论高性能混凝土的发展和应用

摘要：随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程的经济价值和社会价值得到最大的体现，成为人们日益关注和研究的课题。而高性能混凝土是混凝土技术发展的主要方向，它是以可持续发展和耐久性为基本要求并适合工业化生产施工的混凝土，本文就高强与高性能混凝土的含义，几种类型，以及不同于传统混凝土的特点，并就高性能混凝土研究与发展中的一些问题提出了看法和建议.

关键词：高性能混凝土；技术特性

引言：

混凝土作为重要的建筑材料，经历了普通混凝土―高强度混凝土―高性能混凝土的发展过程。高新能混凝土是在混凝土发展到一定阶段出现的， 随着破坏造成的结构崩塌事故在各地接连发生，使人们意识到混凝土强度增加带来的脆性问题已影响到高强混凝土的使用安全。目前，混凝土的高性能化已引起各国土木建筑与材料工程界的高度重视。未来混凝土将成为最主要的工程结构材料，而高性能混凝土将占主导地位。

典型高性能混凝土的特点及工程应用：

高性能是在1990年的一次国际会议上对混凝土提出的新的要求。而高性能混凝土也是今后混凝土技术发展的一个基本方向。对高性能混凝土的定义，国内外的提法不尽相同，但概括起来，可以归结为以下五个方面：

1、 高耐久性，能在正常使用环境下具有超长的使用年限和较小的维护费用；在特殊要求的使用条件下，能满足抗侵蚀、抗冻融等抵抗恶劣使用环境下的特殊要求。

2、 高施工性能，能在具体的施工条件下，顺畅地完成混凝土的运送和浇注，能得到密实性和均匀性优越的混凝土结构。

3、 较高强度，能满足设计承载力所提出的强度要求，且具有足够的后期强度增长能力，并保证在正常使用条件下的强度要求。

4、 高体积稳定性，混凝土凝结前不分层、不离析，硬化后体积变化小，具有较好的抗裂能力。

5、 能满足环境保护和可持续发展的要求。

一、典型高性能混凝土的特点

1、超高强混凝土的特点

超高强混凝土一般是指强度达到100-150MPa范围，可泵送、耐久性能优异的一种混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件，可采用高强度钢材和人为控制应力，从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构，应用于大跨度房屋和桥梁中。利用高强混凝土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点，建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等。

超高强混凝土具有的特点主要有以下几种：

1、强度更高。因而结构尺寸更小，这就使结构自重减轻，建筑占地面积减小，增加了其使用面积。并且采用的材料用量也减少，生产、运输和施工能耗低，建筑成本降低。

2、弹性模量更高。因而结构变形更小。刚度更大，稳定性更好。

3、耐久性好。结构的维修和重建费用少。

4、抗渗性好。建筑在化学腐蚀等恶劣条件下的工作寿命大幅度延长。

目前我国超高强混凝土缺乏规范和标准和缺乏普通高效化的生产工艺。在研究过程中，主要针对它可泵性、脆性和体积稳定性这些问题采取了一些措施，以便更好的应用到实际生产中去。

2、普通混凝土的高性能化

混凝土高性能化的概念：混凝土的性能主要取决于水泥浆的数量和质量以及混凝土内部结构状态，普通混凝土是以C50及以下强度等级的混凝土为对象，通过对原材料的优选和质量控制、配合比优化、生产过程的有效控制，使生产出的混凝土拌合物具有良好的施工性能，硬化混凝土的结构改善，其强度及抗渗等级高于原来基准混凝土，具有相对较高的耐久性。这种通过改善普通混凝土的内部结构、提高性能、延长使用寿命的工作，称为“普通混凝土高性能化”。

高性能化的普通混凝土具有较大的坍落度和较小的坍落度经时损失。适宜的粘度、较大的流动性以及泌水小、不离析的适宜的凝结时间等优良施工性能。在水泥用量减少的情况下，可以配制出强度相对较高的混凝土，特别是耐久性较普通混凝土大大提高等突出的技术特征。

混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉。前者能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失，即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能；后者填充水泥硬化体的空隙，参与二次水化反应，提高混凝土的密实度，改善混凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与强度。

二、高性能混凝土的工程应用

如前所述，高性能混凝土的工程应用已经有了较大的发展，但是由于我国的现状，各种方法和技术还相对落后，仍需要在工程实践中不断使用和检验。

1、高性能混凝土的原材料及配合比

1.高性能混凝土配合比设计原则

⑴最优砂率原则

混凝土的砂石比通常用砂率来表示，砂率主要影响混凝土的工作性能。高性能混凝土由于采用低用水量，因此砂浆量需由增加砂率来补充。

⑵最优浆集比原则

混凝土浆集比为水泥浆与集料的比例。HPC的特点是具有较好的工作性能，即要求具有较高的流动性，因此高性能混凝土要求有较大的胶凝材料总质量。但研究表明，混凝土会随着胶凝材料用量的增加，弹性模量降低，收缩增加。

⑶高性能混凝土低水胶比原则

为达到HPC高耐久性的要求，必须要使所配置的高性能混凝土具有较低的渗透性，因此在高性能混凝土配置过程中水胶比一般在0.2―0.4之间，以保证混凝土具有足够的密实度。