混凝土以其良好的抗水性、优越的可塑性、优良的耐火性以及最具竞争力的经济性而成为目前全世界用量最大(110亿吨/年)和使用范围最广的材料。其对全世界人文和自然环境都产生了深刻和持久的影响。这种对人类社会具有如此影响力的传统材料也必然要受到21世纪新科技革命的冲击和影响,具体体现在新材料技术中结构材料复合化和绿色技术的影响,从而使混凝土材料朝着高性能化、智能化和绿色化的方向发展。
2. 混凝土材料研究和发展的趋势
2.1 新材料技术的发展促使混凝土通过复合走向高性能和智能化
道路复合就是在基体材料中添加一种或多种材料通过某种手段实现其有效结合从而提高基体材料性能的技术手段,其目的是实现混凝土的高性能化和智能化。
(1) 高性能化
混凝土的高性能,主要体现在:高的工作性、高强度和高的耐久性(如:水工混凝土的抗渗、寒冷地区的抗冻、机场和公路混凝土路面的抗冲耐磨、海工或化工混凝土工程的抗酸性侵蚀、大体积混凝土的抗裂等)。高的工作性可通过复合超塑化剂来实现,使得混凝土能够无需振捣靠自重流平模板的每一个角落,即自流平混凝土。高强可以通过复合各种纤维来实现。法国研究人员通过特殊工业通复合直径0.15mm长度13mm、最大体积掺量为2.5%的钢纤维,在400℃的养护条件下,制备出的超高强混凝土其抗压强度达到800Mpa。这种混凝土在韩国得到了商业应用,如图1(Cheong人行桥),跨度120m,拱高130m,其细长比创造了世界纪录。高的耐久性,根据具体要求不同而复合不同的材料。如:复合化学纤维、超细矿物掺合料或引气剂等可提高混凝土抗渗性抗冻性,复合钢纤维和硅灰可以提高路面的抗冲耐磨性能,复合高炉矿渣和粉煤灰可以有效提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力,复合大掺量粉煤(如图2)和相变材料(如冰)可以减少大体积混凝土内部温升从而控制其开裂等。