高性能混凝土的研究與發展現狀

高強?臺秀蘭

摘 要：隨著我國改革開放和現代化進程的加快，我國的建設規模正日益增大，如何保證建筑工程質量的同時也能使工程能長久的安全使用下去，日益受到各級政府和社會各界的廣泛關注。在眾多的土木工程建設中，混凝土的應用面之廣，使用次數之多是很少見的。尤其中近年來，一種較新的混凝土技術正在快速發展并且運用到許多實際工程項目中，那就是高性能混凝土。

高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性等許多優良特性，被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。

關鍵詞：高性能混凝土;耐久性;體積穩定性

1 高性能混凝土產生的背景和研究現狀

1.1 背景

當代大跨、高層、海洋、軍事工程結構的發展對混凝土提出的更高的要求;處在惡劣環境下既有建筑不斷劣化、退化導致過早失效、退役甚至出現惡性事故造成巨大損失的嚴重后果;原材料生產、開采造成的生態環境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴重影響進一步發展的嚴酷現實。混凝土作為用量最大的人造材料，不能不考慮它的使用對生態環境的影響。因此，未來的混凝土必須從根本上減少水泥用量，必須更多地利用各種工業廢渣作為其原材料;必須充分考慮廢棄混凝土的再生利用，未來的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高強都意味著節約資源。“高性能混凝土”正是在這種背景下產生的。

1.2 研究現狀及發展方向

針對混凝土的過早劣化，發達國家在20世紀80年代中期掀起了一個以改善混凝土材料耐久性為主要目標的“高性能混凝土”開發研究的高潮，并得到了各國政府的重視。針對不同環境類別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經驗模式，并據此估算結構的使用壽命，成為發展和研究耐久性設計方法的主流。

2 高性能混凝土的性能研究和應用分析

2.1 高性能混凝土的概念

高性能混凝土是近20余年發展起來的一種新型混凝土。中國土木工程學會高強與高性能混凝土委員會將HPC定義為以耐久性和可持續發展為基本要求并適合工業化生產與施工的混凝土。

2.2 高性能混凝土的性能

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨特的性能：

1.耐久性。2.工作性。3.力學性能。4.體積穩定性。5.經濟性。

2.3 高性能混凝土發展和應用中所面臨的問題

在高性能混凝土的應用過程中也存在一些問題，在高性能混凝土的原材料方面，我國水泥質量不穩定，離散性大;在骨料方面，粗骨料質量低劣，含泥量大，級配較差。在高性能混凝土的施工過程中，施工人員的技術水平有限，養護措施不到位，使HPC的密實性和質量不穩定;在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發與凝聚而產生的收縮，使混凝土表面產生裂縫，這對HPC的抗碳化、抗凍融循環作用以及抗氯離子擴散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長期處于水中時，水分通過微管擴散到內部，未水化的水泥粒子進一步水化，產生微膨脹也會使混凝土表面產生裂縫，為各種有害介質滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應的發生和鋼筋銹蝕創造可能;在高性能混凝土的設計方面，由于高性能混凝土的后期強度增長不及普通混凝土，而且脆性大，需要特別注意。

3 高性能混凝土的施工控制

3.1 攪拌。混凝土原材料應嚴格按照施工配合比要求進行準確稱量，稱量最大允許偏差應符合下列規定（按重量計）：膠凝材料（水泥、摻合料等）±1%;外加劑±1%;骨料±2%;拌合用水±1%。

3.2 運輸。應采取有效措施，保證混凝土在運輸過程中保持均勻性及各項工作性能指標不發生明顯波動。應對運輸設備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高（夏季）或受凍（冬季）。應采取適當措施防止水分進入運輸容器或蒸發。

3.3 澆筑。（1）混凝土入模前，應采用專用設備測定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能;只有拌合物性能符合設計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。混凝土的入模溫度一般宜控制在5～30℃。（2）混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m當大于2m時，應采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土，保證混凝土不出現分層離析現象。（3）混凝土的澆筑應采用分層連續推移的方式進行，間隙時間不得超過90min，不得隨意留置施工縫。（4）新澆混凝土與鄰接的己硬化混凝土或巖土介質間澆筑時的溫差不得大于15℃。

3.4 振搗。可采用插入式振動棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設備振搗混凝土。振搗時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。采用插入式振搗器振搗混凝土時，宜采用垂直點振方式振搗。每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準，一般不宜超過30s，避免過振。若需變換振搗棒在混凝土拌合物中的水平位置，應首先豎向緩慢將振搗棒拔出，然后再將振搗棒移至新的位置，不得將振搗棒放在拌合物內平拖。

3.5 養護。高性能混凝土早期強度增長較快，一般3天達到設計強度的60%，7天達到設計強度的80%，因而，混凝土早期養護特別重要。通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養護為主，澆水養護為輔，使混凝土表面保持濕潤。養護時間不少于14天。

3.6 質量檢驗控制。除施工前嚴格進行原材料質量檢查外，在混凝土施工過程中，應對混凝土的以下指標進行檢查控制：混凝土拌合物：水膠比、坍落度、含氣量、入模溫度、泌水率、勻質性。硬化混凝土：標準養護試件抗壓強度、同條件養護試件抗壓強度、抗滲性、電通量等。

4 高性能混凝土的發展前景

隨著高性能混凝土的開發和應用， 建筑對生態環境產生的影響正引起社會的關注。建筑物在建造和運行的過程中需消耗大量的自然資源和能源，并對環境產生不同程度的影響。作為建筑工業主要原料的水泥，實際上是一種不可持續發展的產品。因此，高性能混凝土的技術核心是在限制水泥用量以獲得混凝土高性能的同時，堅持其可持續性的發展原則。既要滿足當代人的需求，又不危害后代人滿足其需要的能力。大力開展綠色高性能混凝土的研究和應用高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優良性能，對混凝土的發展將起重要作用， 并為高性能混凝土的發展指明了非常明確的方向。

5 結 語

通過對高性能混凝土抗凍性能試驗研究可得出以下結論，混凝土的抗凍性主要與所引入的空氣含量、氣泡的質量、混凝土強度和水膠比等因素密切相關，高性能混凝土的含氣量宜為2%～4%，這樣配制的混凝土具有200次以上的抗凍性能。高性能混凝土的抗凍性能與外加劑密切相關，外加劑的摻量存在一個最優值，本試驗中最優摻量在0.95%～1.00%之間。如今我國高性能混凝土發展形勢一片良好，但是要使高性能混凝土在建筑工程中推廣使用還需一個認識和實踐的過程。隨著我國建筑基礎建設的不斷增強，高性能混凝土必將成為新世紀的重要建筑工程材料。基于上述特點，高性能混凝土成為我國近期混凝土技術的主要發展方向。

參考文獻：

[1] 吳中偉.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[2] 吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[3] 丁大鈞.高性能混凝土及其在工程中的應用[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4] 俞瑞堂.高性能混凝土的發展與展望[M].水利水電工程設計，1997.

[5] 陳肇元.等.混凝土結構耐久性設計與施工指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[6] 卞春麗，梁曉平.高性能混凝土技術特點及應用[J].山西建筑 2007 ，33 （2） ：1822183.

[7] 陳家輝.高性能混凝土應用現狀及其前景[J]廣東土木與建筑， 2000，（05）.