個(gè)技術(shù)特性。

（1）屈服強(qiáng)度非常高，通常狀況下能夠達(dá)到62.515 MPa，進(jìn)而土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員將水泥混凝土外形尺寸進(jìn)行縮減，大幅減少了載荷及針對(duì)地基的額定壓強(qiáng)，使用成本大幅降低，施工作業(yè)工作效率及使用空間能夠最大限度地得到提高。

（2）土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員施工作業(yè)難度系數(shù)有效降低，施工作業(yè)工作效率明顯提升，能夠最大限度地降低施工作業(yè)強(qiáng)度。此外，該建筑原材料還具有非常強(qiáng)的適應(yīng)性及耐久性，對(duì)于施工作業(yè)品質(zhì)量能夠大幅提高，后期的材料損耗及維修成本大幅降低，同時(shí)必須把對(duì)于自然環(huán)境的弊端最大限度地消除。

通過(guò)以上兩點(diǎn)技術(shù)參數(shù)及性能對(duì)比研究能夠得出，高強(qiáng)度水泥混凝土雖然能夠把其密實(shí)技術(shù)特性有效提高，然而與此同時(shí)帶來(lái)的卻是防火性能的大幅降低，這就要求土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員添加聚丙烯纖維建筑原材料，基于此針對(duì)高強(qiáng)度水泥混凝土建筑原材料密實(shí)程度及防火性能進(jìn)行最大程度地提高。

4.3 輕質(zhì)水泥混凝土建筑原材料研究

輕質(zhì)水泥混凝土建筑原材料本身具備綠色環(huán)保及價(jià)格低廉等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員利用其發(fā)泡特性進(jìn)行泡沫的制作，并且使泡沫與水泥漿完全融合，最后澆筑成型變成空隙較多的新型建筑原材料。由于此類建筑原材料本身密度是非常小的，在某種程度上能夠?qū)⑺嗷炷磷灾卮蟮娜秉c(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)與升級(jí)。在國(guó)內(nèi)高層建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樗嗷炷恋淖灾厥欠浅４蟮?，土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在攪拌規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須針對(duì)水泥混凝土墻體承載力進(jìn)行全面綜合的考慮，使用輕質(zhì)水泥混凝土實(shí)施填充墻體的制作，能夠行之有效地將墻體自重合理降低，進(jìn)而能夠最大限度地提升其對(duì)高層建筑物的承載能力。輕質(zhì)水泥混凝土本身的技術(shù)特性在通常狀況下有強(qiáng)度高、抗凍性較差以及密度較低等，因此該建筑原材料在土木工程項(xiàng)目施工作業(yè)過(guò)程中被廣泛使用[3]。

4.4 碾壓式水泥混凝土和纖維增強(qiáng)水泥混凝土原材料的對(duì)比研究

碾壓式水泥混凝土在一般情況下廣泛使用在道路工程及機(jī)場(chǎng)工程等項(xiàng)目中，該材料和普通的水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行對(duì)比得出，碾壓式水泥混凝土在實(shí)際使用過(guò)程中，必須配合相關(guān)專業(yè)化的澆筑工程機(jī)械實(shí)施輔助使用，配合推土機(jī)進(jìn)行地面整平，碾壓機(jī)進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，但對(duì)工程機(jī)械的技術(shù)參數(shù)要求是很高的。土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員對(duì)于碾壓式水泥混凝土建筑原材料，能夠在其內(nèi)部添加粉煤灰等物質(zhì)，進(jìn)而使土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員施工作業(yè)的工作效率得到最大程度的提升，壓縮施工作業(yè)周期，降低工程使用成本，使項(xiàng)目工程整體施工效率能夠獲得顯著的提高。纖維增強(qiáng)式水泥混凝土內(nèi)部成分含有的纖維組織能夠針對(duì)水泥混凝土本身的抗壓性能及延展性能進(jìn)行行之有效的改進(jìn)與優(yōu)化。纖維增強(qiáng)水泥混凝土建筑原材料如圖4所示。

圖4 纖維增強(qiáng)水泥混凝土建筑原材料

4.5 智能化水泥混凝土建筑原材料研究

土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在水泥混凝土內(nèi)部添加智能化物質(zhì)，能夠充分發(fā)揮水泥混凝土綠色生態(tài)的作用。智能化水泥混凝土通常指的是綠色生態(tài)水泥混凝土、空氣凈化水泥混凝土及生物相容型水泥混凝土等種類。

4.5.1 碳纖維智能化水泥混凝土建筑原材料研究

碳纖維本身具有良好的導(dǎo)電性及高強(qiáng)度等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠行之有效地提高水泥混凝土建筑原材料結(jié)構(gòu)剛度與抗拉性能。此外，還能夠把其當(dāng)作一種傳感裝置，把原材料本身的受力情況在第一時(shí)間體現(xiàn)出來(lái)。

4.5.2 光纖傳感式智能化水泥混凝土研究

光纖傳感式智能化水泥混凝土建筑原材料指的是土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在水泥混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)加入纖維傳感器，對(duì)荷載內(nèi)部應(yīng)力實(shí)施實(shí)時(shí)探測(cè)，因此對(duì)因?yàn)橥饬?dǎo)致的形變及裂紋等能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在土木工程施工作業(yè)過(guò)程中，普遍使用水泥混凝土作為原料。然而伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展進(jìn)步，廣大人民群眾對(duì)于項(xiàng)目工程品質(zhì)的要求也在持續(xù)提高，在當(dāng)代土木工程項(xiàng)目的發(fā)展過(guò)程中，常規(guī)水泥混凝土建筑原材料已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段土木工程的技術(shù)要求。因此，伴隨著各種類型的新型水泥混凝土原材料的出現(xiàn)，相關(guān)施工作業(yè)單位唯有強(qiáng)化對(duì)新型水泥混凝土建筑原材料的合理使用，保證其可以在一定程度上使項(xiàng)目工程的建設(shè)品質(zhì)得到最大程度的提高。