青藏高原環境下混凝土現狀與性能提升綜述*

孟鑫鑫，胡玉兵，熊羽，秦鴻根

（1.東南大學 材料科學與工程學院，江蘇 南京 211189；2. 蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211112）

青藏高原環境下混凝土現狀與性能提升綜述*

孟鑫鑫1，胡玉兵2，熊羽1，秦鴻根1

（1.東南大學 材料科學與工程學院，江蘇 南京 211189；2. 蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211112）

青藏高原地區獨特的氣候環境對混凝土工作性、力學性能和耐久性都產生諸多不利影響，因此，本文對青藏高原地區環境條件、高原地區結構混凝土現狀進行了調研綜述，提出了針對青藏高原環境條件下結構混凝土性能提升的技術措施。

高原環境；混凝土現狀；性能提升技術

在西部大開發戰略和一帶一路的戰略大背景下，青藏高原地區一直是發展的重點及難點。通過發展公路交通可以改善青藏高原地區的發展環境、提高區域可達性、促進西部經濟整合和優化資源配置來推動西部經濟快速發展。而公路交通又與混凝土工程建設息息相關，在一些特殊環境的地區進行土木工程施工建設，就要求根據當地的環境特征來配制滿足性能的混凝土，否則極易由于環境因素導致混凝土產生不同程度的破壞，從而影響其結構的安全與服役壽命。對于高原地區來說，由于其氣候惡劣，對于混凝土要求往往更高，因此高原地區更需要針對高原環境采取措施制備出滿足要求的高性能混凝土。

1 青藏高原的環境條件

1.1 低溫環境

青藏高原的平均海拔為 4000m 左右，年平均氣溫在 -6～8℃ 之間，比同緯度的黃土高原和華北平原低7～12℃。表 1 為青藏高原地區部分站點 1961～2002 年的溫度情況[1-2]。最冷的地區是五道梁和沱沱河地區，年平均氣溫都低于 -4℃。年平均氣溫低于 0℃ 的區域占青藏高原地區的一半以上。1 月份的平均氣溫為-8～-18℃，溫度較其他地方要低得多，而且持續時間長。

表 1 青藏高原地區部分站點1961～2002 年的溫度情況

另一特點是擁有大量的凍土，其面積為 163 萬平方公里，占全國凍土面積（214.8 平方公里）的 75%[3]，是全國也是世界上低緯度上分布最廣、厚度最大的凍土區。由此可見，多年凍土區是青藏高原環境的特點之一。許多地區的凍土深度超過了 3m，甚至有些地方達到了 400m。多年凍土的融化增強了凍土區域的地面不穩定性，從而對大型道路和工程建設產生嚴重影響。

1.2 大溫差凍融環境

青藏高原地區的植被稀少，砂石都露在地表，溫度變化特別快，因此高原地區是氣溫變化最快的地方之一。全年的日平均溫差為 12～16℃，1 月份為14～22℃，7 月份為 10～16℃，最大的日溫差能達到35℃。

由于青藏高原的地勢高、云量小、太陽總輻射強，為季節凍土層的融化創造了有利條件，再加上部分晝夜溫差較大的地區晚上表層土壤凍結，白天由于強的太陽輻射又使表層土壤融化，從而造成了頻繁的凍融循環；另一方面，全球氣候變暖也促進了高原地區凍融環境的形成。

1.3 干燥大風環境

青藏高原干旱少雨。這是因為高原地區深居內地，遠離海洋，再加上降雨少、蒸發量大，使得該地區特別干旱，屬于高原荒漠干旱型。表 2 為青藏高原地區部分站點 1961～2002 年的降水情況[1-3]。高原地區的降雨主要集中于 5～9 月份，降水量從東南向西北遞減。除了降雨之外，高原地區夏季多雷暴和冰雹。降水較多的祁連山東段和玉樹州南部，雷暴和冰雹日數最多，能夠達到 80 天以上。全省每年都有農田受冰雹災害導致減產甚至于絕收。

表 2 青藏高原地區部分站點1961～2002 年的降水情況

青藏高原是大風頻發的地區。表 3 為青藏高原地區部分站點近幾十年的大風情況[1-3,6]。年大風天數出現最多的地方為沱沱河地區，達 150 天，而民和地區只有 5天。海南藏族自治州年平均大風日數為 40～60d[6-7]。最大風速能夠達到 32m/s，風力強勁，再加上地表干燥，植被稀少，容易出現飛沙走石的現象，給當地造成了一定的危害。

1.4 鹽湖硫酸鹽-氯鹽環境

青藏高原地區湖泊眾多，且多為像高原湖、納木湖這類的鹽湖或咸水湖，由于湖水中氯離子、硫酸根離子濃度高，導致鹽湖周邊大面積土壤中的有害離子濃度增高，郝迎軍[8]等人對青藏鐵路 16 號標段土壤中侵蝕離子含量的測試結果列于表 4 中，作為對比同時列出了李潔[9]對東部沿海的通州試驗區土壤中有害離子含量的測試結果。

表 3 青藏高原地區部分站點1961～2002 年的大風情況

表 4 不同地區土壤中的離子含量

由表 4 可以看出，青藏鐵路 16 號標段土壤中有害離子濃度均偏高。劉連新[10]通過調查發現，普通混凝土在西部 2～3 年就發生了嚴重的腐蝕，而在東南沿海地區 7～10 年發生腐蝕或鋼筋銹蝕造成的順筋開裂；普通的鋼筋混凝土結構在高原鹽湖地區使用 3～5 年會發生鋼筋銹蝕開裂，在東南沿海地區的服役壽命可達 8～10年。王迎華[11]分析了在鹽湖和鹽漬地區，土壤具有不同程度的腐蝕性。輕鹽漬化土礦化度有所增高，地表有泛鹽現象，對混凝土結構具有較輕的腐蝕；中鹽漬化土礦化度明顯增高，地表泛鹽現象嚴重，對混凝土結構有較強的腐蝕；重鹽漬化土礦化度極高，土質多黏重，而且較緊密，地表鹽結皮及鹽殼較厚，對混凝土結構有嚴重的腐蝕。

2 青藏高原結構混凝土現狀

2.1 原材料情況調研

對青藏高原地區的原材料進行調研，混凝土細骨料多用山砂，青海某工程結構混凝土用山砂的性能列于表5 中，石子的性能列于表 6 中。

表 5 山砂的主要性能

表 6 粗骨料的主要性能

從調研結果來看，高原地區砂石原材料存在著一些典型的質量問題，如砂子偏粗、含泥量大、粗骨料粒形不佳、壓碎指標值偏高、含泥量大。這也直接影響到了混凝土的工作性、力學性能和耐久性。砂石含泥量偏大，泥土的吸水能力很強，將直接影響到混凝土的工作性能，同時會影響到混凝土基體與骨料的粘結性能，從而導致其力學性能和耐久性能的降低；另外，目前大量使用的聚羧酸減水劑對于泥含量具有很強的敏感性，有研究表明，當砂子的含泥量超過 3.0% 時，減水效果將大打折扣。砂子細度模數過高、級配差，主要影響到混凝土的工作性，粘聚性和保水性變差。石子針片狀含量過大，首先，混凝土的流動性必將變差，其工作性能將明顯減小；其次，針片狀顆粒的強度一般較小，當混凝土受到壓力時針片狀顆粒更容易破壞，因此過多的針片狀骨料會使混凝土強度降低。

調研的結果表明當地缺乏礦物摻合料，不但沒有礦渣微粉，摻粉煤灰的混凝土也不多，這與資源缺乏、粉煤灰質量的不夠穩定以及擔心粉煤灰的應用帶來前期強度的降低有著直接的關系?；炷聊途眯砸膊桓摺?/p>

2.2 青藏高原地區部分工程橋用混凝土配合比調研

對高原地區的多個橋梁工程的混凝土配合比進行了調研和匯總，表 7 為青藏高原某工程橋梁結構用混凝土的試驗配合比。

表 7 高原部分橋梁結構用混凝土配合比

調研結果表明，C30 混凝土一般采用 P·O42.5 水泥，水膠比偏大，用水量和水泥用量大，砂率高，未摻摻合料；過高的水膠比以及用水量對于混凝土的耐久性是不利的，尤其是在這種對混凝土來說特別嚴苛的高原環境下，混凝土結構極易受到各種侵蝕從而產生破壞。

C30 混凝土一般用于橋梁的下部結構，體積較大，未摻摻合料且水泥用量大，水化熱和溫升偏高，以至于使混凝土有可能產生溫度裂縫，且從成本角度考慮也會造成浪費；由于細骨料過粗，導致部分混凝土的砂率較大，過高的砂率會使粗骨料用量減少，混凝土收縮增大，對抗裂性不利。

C40 混凝土一般采用 P·O42.5 水泥，膠凝材料的用量偏高，大多高達 450kg/m3，不僅造成成本的提高還帶來混凝土水化熱的大大提高，且砂率偏高。

C50 混凝土一般采用 P·Ⅱ52.5 水泥，部分配合比存在用水量偏高現象，水膠比偏大，強度有可能偏低，這給混凝土的耐久性易帶來不利影響，會導致預應力混凝土收縮徐變的增加和預應力損失。

綜合分析，通過調研發現高原地區混凝土配合比存在一些典型的問題，歸納如下：1）混凝土水灰比及用水量偏高；2）砂子偏粗，導致混凝土砂率較大，粗骨料用量減少；3）膠凝材料用量偏高；4）缺少礦渣微粉和Ⅰ級粉煤灰，大多數混凝土未摻礦物摻合料；5）未摻加引氣劑或引氣型減水劑，抗凍等級低。這些問題大都會直接影響到混凝土的耐久性，如抗腐蝕性、抗凍性能、抗滲性能降低，水化熱增加，收縮增加，同時還會帶來工程成本的提高。

2.3 青藏高原地區既有混凝土工程現狀

2.3.1 橋梁結構

調研了多個既有橋梁，主要病害基本相似，于是選擇其中一個作為典型，其主要損壞情況如下：

（1）橋面系：橋面鋪裝采用瀝青混凝土鋪裝層。經檢查，伸縮縫 1 處被瀝青覆蓋，且坑槽沉陷，面積0.48m2；全橋橋面輕微磨損、1 處擁包、2 處坑槽，總面積 8.88m2、1 處碎裂，面積 3.50m2；人行道 1 處缺失；全橋泄水孔均堵塞。

（2）上部結構：橋梁上部結構為預應力空心板，單跨由 7 片板組成。經檢查，鉸縫 11 處滲水泛白；空心板 8 處滲水泛白、6 處破損露筋，總面積 1.19m2，其中 1 處露波紋管；空心板底 8 條縱向裂縫，總長104.05m，最大寬度 0.30mm、第 2 跨 2 號板底 40 條沿箍筋橫向裂縫，總長 48.00m，最大寬度 0.22mm?？缰杏娩撝Ъ苤巍?/p>

（3）下部結構：采用樁柱式橋墩（雙柱）、U 型橋臺，擴大基礎。經檢查，橋臺 2 處滲水、5 條豎向裂縫，總長 2.15m，最大寬度 0.20mm；橋墩蓋梁 1 處滲水。實測主梁強度介于 54.3～60.0MPa，碳化深度0.0mm；墩柱強度 45.2MPa，碳化深度 0.5mm；橋臺強度 26.5MPa，碳化深度 2.0mm。經核實設計圖紙，主梁混凝土強度等級為 C40，墩臺混凝土強度等級 C25，實際測試強度均大于設計強度。

根據橋梁定期檢查結果，該橋梁狀況等級評定為“三類”（較差狀態）。主要問題是各種原因引起的裂縫和滲水現象，包括混凝土收縮引起的裂縫、凍脹引起的裂縫和溫度應力產生的裂縫等等。次要問題是鋼筋保護層厚度明顯存在偏薄區域。還有一些零零散散的小問題，比如橋面輕微磨損、部分區域的坑槽、擁包以及表面泛白等現象。

2.3.2 公路邊溝

調研時發現，公路旁邊的排水溝出現了縱橫交錯的裂縫，凍融破壞現象較為嚴重，其設計強度等級為C25。邊溝混凝土受凍后的損壞情況列于圖 1 中。

從圖 1 可以看到，公路邊溝受到凍融循環后，表面所產生的破壞現象，包括表面裂縫、松散、發酥以及脫落，嚴重影響到了結構的使用性能，造成后期修補或返工的較大浪費。經調查發現，受到凍融破壞的水溝在冬季時周邊雨雪較多，而該地區氣溫較低，冬季平均氣溫低于 0℃，因此凍融循環的條件完全具備，另外該水溝混凝土設計強度為 C25，水膠比較大，未引氣，且采用傳統的配合比設計方法，直接導致混凝土的抗凍性能較差，經過測試，該混凝土僅能達到 F75～F125 的抗凍等級，因此經過 1～2 個冬天之后結構就會受凍損壞。

圖 1 邊溝混凝土受到凍融后表面開裂、松散、發酥、脫落現象

3 高原環境下制備結構混凝土性能提升技術

3.1 低溫環境下力學性能提升技術措施

（1）采用較低的水膠比

在礦物摻合料摻量一定的情況下，隨著水膠比的增大，混凝土的抗壓強度逐漸降低。謝超、王起才[12]認為，過大或過小的水膠比均會使混凝土的抗壓強度降低。因此在負溫下存在一個最優水膠比，這個水膠比在0.24～0.38 之間。王立峰[13]通過水膠比對混凝土強度影響的試驗結果可知，當水泥用量為 510kg/m3，水膠比從 0.37 降低到 0.33 時，混凝土 3d、7d 及 28d 強度提升幅度明顯超過水膠比從 0.41 降低到 0.37 時混凝土強度的提升幅度。

（2）控制粉煤灰摻量或摻入適量的高鈣粉煤灰

粉煤灰是一種混凝土礦物摻合料，其摻量的多少將影響混凝土的強度[14]。魯麗華[15]通過對粉煤灰摻量的增加，發現摻入粉煤灰的混凝土抗壓強度跟普通混凝土抗壓強度相比下降程度越來越大。當粉煤灰摻量為 10%時，其對混凝土強度發展影響較小。潘宏彬[16]認為在同一水膠比的條件下，試塊的強度降低與粉煤灰的摻入量沒有明顯的線性關系；當粉煤灰含量在 10%～30%之間對混凝土的強度影響不是很大，當粉煤灰的摻量在30%～40% 之間混凝土的早期強度有一個明顯的下降區間。馬昆林[17]分析：當試件在 28d 齡期時，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土抗壓強度呈非線性降低，粉煤灰摻量為 0～30% 時，抗壓強度下降幅度較??；粉煤灰的摻量超過 30% 以后，混凝土的抗壓強度下降的幅度增大。劉艷紅[18]認為粉煤灰最佳摻量隨著粉煤灰的成分、細度、顆粒結構形態以及所用水泥品種等不同而有差異。

高鈣粉煤灰憑借它的需水量低、活性高和可自硬的優點廣泛應用于各種工程中。但是由于青藏高原地理位置和氣候條件，在負溫混凝土中，高鈣粉煤灰并沒有得到廣泛的應用。崔金江[19]發現：摻防凍劑的負溫增鈣粉煤灰混凝土 7d 抗壓強度很低，僅為基準未受凍的增鈣粉煤灰混凝土的 40% 左右。但轉入正溫后迅速增長，3 種摻灰量的混凝土 7～28d 抗壓強度均可達到甚至超過同配合比標準養護 28d 時的抗壓強度。

（3）澆筑前加溫措施

為了防止低溫環境導致混凝土凍害破壞，保證冬季施工的順利進行，需要對原材料進行加溫。最常見的就是水和骨料的加熱，對 42.5MPa 及以上的通用水泥，水和骨料加熱的最高溫度應不大于 60℃ 和 40℃。

采用蒸汽或者電加熱的方法給水加熱，加熱水使用的水箱或水池應予保溫。骨料的加熱方式主要有蒸汽直噴或者曲管熱水蒸汽烘熱，關鍵是要使得不同部位加熱均勻。

（4）澆筑后保溫養護措施

在青藏高原地區完成混凝土的澆筑后，保溫養護措施是必要的，良好的養護施工工藝對混凝土的強度、耐久性等具有很大的提升。主要方法如下：

1）蓄熱保溫法

蓄熱保溫法是將混凝土用一些保溫物品覆蓋，使得混凝土能夠保持較高的溫度來完成水化反應，避免受外界自然低溫的侵襲。該方法簡單有效，且經濟性好，因此成為了現階段混凝土冬季施工必不可少的有效方法。一般的覆蓋物品為巖棉被、塑料膜等，在遠離其它建筑物及生活區以外的地方可以考慮用草簾、草袋、鋸末、稻殼等，防止引起火災。

2）構件外部加熱法

構件外部加熱主要有兩種方式，一個是暖棚法，就是在施工現場搭建保溫暖棚，保證混凝土能夠在正溫環境中成型養護。然而，實踐表明，暖棚在冬季施工中無論是花費的勞動力、消耗的材料、使用的設備、占用的時間都是比較大的。另一個為蒸汽加熱養護，蒸汽法養護利用蒸汽直接或間接養護新澆筑的混凝土，在混凝土結構周圍造成濕熱環境，以加速混凝土的硬化方法。這種方法加熱方式能保證混凝土構件各部分都比較均勻，不會引起火災。

3.2 大溫差凍融環境下混凝土抗凍性提升措施

混凝土的抗凍性是指混凝土在飽水狀態下經過多次凍融循環而不致破壞，強度沒有明顯損失的性能。其作用機理主要為混凝土內部毛細孔的自由水在受凍結冰后會產生膨脹應力和滲透壓力，當這種應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產生裂縫，在多次凍融循環作用后，內部的裂縫就會增多、擴展，導致混凝土產生疏松剝落，直至破壞。

（1）采用較低的水膠比

張海霞等人[20]認為混凝土水泥石內部空隙中的自由水的存在是混凝土產生凍害的主要原因。要提高混凝土的抗凍能力，首先必須使混凝土內部盡可能密實，這就要求混凝土的水膠比要盡可能低。代大虎等人[21]在做混凝土的凍融試驗時，在 C30 和 C60 兩種不同強度等級，即不同水膠比情況下，C30 試件的相對動彈性模量損失明顯比 C60 迅速，這就說明隨著水膠比的減小，混凝土的抗凍性能也隨之提高。何晟亞等人[22]認為在混凝土中摻入減水劑，凝土的抗凍性能提高，同時提高了混凝土的強度；二是可以減少混凝土中的水分，從而讓混凝土在凍融的環境下正常工作，在凍融的情況下，也不容易在混凝土內部形成冰晶，混凝土內部的體積不會過大的變形，從而減小混凝土的損壞程度。

（2）采用引氣技術

引氣是提高混凝土抗凍性的關鍵技術。加入引氣劑后，其形成的微細氣孔在混凝土受凍的時候，能夠大大減少毛細孔中的靜水壓力。李建豐等人[23]研究了引氣劑在機場道面混凝土抗凍性能中的應用，結果表明，一定引氣劑摻量的引氣混凝土的膨脹裂紋面積比普通混凝土有明顯減少，但同時他們也發現隨著引氣劑摻量提高，混凝土中的含氣量提高，混凝土的強度有所降低，所以引氣劑摻量不能過高。張海霞等人[20]也認為混凝土中的含氣量對混凝土的抗凍性能影響很大，他們認為通過摻加引氣劑使得混凝土中的含氣量在 4% 左右為宜。李雪峰等人[24]研究了高原低氣壓環境對引氣混凝土的含氣量和氣泡穩定性的影響。研究表明，在引氣劑摻量一定的條件下，混凝土含氣量隨環境氣壓降低呈線性減少，且氣泡穩定性變差，影響了混凝土的抗凍性能，所以在高原環境下應通過采取優選引氣劑類型、增大引氣劑摻量以及避免過振等技術措施，以確保高原地區引氣混凝土含氣量能夠達到抗凍設計要求。岑國平[25]還發現砂石中的含泥量對混凝土的含氣量也有明顯的影響，他認為在保證強度和含氣量的前提下，砂石中的含泥量不應超過2%。

（3）摻礦物摻合料

摻合料摻入混凝土中可以取代部分水泥，并以細顆粒充當細骨料或細骨料的填料，改善新拌混凝土流動性，增強黏聚性，減少泌水和骨料分離，從而增強混凝土的密實性，改善內部結構，提高強度，其后期的二次水化反應，能明顯提高混凝土的抗凍性能。呂世璽[26]通過試驗表明，無論是單摻硅灰、粉煤灰、礦渣微粉，或者復摻均能提高混凝土的凍融循環次數，提高混凝土的抗凍性能。田悅[27]研究了高原環境下，礦物摻合料對混凝土孔結構的影響，結果表明：摻合料可以改善低溫混凝土的內部結構，減少多害孔和有害孔的比例，提高少害孔和無害孔的比例，從而提高了混凝土的抗凍性能。

3.3 高原干燥大風環境下混凝土抗裂性能提升措施

青藏高原地區的日照強烈且溫差較大，使混凝土的內部與外部產生了一定的溫差，另外青藏高原地區大風頻發，這兩種因素結合起來使混凝土產生過大的應力從而導致混凝土的開裂。高原干燥大風環境下提升混凝土抗裂性能的技術措施如下：

（1）適當降低水膠比

水膠比越大混凝土強度發展越緩慢，當強度跟不上拉應力的發展時，混凝土將產生裂縫，表現為混凝土環應變增大。史延田[28]分析混凝土收縮面積隨水膠比的提高而增大。水膠比較低時，粒子之間的距離相對較小，雖然毛細管力較大，但在粒子間距下，塑性收縮僅能產生相對較小的壓密作用；且水膠比較低時，未水化的水泥顆粒較多，在顆粒間距較小時會產生有利的中心質效應，減少界面過渡層的薄弱環節，使其更能抵抗較大的毛細管壓力。水膠比較低時，拌合物體系的整體性和黏聚性較好，產生的塑性沉降較小。因此，在上述的各種因素的綜合作用下，水膠比較低時，塑性收縮面積較小。

（2）摻優質粉煤灰

研究表明，常溫下摻入粉煤灰后能明顯提高混凝土的抗裂性能。因為摻入粉煤灰后，粉煤灰的活性效應使混凝土進行二次水化，水化產物填充了體系中的空隙，減緩了水分蒸發，使混凝土環應變減小。王蘇然等人[29]通過試驗得出：在混凝土中摻入一定量的粉煤灰能夠改善抗裂性能，并且摻有粉煤灰的混凝土后期強度大于普通混凝土后期強度。史延田[28]認為粉煤灰的摻入，降低了水泥用量，且粉煤灰與水泥的水化產物 Ca(OH)2進行“二次水化”所生成膠凝體的速度較慢，是混凝土的早期強度降低，早期收縮值和彈性模量也減小，有利于減小早期開裂的風險。而且 I 級粉煤灰的摻入可細化混凝土的孔結構，孔隙率也大大降低，避免了連通毛細孔的形成，降低了混凝土的早期塑性收縮。

（3）摻抗裂纖維

高原地區晝夜溫差大、濕度小、大風多，早期裂縫非常普遍，在混凝土中摻入大量亂向分布的細小纖維，使混凝土的抗拉韌性大大提高，尤其是早期抗裂效果非常明顯，減少混凝土硬化過程中出現的干縮、溫縮裂縫，是摻加纖維的主要目的。程梅[30]基于低溫彎曲和受限試件溫度應力試驗研究了瀝青混凝土低溫環境下的抗裂性能，通過試驗表明，摻加木質素纖維、玄武巖纖維對于混凝土的抗裂性能的改善均有良好的效果。孫洪偉、宮偉[31]利用破壞強度和破壞彎拉應變以及破壞勁度模量來表征混凝土的抗裂性能，結果表明，纖維混凝土的破壞強度和破壞彎拉應變分別提高了 5.6% 和30.1%，破壞勁度模量減小 18.8%，混凝土的抗裂性能明顯提高。

（4）養護

加強施工中養護措施，采取有效的覆蓋養護防止水分過快蒸發。

3.4 鹽湖硫酸鹽-氯鹽環境下抗離子侵蝕性能提升措施

青藏高原地區多鹽湖與鹽漬土，其中有害離子含量高，混凝土將會受到嚴重的離子侵蝕，而影響混凝土抗離子侵蝕能力的因素主要為混凝土的密實程度，以及內部連通孔隙率。

（1）摻礦物摻合料

礦物摻合料的使用可以提高混凝土內部的密實度，降低混凝土的滲透性，有效地提高混凝土的抗離子侵蝕能力，而高原地區氣候寒冷，為了提高混凝土早期水化速率，通常會加入一些防凍劑。劉國玉[32]等人通過對青藏鐵路混凝土工程進行研究，摻入防凍劑亞鈣及亞鈉，混凝土膨脹率略微增大，其抗硫酸鹽侵蝕性能有一定的劣化，這可能是由于防凍劑促進混凝土早期的水化，從而使得混凝土的孔結構有向大孔方向發展的趨勢，削弱了混凝土抵抗侵蝕離子滲透的能力。但他們的研究也表明防凍劑與礦物摻合料粉煤灰、礦渣微粉、硅灰及引氣劑等復合后，混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能有較大的提高，可消除防凍劑對耐久性的不利影響。因此對于負溫地區有防凍性能要求的高原結構混凝土工程來說，防凍劑應該慎用，應與礦物摻合料粉煤灰、礦渣微粉或硅灰等復合摻加。劉連新[33]研究表明，水膠比的降低對于高原環境下氯離子滲透影響效果不大，但摻加礦物摻合料能明顯降低氯離子的滲透性，且復摻粉煤灰和硅灰比單摻的效果好。鄭雯[34]也通過試驗表明，礦粉和粉煤灰的加入可以明顯改善石灰石硅酸鹽水泥耐硫酸鹽低溫侵蝕性能。

（2）摻有機纖維

劉連新、蔣寧山[35]分析將網狀聚丙烯合成纖維均勻拌于混凝土中，能有效抑制混凝土表面塑性龜裂，減小顯微裂縫，使混凝土抗氯離子滲透能力提高，保證混凝土在鹽漬土及鹽湖地區土中的穩定性。付浩兵[36]也認為聚丙烯纖維能夠提高高原混凝土的抗裂性能，防止離子侵蝕的加劇，他還得出水溶性的環氧樹脂能夠增加混凝土的密實度，減少孔隙率，一定程度上提高混凝土耐久性的結論。

4 結語

青藏高原地區是多種極端環境交織在一起的地區，所以在研究高原結構混凝土時，要綜合考慮各種環境問題，根據不同的環境條件及其作用等級、不同工程結構部位來優化混凝土配合比設計，在保證工作性的前提下適當降低水膠比，摻引氣劑或引氣型減水劑，復摻粉煤灰、礦渣微粉或硅灰等礦物摻合料來制備高性能混凝土，混凝土成型后還需要采用防凍、保溫養護措施來提升混凝土的強度、抗裂性能和耐久性能。

[1] 戴加洗編著．青藏高原氣候[M]．北京：氣象出版社，1990∶ 1-365．

[2] 王江山．高原天氣氣候[M]．北京：氣象出版社，2004．

[3] 葉篤正，高由禧．青藏高原氣候學[M]．北京：科學出版社，1979．

[4] 趙燕寧，時興合，秦寧生．高原南部地區 40 多年來氣候變化的特征分析[J]．中國沙漠，2005,25(4)∶ 529-530．

[5] 郭連云，丁生祥，汪青春．氣候變化與人類活動對共和盆地生態環境的影響[J]．干旱地區農業研究，2009,27(1)∶ 219-220．

[6] 馮成蘭．高原省海南州氣候變化對生態環境的影響及對策研究[J]．養殖與飼料，2008,7∶ 69-70．

[7] 謝永江，仲新華，朱長華，等．青藏鐵路橋隧結構用高性能混凝土的耐久性研究[J]．中國鐵道科學，2003, 24(1)∶ 108-112．

[8] 郝迎軍．青藏鐵路多年凍土區高性能混凝土的研究與應用[D]．天津：天津大學，2007．

[9] 李潔．有機肥復合肥不同配比及土壤改良劑對鹽漬化土壤改良效果的研究[D]．泰安：山東農業大學，2014．

[10] 劉連新．高海拔、高寒地區高性能混凝土及技術研究[J]．施工技術，2005,34∶ 95-97．

[11] 王迎華．青藏高原地區混凝土的選用[J]．城市建設理論研究，2012,22∶ 1-5.．

[12] 謝超，王起才，李盛，等．不同水灰比、養護條件下混凝土孔結構、抗壓強度與分形維數之間的關系[J]．硅酸鹽通報，2015,12∶ 3695-3702．

[13] 王立峰，李家和，朱廣祥，等．水灰比對混凝土強度及氯離子滲透性的影響[J]．低溫建筑技術，2011.03∶7-8．

[14] 張寬權．粉煤灰在預應力鋼筋混凝土中的性能研究及應用技術[J]．四川建筑科學研究，2003(4)∶ 67-70．

[15] 魯麗華，潘桂生．不同摻量粉煤灰混凝土的強度試驗[J]．沈陽工業大學學報，2005(5)∶ 13-15．

[16] 潘宏彬．粉煤灰摻量對混凝土強度的影響[J]．試驗技術與試驗機，2006.05∶ 463-466．

[17] 馬昆林，謝友均，劉運華．粉煤灰對混凝土孔隙率及強度的影響[J]．粉煤灰綜合利用，2005∶ 4-6．

[18] 劉艷紅，何智海．淺談粉煤灰對混凝土強度的影響[J]．水泥與混凝土，2008.04∶ 44-46．

[19] 崔金江，趙亞丁，朱衛中，等．負溫增鈣粉煤灰混凝土強度發展規律的研究[J]．混凝土，2012,12∶ 69-73.

[20] 張海霞，王龍志，崔鑫，等．高原干燥高寒地區混凝土構件抗凍融破壞技術研究[J]．新型建筑材料，2015,8∶ 14-16．

[21] 代大虎，解宏偉．多重環境因素作用下混凝土抗凍技術研究[J]．青海大學學報，2006,5∶ 14-18．

[22] 何晟亞，唐興鶴，黃博．淺談凍融環境下混凝土耐久性[J]．企業技術開發，2012, 16∶ 79-80．

[23] 李建豐，岑國平，劉慶濤，等．高原機場高抗凍性道面混凝土凍融性能試驗研究[J]．施工技術，2012,41(22)∶ 36-39．

[24] 李雪峰，付智．高原低氣壓環境對引氣混凝土含氣量及氣泡穩定性的影響[J]．農業工程學報，2015,31(11)∶ 165-172．

[25] 岑國平，洪剛，王金華，等．高原機場道面混凝土含氣量的影響因素及控制措施[J]．施工技術，2012,41(22)∶ 39-41．

[26] 呂世璽．基于摻合料下改善混凝土防凍性能研究[J]．道路工程，2016,5∶ 130-132．

[27] 田悅，李瑤．不同養護條件下摻合料對低溫混凝土強度發展的影響[J]．混凝土，2014(7)∶ 102-104．

[28] 史延田．粉煤灰對混凝土塑性收縮開裂性能的影響[J]．低溫建筑技術，2010, 32(5)∶ 12-13．

[29] 王蘇然，杜曦，陳有亮，等．不同粉煤灰摻量的混凝土抗凍融性能研究[J]．上海理工大學學報，2015(5)∶493-499．

[30] 程梅．高模量瀝青混凝土抗裂性能及改善措施研究[J]．公路工程，2016,41(5)∶ 46-51．

[31] 孫洪偉，宮偉．高原寒冷地區纖維增強瀝青混凝土應用研究[J]．山西建筑，2012, 38(26)∶ 125-126．

[32] 劉國玉．高原高寒多年凍土區橋墩及樁基混凝土施工質量控制技術研究[D]．天津：天津大學，2008．

[33] 劉連新．高海拔、高寒地區高性能混凝土及技術研究[J]．施工技術，2005,34∶ 99-101．

[34] 鄭雯．礦粉—粉煤灰—石灰石粉膠凝體系耐低溫硫酸鹽腐蝕研究[J]．城市道橋與防洪，2010(11)∶ 94-96．

[35] 劉連新，蔣寧山．青藏高原抗鹽漬高性能混凝土應用研究及前景展望[A]．中國硅酸鹽學會混凝土與水泥制品分會全國高性能混凝土學術研討會[C]，2015．

[36] 付浩兵．水泥基材料抗 TSA 侵蝕性能及機理的研究[D]．武漢：武漢理工大學，2014．

Review of present status and performance improvement of concrete in Qinghai and Tibet Plateau

Meng Xinxin1, Hu Yubing2, Xiong Yu1, Qin Honggen1
(1. School of Material Science and Engineering Southeast University, Nanjing 211189；2. JSTI Group Co., Ltd., Nanjing 211112)

The low temperature and the great temperature difference in Tibetan plateau area have an adverse effect on the concrete working performance, mechanical properties and durability. Therefore, the research status of the environmental conditions and the plateau structure concrete in Tibetan area are reviewed, Technical measures for improving the performance of structural concrete under the environment of Qinghai and Tibet Plateau are put forward.

plateau environment; concrete present situation; performance promotion technology

青海省科學技術廳高新技術研究與發展計劃項目（2014-GX-209）。

孟鑫鑫（1993—），男，碩士研究生，從事土木工程材料研究。

［通訊地址］南京市江寧區東南大學路 2 號（211189）