高强高性能混凝土经济效益分析.pdf

2 0 1 2 年 第 1期 (总 第 2 6 7 期 ) Nu mb e r 1 i n2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 7 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 READY MI XED CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 1 0 3 0 高强高性能混凝土经济效益分析 牛永胜 ，韦庆东 ，沈骥 ，谷少东 ( 1 合肥天柱包河特种混凝土有限公司，安徽 合肥 2 3 0 0 5 1 ；2 中国建筑科学研究院 建材所，北京 1 0 0 0 1 3 ) 摘要： 结合合肥天时广场工程 C 6 0 、 C 7 0 和 C 8 0 高强高性能 昆 凝土的应用实例， 分别从直接经济效益、 间接经济效益和社会效益 3 个 方面进行分析。 分析表明： 使用高强高性能混凝土替代普通混凝土具有良 好的经济效益和社会效益。 关键词： 高强高性能混凝土； 经济效益；社会效益 中图分类号： T U5 2 8 l 3 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 9 4 0 2 An al y s i s o f ec o nomi c al be ne f i t f r om h i gh -p er f o r manc e c onc r e t e a nd hi gh- s t r en gt h c onc r e t e N I UY o n g - s h e n g ， WE I Q i n g d o n g ， S H E NJ i ， GUS h a o d o n g ( 1 He f e i T i a n z h uB a o h e S p e c i a l C o n c r e t e C o ， L t d ， H e f e i 2 3 0 0 5 1 ， C h i n a ； 2 C h i n aA c a d e myo f B u i l d in g Re s e a r c h ， B e ij i n g1 0 0 0 1 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T a k i n g t h e p r o j e c t o f He f e i T i a n h e S q u a r e wi t h C6 0 ， C 7 0 a n d C 8 0 h i g h - p e rf o r ma n c e c o n c r e t e a n d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e f o r e x a m p i e， WC a n a l y z ef r o m s o c i a l b e n e fit ， d i r e c t a n di nd i r e c t e c o n o mi c a l b e n e fi t I t i s s h o we dt h a t hi g h - p e r f o r ma n c e c o n c r e t eins t e a do f o r d i n a r y c o n c r e t e c a n g e t g o o d e c o n o mi c a l an d s o c i a l be n e fi t Key wor ds ： h i g h p e r f o r ma n c e a n d h i g h - s tr e n g t h c o n c r e t e； e c o n o mi c b e n e fit s ； s o c i a l b e n e fit 0 引言 随着科学技术、 工业化和城市化的快速发展， 混凝土结构应 用领域不断扩展， 由于城市土地资源的紧缺， 导致混凝土结构向 高强、 大跨和重荷载等方向不断发展， 进而对现代混凝土提出了新 的要求， 如： 高强度、 高耐久性 、 良好的工作性、 良好的体积稳定性 以及可持续发展等。 因此， 高强高性能 昆 凝土( H i g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e a n d Hi g h S t r e n g t h C o n c r e t e ， 简称 HP C H s c) 应运而生， 除了满足了上述发展要求之外， 更具有显著的技术效益、 经济效益 和社会效益。 近年来， 我国政府高度重视高强商陛能混凝土的应用 技术研究， 科技部和住房和城乡建设部相继立项高强混凝土研究 课题， 对加快推动HP C HS C的广泛应用起到了巨大促进作用。 合肥天时广场工程是合肥市首个大规模应用 C 7 0和 C 8 0高 强混凝土的重要工程， 为框架一 剪力墙结构， 包括地下一层和地 上 3 2 层 ， 其中一 1 1 2层柱使用 C 6 0 C 8 0 HP C H S C， 梁、 顶板使用 C 3 0普通混凝土， 总建筑面积 5 7 1 7 7 r n 2 ， 工程造价 6 9 6 8万元。 由于高强混凝土技术要求很高， 当地没有成熟经验可以借鉴， 因此 ， 中国建筑科学研究院建材所对本工程的配合比设计和施 工方案进行了技术支持。 该工程在预拌混凝土公司、设计和施 工单位的密切配合下， 已经顺利竣工验收， 混凝土质量整体验 收评价优良， 并取得了较好的经济效益。 1 直接 经济效益 混凝土结构使用 HP C H S C替代普通混凝土可减少结构截 面尺寸， 增加建筑有效使用面积 ， 同时减少钢筋和混凝土的用 量。 合肥寰宇建筑设计院设计的天时广场工程一 1 1 2 层柱使用 了C 6 0 C 8 0 H P C HS C， 替代原方案一 1 1 2层 C 5 0普通混凝土柱， 新旧方案对应的混凝土强度等级变化见表 1 ， 建筑有效使用面积、 钢材用量和混凝土用量等对比分析结果见表 2 、 3 。 表 1 混凝土强度等级变化 表 2 使用 HP C H S C与使用普通混凝土相 比建筑有效面积增加情况 楼层号 一 1 1 - 2 3 4 - 6 7 - 1 2合计 增加的建筑有效面积 m 8 3 7 6 6 4 3 2 3 8 1 2 6 6 2 3 2 9 8 从表 1 可知， 天时广场工程使用了C 6 0 - C8 0 H P C HS C柱， 其 混凝土用量不足 8 0 0 m3 ， 但是直接经济效益逾 6 0 万元( 如表 4 ) ， 可见， 使用 HP C HS C可为业主带来良好的直接经济效益， 并可 降低施工方的劳动强度( 上述经济分析中尚未包括建筑物自重 减少对基础的影 响) 。 2 间接 经济效益 采用现代科学技术配制的高性能混凝土可显著提高混凝 土耐久性能， 增加混凝土结构的安全使用年限， 减少因修补或 拆除陈旧混凝土结构物而造成的浪费和建筑垃圾【l _ 。 因此 ， 高耐 久性的高强高性能混凝土不仅延长了结构安全使用年限和节 约资源， 而且可产生一定的间接经济效益。 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ o 7 - 2 6 基金项目：国家“ 十一五” 科技支撑计划项目( 2 0 0 8 B A E 6 1 B 0 5 ) ； 建设部科技计划项目( 2 0 0 9 K 4 4 0 ) 94 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 3 使 用 H P C HS G或普通混凝土钢材用量和混凝 土用量 比较 1 2 0 6 0 5 x 4 8 4 2 2 8 9 9 x 7 5 0 1 0 6 3 9 x 6 8 0 - 4 5 9 6 0 x 5 1 0 = 1 0 5 2 4 4 6万元( 2 5 6 1 7 2 0 2 6 ) x 5 3 0 0 = 2 8 3 9 2 1 万元3 2 9 8 x 6 5 0 0 = 2 1 4 3 7万元6 0 3 5 3 5 6 万元 注： 以上价格参照合肥市场信息价、 钢筋为普通钢筋。 2 1 抗氯 离子渗透性能 外界环境的氯离子侵蚀是造成钢筋锈蚀的主要原因之一。 氯离子侵入钢筋混凝土内部， 会破坏钢筋表面厚度约为 2 - 6 n n l 的水化氧化物( n F e 0 3 mH ： 0) 层， 使钢筋产生锈蚀和膨胀， 从而严 重影响钢筋混凝土结构的耐久性和安全性嘲 。 根据现行国家标准 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 G B r 5 0 0 8 2 规定的电通量检测方法3 ， 使用 C A B R - R C P 9型混凝土氯离子 电通量测定仪， 对合肥天时广场工程2 8 d龄期混凝土进行检测 ， 检测结果和评定方法分别见表 5 、 6 。 表 5 混凝土电通量检测结果 电通量 c 4 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 - 2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 A i ( 2 O ) a ( 3 o ) ， 即随着粉煤灰取代率的增加， 砂浆抗压强度减小。 粉煤灰的掺人对混凝土的强度有很大的影响， 其影响程 度与粉煤灰性质、 粉煤灰掺量 、 水胶 比以及试验龄期等因素有 关。 已有大量研究表明， 粉煤灰取代率对普通混凝土各龄期的 抗压强度都有着不同程度的影响。 粉煤灰具有火山灰效应 ， 该 效应能提高混凝土中后期强度。 但随着粉煤灰取代率增大， 水 泥用量相对减少， 因此对混凝土的强度也存在劣化作用。 黄树 栋等【 9 _ 通过试验得出结论 ： 混凝土强度随粉煤灰掺量的增大而 降低。 李诗杨等【 l 0 的研究也表明： 掺入未改性粉煤灰的水泥浆 体的抗压强度明显降低 ， 并且随着龄期的增加， 降低的幅度越 来越大， 掺 3 0 粉煤灰的水泥浆体， 其 3 、 7 、 2 8 d的强度 比不 掺粉煤灰的水泥浆体分别降低 了 1 4 5 8 、 2 5 2 5 和 2 1 1 5 。 本试验结果也表明， 各龄期再生混合砂砂浆抗压强度， 随粉煤 灰取代率 的增大而减小。 粉煤灰的火 山灰活性有助于后期强 度的增长 。 4结 论 ( 1 ) 利用 A HP方法对正交试验结果进行分析， 不但可以找 出因素主次顺序及最佳的组合条件， 而且还可以得到因素各水 平对试验指标的影响权重。 本研究对陶瓷再生砂砂浆的抗压强 度试验结果进行了分析 ， 定量地得出了影响砂浆抗压强度各因 素各水平的权重值 ， 可以为陶瓷再生砂在砂浆中的应用提供一 定的参考。 ( 2 ) 砂浆抗压强度影响因素的正交层次分析表明： 水胶比 和陶瓷再生粗砂取代率是影响砂浆抗压强度的主要因素 ， 陶瓷 再生粗砂的掺入有利于提高砂浆的抗压强度。粉煤灰取代率的 上接第 9 5页 的相关设计指标 ， C 6 0 、 C 7 0和 C 8 0 H P C HS C的抗冻性能满足 设计使用年限 1 0 0年的要求。 3 社会 效益 节约 自然资源、 减少能源消耗、 保护生态环境已经成为现代 混凝土行业可持续发展的基本要求。 混凝土相关企业必须承担 时代赋予的社会责任， 创造更多的社会效益。 因此 ， 改变传统的 经济观效益念， 以全寿命周期方法评价 HP C HS C替代普通混凝 土的社会效益如下 ： 节约煤、 电、 水、 矿石、 砂等资源和能源的消 耗 ； 减少二氧化碳、 二氧化硫等有害气体和工业废渣的排放 ； 使 用矿渣粉、 粉煤灰、 硅粉等工业废渣替代水泥， 减少水泥工业的 能源、 资源消耗和环境污染。 天时广场工程使用 HP C HS C后， 减 少混凝土用量4 1 1 i 1 1 3 、 节约钢材用量 5 3 5 7 t ， 节省柴油2 7 1 1 3 k g 、 节约用电 3 2 0 7 1 1 k W h 、 减少二氧化碳排放 2 5 9 3 4 5 t 。 因此使用 HP C HS C具有良的社会效益。 - 4结 论 ( 1 ) 使用 H P C H S C替代普通混凝土， 增加了建筑有效使用 面积、 减少了混凝土和钢材用量， 具有良好的直接经济效益。 ( 2 ) H P C H s c耐久性能好 ， 能够满足恶劣环境条件下结构 耐久性要求， 延长了结构安全使用年限， 具有可观的间接经济 效益。 增大对砂浆抗压强度有一定的劣化作用。 参考文献 ： 1 】周文娟 ， 陈家珑， 路宏波 绿色再生砂浆试验研究 J 武汉理工大学学 报， 2 0 0 9 ( 7 ) ： 1 5 1 8 2 】李光瑞特细砂混凝土的力学性能研究【 D 】 郑州 ： 郑州大学， 2 0 0 7 【 3 3 数学辞海 编辑委员会编 数学辞海 第五卷 M 1 E 京： 中国科学技 术出版社， 2 0 0 2 【 4 】 陈平， 等 应用数理统计【 M 】 北京： 机械工业出版社， 2 0 0 8 ： 1 5 2 【 5 郭穗勋， 黄榕波 正交试验层次分析法【 J 大学数学， 2 0 0 4 ， 2 0 ( 1 ) ： 1 1 4 -1 1 7 6 S D 1 O 5 8 2 ， 水工混凝土试验规程 s E 京 ： 水利电力出版社， 1 9 8 2 ： 3 6 6 7 P O WE R S T C， B RO WN Y A RD T L B u l l e t i n 2 2 P o r tl a n d C e me n t As s o e l a t i o n， S k o k i e， 1 9 4 8： 1 3 3 【 8 】 苏达根， 赵一翔 陶瓷废料的组成与火山灰活性研究 J 】 水泥技术， 2 o o 9 ( 2 ) ： 2 4 2 6 【 9 黄树栋， 吴亚斌， 黄山粉煤灰混凝土强度影响因素的试验研究【 J J 路 基工程 ， 2 0 0 9 ， 1 4 7 ( 6 ) ： 1 4 8 1 4 9 【 1 0 李诗杨， 邓敏， 莫立武 粉煤灰的表面改性及其对水泥浆体强度和干 燥收缩的影D NJ 混凝土， 2 0 1 0 ， 2 5 1 ( 9 ) ： 8 3 8 6 作者简介 联系地址 联系电话 刘凤利( 1 9 7 8 一 ) ， 女， 硕士， 讲师， 研究方向 ： 高性能水泥基 材料。 河南省开封市河南大学金明校区土木建筑学院( 4 7 5 O O 4 ) 1 5 9 3 7 8 0 2 7 9 6 ( 3 ) 使用 HP C HS C替代普通混凝土， 可满足节约 自然资 源、 减少能源消耗和保护生态环境的可持续发展要求。 参考文献： 【 1 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土【 M 北京 ： 中国铁道出版社， 1 9 9 9 f 2 】 贾红梅， 阎贵平， 闫光杰混凝土中钢筋锈蚀的研究【 J 中国安全科学 学报， 2 0 0 5 ， 1 5 ( 5 O ) ： 5 6 5 9 【 3 G B T 5 0 0 8 2 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 s 】 【 4 】 冯乃谦， 顾晴霞， 郝挺宇j 昆 凝土结构的裂缝与对策【 M 北京： 机械工 业出版社， 2 0 0 6 5 明静 混凝土氯离子渗透和碳化性能检测方法及劣化指标研究 D 南京： 东南大学材料学院， 2 0 1 0 ： 2 9 3 0 f 6 巴恒静， 苏安双， 高小建， 等 单面干燥条件下约束高强混凝土的早 期开裂研究 J 华南理工大学学报， 2 0 0 8 ： 1 1 0 1 1 6 f 7 金伟良， 吕清芳， 赵羽习， 等j 昆 凝土结构耐久性设计方法与寿命预 测研究进展f J 1 _建筑结构学报， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 1 ) ： 7 - 1 3 。 作者简介 联系地址 联系电话 牛永胜( 1 9 8 3 一 ) ， 男， 助理工程师， 主要从事特种混凝土的 研发和应用。 合肥市包河区沈阳路与山东路交叉口( 2 3 o o 5 1 ) 1 3 8 5 51 1 8 3 7 7 9 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m