¿Aplicación de nuevos materiales de hormigón en ingeniería civil?
En la actualidad, la industria moderna del cemento, la tecnología de procesamiento del cemento y la tecnología de la construcción se están desarrollando rápidamente y los tipos de materiales de concreto aumentan constantemente. Por lo tanto, el papel de los nuevos materiales de concreto en la construcción de ingeniería se ha vuelto cada vez más importante. . Basado en concreto de alto desempeño, este artículo explica las características del concreto de alto desempeño y analiza su aplicación en proyectos de construcción.
Los materiales de hormigón ordinarios están compuestos por materiales cementantes (cal, cemento), árido fino (arena), árido grueso (piedra) y agua. Sobre la base del desempeño, aplicación y desarrollo del concreto ordinario, se deriva concreto nuevo con varios nombres, propiedades específicas y diferentes usos de acuerdo con las diferencias en los materiales agregados y las técnicas de construcción. Este artículo toma como ejemplo el concreto nuevo de alto rendimiento. discutir sus Aplicaciones en el campo de la ingeniería de la construcción.
1. Descripción general del hormigón de alto rendimiento
El desarrollo de la tecnología del hormigón tiene una historia de más de 170 años. Durante el lento proceso de desarrollo, se han producido varios cambios, es decir. El teorema de la relación agua-cemento se descubrió en 1919, el agente inclusor de aire se descubrió en 1938 y los agentes reductores de agua de alta eficiencia aparecieron a principios de la década de 1960. En la actualidad, el desarrollo de la tecnología del hormigón se encuentra en un período de cambio. La aparición de nuevos aditivos y materiales cementosos ha hecho realidad la producción de hormigones con buena trabajabilidad, excelentes propiedades mecánicas y durabilidad. Este nuevo tipo de hormigón se llama Hormigón de Alto Rendimiento, o HPC para abreviar. La aplicación de HPC desempeñará un papel importante en la tecnología de construcción de edificios de hormigón y en el rendimiento de las estructuras de hormigón. Por lo tanto, Estados Unidos, Japón, Reino Unido, Francia, Canadá, Noruega y otros países han considerado el HPC como un nuevo material a lo largo de los siglos e invirtieron mucha mano de obra y recursos materiales en investigación y desarrollo.
Desde la década de 1980, algunos países desarrollados han desarrollado con éxito hormigón de alto rendimiento (en adelante, HPC), llevando el hormigón a la era de la alta tecnología y atrayendo una atención cada vez mayor de las comunidades internacionales de materiales e ingeniería. Muchos países han investigado y utilizado el HPC como un nuevo material a lo largo del siglo, lo que lo convierte en un punto importante en el campo de la investigación y aplicación del hormigón contemporáneo.
Los materiales que componen el HPC incluyen cemento, agregados gruesos y finos, diversos aditivos minerales, agua y superplastificantes. Su composición y proporción son más complejas que las del hormigón ordinario y los requisitos son mucho mayores.
Las ventajas del HPC se reflejan en:
1 Debido a las características de alta resistencia (60Mpa ~ 100MPa) y resistencia ultraalta (≥IOOMPa) del HPC, el tamaño del HPC. la estructura de hormigón se puede reducir considerablemente, reduciendo así el peso propio de la estructura y la carga sobre los cimientos, reduce la cantidad de materiales utilizados, aumenta el uso del espacio y reduce significativamente el costo del proyecto.
2. Debido a que HPC tiene una alta trabajabilidad, puede reducir la intensidad del trabajo de construcción y ahorrar el consumo de energía de la construcción.
3. La alta durabilidad del HPC puede aumentar la resistencia a entornos hostiles, prolongar la vida útil de los edificios, reducir los costes de mantenimiento y el impacto en el medio ambiente
Tiene importantes ventajas sociales y económicas. beneficios.
2. Aplicación del hormigón de altas prestaciones en proyectos de construcción
Para analizar la aplicación del hormigón de altas prestaciones en proyectos de construcción, el autor primero entiende el hormigón de altas prestaciones desde el punto de vista Características del hormigón de alto rendimiento.
(1) Características del hormigón de altas prestaciones
1. Trabajabilidad del hormigón fresco. La trabajabilidad del hormigón fresco es un indicador integral, como fluidez, bombeabilidad, llenado, uniformidad, etc. HPC requiere que el concreto fresco tenga una alta fluidez (hundimiento de 20 cm a 25 cm) y una pequeña pérdida de fluidez con el tiempo para cumplir con los requisitos del proceso de mezcla, transporte, bombeo y vertido centralizados de concreto. Incluso durante el vertido, se requiere que el hormigón sea autonivelante y sin vibraciones, es decir, que tenga buenas propiedades de relleno. El resultado es un hormigón uniforme y estable. Estos requisitos son difíciles de cumplir con el hormigón ordinario. En comparación con el hormigón ordinario, el HPC tiene componentes complejos y se utilizan una variedad de aditivos junto con superplastificantes con el objetivo de ajustar las propiedades a través de estos componentes. Una de las tecnologías más críticas es el superplastificante y su composición. Aunque los superplastificantes de un solo componente (como los agentes reductores de agua de alta eficiencia a base de naftaleno y melamina) tienen un fuerte efecto dispersante en la lechada de cemento y tienen una tasa de reducción de agua de más de 18, no pueden cumplir con todos los requisitos de trabajabilidad. de HPC. Porque un superplastificante (SP) de un solo componente es difícil de resolver problemas como la pérdida de asentamiento y la segregación y delaminación.
Por lo tanto, es necesario combinar un agente reductor de agua de alta eficiencia con un retardador, un agente inclusor de aire, un estabilizador, etc. para formar un superplastificante compuesto (CSP) que cumpla plenamente con los requisitos de trabajabilidad del HPC.
2. Propiedades del hormigón endurecido. Los edificios modernos se están desarrollando hacia edificios de gran altura y de gran luz, promoviendo así la investigación y el desarrollo de HPC de alta resistencia. En edificios de gran altura, la resistencia del hormigón corresponde a la fuerza axial de las columnas. Se puede decir que el número de pisos de un edificio está determinado por la resistencia del hormigón utilizado. Los edificios de 25 a 30 pisos deben usar concreto con una resistencia de 36MPa a 42MPa, y los edificios de 30 a 35 pisos deben usar 42MPa a 48MPa. Los edificios de mayor altura requieren concreto de mayor resistencia, como 100MPa para 60 pisos. En la actualidad, la mayoría de los edificios están diseñados y construidos con entre 30 y 35 pisos (unos 100 metros de altura). Por lo tanto, el HPC con un rango de resistencia de 60 MPa a 120 MPa discutido anteriormente es la dirección de la investigación actual y el desarrollo futuro, y la etiqueta de resistencia utilizada en grandes cantidades es el concreto C40. En este caso, el diseño de la mezcla puede referirse al método del concreto ordinario, pero los materiales y propiedades de los componentes principales deben cumplir con los requisitos de HPC. Es probable que el HPC sea mucho más duradero que el hormigón normal porque la mezcla está diseñada teniendo en cuenta la durabilidad. En particular, el asentamiento temprano y la contracción por endurecimiento son pequeños, la contracción en seco y la liberación de calor de hidratación son bajos, mejorando así la capacidad del concreto para resistir grietas y sin defectos estructurales iniciales. El hormigón endurecido es denso y tiene baja permeabilidad. Estos mejoran la capacidad del hormigón para resistir factores externos, lo que en última instancia da como resultado un hormigón con buena durabilidad.
(2) Investigación de aplicaciones del hormigón de alto rendimiento
Se informa que el consumo anual de hormigón en el mundo puede alcanzar los 9 mil millones de toneladas. La escala, el costo y la aplicación lo son. grande que como moderno El estado de los principales materiales de ingeniería sigue siendo inquebrantable. El hormigón se ha utilizado en estructuras de ingeniería durante más de 170 años. Si se analiza el proceso de desarrollo de la tecnología del hormigón, su desarrollo sigue principalmente las tres rutas técnicas de composición, alto refuerzo y alto rendimiento. Durante mucho tiempo, la gente ha prestado demasiada atención. a las propiedades mecánicas del concreto, el enfoque principal está en mejorar la resistencia del concreto, y la relación proporcional entre la resistencia a la compresión se utiliza para representar la calidad de su desempeño. Sin embargo, no se presta suficiente atención al impacto en la durabilidad del concreto. lo que provoca grietas e incluso el colapso de muchas estructuras de ingeniería. Por ejemplo, en marzo de 1980, la plataforma de perforación marina Alexander Kjell de Stavanger, en el Mar del Norte, fue destruida repentinamente; la central nuclear de Chernobyl, en Ucrania, sufrió fugas; algunos puentes de hormigón armado en Japón volaron por los aires porque no pudieron utilizarse después de menos de 20 años; años de inversión; la destrucción del puente del río Liaohe en Panjin, Liaoning, etc. Además, debido a la baja durabilidad del hormigón, el coste de mantenimiento de los proyectos de hormigón ha aumentado considerablemente. Es imperativo cómo extender la vida útil del concreto y desarrollar concreto de alto rendimiento.
La primera losa de gran superficie del proyecto del edificio de la terminal que se vertió con éxito con hormigón de alto rendimiento en octubre de 2001 fue la losa del segundo piso en la zona sur del edificio principal con un vertido volumen de unos 800m3. La losa del piso tiene la forma de una franja larga, de aproximadamente 20 m de ancho, 80 m de largo y 500 mm de espesor. Dos tubos de bomba de construcción están dispuestos de sur a norte a lo largo de la losa del piso antes de verterlos para proporcionar concreto bombeado, respectivamente. Durante la construcción y el vertido se invirtieron 2 líneas de producción de hormigón, 22 hormigoneras y 2 bombas de hormigón. La construcción duró 14 horas y el proceso de construcción se desarrolló sin problemas. Posteriormente, tras inspeccionar y aprobar la resistencia al agrietamiento de este nuevo tipo de hormigón y resumir su experiencia de construcción y mantenimiento, se vertieron sucesivamente otras losas de forjado de gran superficie. La cantidad total de hormigón fibroso compensador de contracción en todo el edificio de la terminal superó los 40.000 m3. . Después de la inspección, la resistencia de todas las losas construidas con hormigón de fibra de compensación de contracción cumplió con los requisitos de diseño y no se encontraron grietas obvias visibles a simple vista. El efecto antifisuras ha sido reconocido y elogiado por todas las partes.
Ya en 1992, Wu Zhongwei introdujo el hormigón de alto rendimiento en China por primera vez. Hoy en día, la investigación y aplicación del hormigón de alto rendimiento en mi país se están desarrollando rápidamente. Nuestro país es un país grande en la producción y uso de concreto. La calidad del concreto mejora constantemente. Solo en los últimos 10 años hemos estado involucrados en la investigación y aplicación de concreto de alto rendimiento. Con el reconocimiento continuo de la superioridad del concreto de alto desempeño, el avance de la tecnología de aplicación del concreto y la aceleración de la construcción urbana, el concreto de alto desempeño se ha desarrollado rápidamente.
El hormigón de alto rendimiento se ha utilizado cada vez más en proyectos prácticos, especialmente en edificios de gran altura, puentes de gran luz, plataformas de producción de petróleo en alta mar, ingeniería minera, puertos y terminales marítimos y otros proyectos.
Por ejemplo: Shanghai Jinmao Tower (C60), Beijing Jing'an Center Building (C80), Liaoning Property Building (C80), Nanjing Hilton International Hotel (C30 y C50), Changchun International Trade City (C55), Guangzhou Humen Bridge (C50 ), el puente Shanghai Yangpu (C50), etc. son todos ejemplos de aplicación.
Muchas unidades de investigación en todo el país han desarrollado hormigón de alto rendimiento bombeado ordinario, hormigón de alto rendimiento con cenizas volantes de gran volumen, hormigón de alto rendimiento autocompactante de alto flujo y hormigón de alto rendimiento con aumento de fibra. y concreto de alto rendimiento con agregados livianos, concreto de alto rendimiento no dispersable bajo el agua, concreto de alto rendimiento para ingeniería portuaria y costa afuera, concreto de alto rendimiento con fibra de alto rendimiento, etc. Hemos desarrollado concreto de alto rendimiento con varios niveles de resistencia, desde C30 hasta. C80 y equipo completo de prueba de durabilidad del concreto, y dominó el conjunto completo de tecnologías de construcción de soporte y varias tecnologías de prueba de durabilidad del concreto. Entre ellos, el hormigón C30 de alto rendimiento con excelente durabilidad se utilizará a gran escala en proyectos del metro de Shenzhen con condiciones geológicas complejas.
3. Conclusión
Hoy en día, la situación del desarrollo de HPC en nuestro país es buena, pero aún necesita un proceso de comprensión y práctica para promover el uso de HPC en proyectos de construcción. Con la mejora continua de la infraestructura de construcción de mi país, el HPC se convertirá en un importante material de ingeniería de construcción en el nuevo siglo.
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