高性能混凝土發展現狀及趨勢分析

羅金連

摘要：采用文獻法和調查法的研究方法，分析了我國近年來的水泥產量增長情況，指出了我國混凝土的發展現狀，并進一步闡明了我國高性能混凝土的發展現狀及趨勢，提出了我國今后對混凝土工作性能研究的必要性。

關鍵詞：混凝土；高性能混凝土；工作性

中圖分類號：TV74

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）22010802

1 引言

混凝土是指由膠結料、顆粒狀集料、水以及需要加入的化學外加劑和礦物摻合料按適當比例拌制而成的混合料，或經硬化后形成具有堆聚結構的復合材料，需要時摻入外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合[1]。在混凝土中砂石等骨料起骨架作用，水和膠凝材料形成的漿體起包裹骨料和填充骨料間隙的作用。

我國每年對混凝土的需求量都很大，年產量一直位于世界前列，這從2000～2013年我國水泥的產量可以直觀地反映出來。據統計，我國從2000～2013年，水泥年產量每年都有所增加，其增加比例如表1和圖1所示。

2 混凝土的發展歷史

混凝土起源于古代，當時以粘土、石膏等為膠凝材料。而混凝土被廣泛應用則是自水泥[2]的出現開始，原因是水泥比粘土、石膏等膠凝材料的強度高，耐久性好，節能且造價不高。20世紀初，隨著科技的發展，混凝土也得到了飛速的發展，在理論上，水灰比被提出，強度理論得到了深入的研究；在生產和應用上，研制出普通混凝土之外的其他混凝土，如輕集料混凝土等，同時隨著對混凝土性能的改善研究，混凝土各種外加劑也開始陸續面世。20世紀60年代，混凝土的發展隨著減水劑的發展進入了一個新階段，當時由于減水劑的應用越來越廣泛，使得減水劑的應用研究水平得到了很大地提高。日本首先研制成功高效減水劑，自此高分子材料開始慢慢地進入材料領域，隨后又陸續成功研制了另外幾種高效減水劑，這使得混凝土進入了一個新的發展時期，高強混凝土等開始被使用。20世紀70年代，流態混凝土開始問世，這很大程度上改善了混凝土的泵送性能，提高了泵送高度，使混凝土的施工技術進入了一個新階段。到了20世紀90年代，隨著新型超塑化劑[3]地出現，混凝土進入了高性能混凝土時代。目前對混凝土的研究就是處于高性能混凝土研究階段。由此可見，混凝土是隨著土木工程地發展和科技地進步而發展起來的。因此，在近代涌現出大批的超高建筑和跨海大橋等大型的建筑物，這些都是土木工程對混凝土的強度、耐久性、和易性等提出更高要求的結果。

3 高性能混凝土的發展趨勢

近年來，各國學者及工程技術人員對高性能混凝土的研究越來越深入。但是各國對高性能混凝土不僅提出的要求不同，定義也存在著分歧。美國方面的研究認為[4]，高性能混凝土不僅具有良好的施工性能，而且強度和體積在后期的使用過程中比較穩定，使用壽命長。日本方面的研究認為，作為高性能的混凝土，其填充性應良好，在澆筑的過程中不需要振搗，而且在后期混凝土不但強度足夠且耐久性能較好。另外，還有的國家的研究認為，高性能混凝土應該在物理性能上具有比較高的密度、在力學性能上具有比較高的彈性模量，在后期的使用過程中混凝土的滲透小，抗腐蝕性能好。而我國在《高性能混凝土應用技術規程》（CECS207-2006）對高性能混凝土定義：采用常規材料和工藝生產，具有混凝土結構所要求各項力學性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩定性的混凝土[5]。

綜合各國對高性能混凝土的定義和要求，總的來說，主要分成四種流派：第一種是高抗滲性，這是混凝土具備高耐久性的重要因素，也可以說是要求良好的耐久性；第二種是高體積穩定性，即是要求混凝土具有高彈性模量等性能；第三種是足夠的抗壓強度；第四種是良好的施工性能。

目前，對混凝土的研究處于高性能混凝土研究階段，高性能混凝土的發展進程如下[6]。

（1）第一階段是工藝創新階段，這一階段的高性能混凝土其實是經過振動加壓而成型的高強混凝土。在還沒有發明高效減水劑時期，工程技術人員制備高強混凝土的方法是降低混凝土水灰比，再使用機械給混凝土加壓，把混凝土中多余的水分和空氣擠出來，通過減少孔隙率來提高混凝土的強度。但是該種方法不適合在現場施工，一般應用于混凝土預制構件的生產，并要求蒸壓養護。

（2）第二階段是第五組分創新階段，這一階段的高性能混凝土是通過摻高效減水劑配置而成的高效混凝土。高效減水劑問世后，通過在普通混凝土中加入高效減水劑這一組分，就可以使得混凝土的水灰比降低，提高其流動性和抗壓強度。由于這種方法比較簡單，施工容易，使得高強混凝土在此后獲得更為廣泛的發展和應用。但是，又有新的問題產生，就是僅摻高效減水劑來配制的混凝土，其坍落度損失較大。

（3）第三階段是第六組分創新階段，這一階段的高性能混凝土的特點是通過在混凝土中摻入各種礦物外加劑來改變混凝土的性能。隨著外加劑的出現，在工程中常常通過在混凝土中摻入外加劑來改變混凝土的性能，因此礦物外加劑便成為高性能混凝土的第六組分。

4 結語

目前，在工程應用中的高性能混凝土一般需要摻入高效減水劑和礦物外加劑這兩個組分。高性能混凝土在應用的過程中雖然有很多優點，但同時也表現出流動性損失嚴重、造價高等缺陷問題。因此，在設計高性能混凝土時，應根據工程要求的性能設計。其設計時無論是側重于強度還是側重于耐久性，首先應該考慮的是混凝土的工作性，以便有利于混凝土的施工。高性能混凝土具備良好的工作性能，是保證混凝土質量的的前提條件。因此，對高性能混凝土工作性的研究是必要的。同時，近年來我國大力研發綠色建材，很多人結合當地資源研究如何制備高性能混凝土。因此，因地制宜、利用當地工業廢棄物制備高性能混凝土將會是今后我國高性能混凝土發展的一個重要方向。

參考文獻：

[1]吳凱軍.淺談砼工程中外加劑的添加及應用[J].科技信息，2011（3）：11～15.

[2]常建鋒.混凝土材料的發展與創新[J].河南水利與南水北調，2010（7）：118～119.

[3]張棟民，張守祺.數字混凝土―混凝土技術發展的新方向[J].混凝土，2012（3）：13～14.

[4]黃學軍.體積穩定性對中低強度混凝土高性能化的影響分析[J].建筑技術與應用，2011（8）：11～12.

[5]汪艷鵬.淺談高性能混凝土的優點[J].建筑技術與應用，2012（13）：126.

[6]汪艷鵬.淺談高性能混凝土的優點[J].工程技術，2012（8）：126.