高性能混凝土范文

导语：如何才能写好一篇高性能混凝土，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：高性能混凝土 应用 发展趋势

High Performance Concrete

BaiYue

(Southwest JiaoTong university E’mei 614202)_

Abstract: This article informs you of High Performance Concrete’s application in Civil Engineering in recent years, and also lists a few examples to show the future tendency of concrete

Keywords: High Performance Concrete Application Future tendency

一、 什么是高性能混凝土

高性能混凝土HPC (High Performance Concrete)1990年由美国正式提出,它是一种新型高技术混凝土，它以耐久性为首要设计指标，工程技术界则将高性能混凝土总结为必须具备“三高一低”的特点即高工作性、高强度、高耐久性和低成本的混凝土。具体而言是指采用常规原材料和通用的混凝土制备工艺，制得具有高施工性、体积稳定性、较高的强度、并能保持其强度持续增长、高抗渗性，并最终会的高耐久性的混凝土。

二、 高性能混凝土的优点

HPC是一种以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产施工的混凝土，它具有以下优点

1.高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

2.高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。这种优良的工作性能可以保证施工时混凝土的质量均匀,提高施工效率。

3.高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

4.高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形，硬化后期具有较小的收缩变形,不易产生施工裂缝。

三、 高性能混凝土实现的关键环节

1.选用低水化热和含碱量偏低的水泥；

2.选用坚固性耐久、级配合格、粒形良好的骨料；

3.选用优质的矿物掺和料；

4.适量的引入气体；

5.尽量降低拌合用水；

6.限制单方胶凝材料用量；

7.尽可能减少混凝土胶凝中的硅酸盐水泥用量

四、高性能混凝土的工程应用

1988年东京大学土木系教授冈村甫和助手开始研究HPC的应用。最先采用HPC重要工程是当代最长的悬索桥一明石海峡大桥: 1998年4月5日，世界上目前最长的吊桥――日本明石海峡大桥正式通车。大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间(东经134度59分，北纬34度36分），全长3911米，主桥墩跨度1991米。两座主桥墩海拔297米，基础直径80米，水中部分高60米。大桥于1988年5月动工。1998年3月竣工。其基墩混凝土(50万m³)要求高耐久性、高抗冲刷性与低升温，而强度只要求20MPa。高性能混凝土在此巨大的土木工程中得到广泛应用，这样建成的大桥可以承受里氏8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风。1995年1月17日，日本坂神发生里氏7.2级大地震（震中距桥址才4公里），大桥附近的神户市内5000人丧失，10万幢房屋夷为平地，但该桥经受住了大自然的无情考验，只是南岸的岸墩和锚锭装置发生了轻微位移。

五、我国高性能混凝土的发展趋势

随着我国建筑事业的蓬勃发展, 建筑材料用量不断增加, 尤其混凝土的用量每年均在15亿立方米以上。如此庞大用量势必导致混凝土的浪费并易造成一些工作质量问题, 同时还会污染环境, 这就需要发展高性能混凝土来缓解这一矛盾。另一方面, 高效预应力混凝土所用的高强低松驰钢纹线已生产出来, 强度达到 , 并能大量供应, 而混凝土的技术发展水平与钢材的发展水平还不相匹配。所以发展高性能混凝土是必然的趋势。

其次，实现社会的可持续发展也是发展混凝土必须考虑的问题，人类已经进人21世纪，混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料，更多地节约水泥，有更高的强度和耐久性。高性能混凝土将向绿色绿色混凝土发展。这样，高性能混凝土(HPC)应该具有下列特征:(1)更多地节约熟料水泥，降低能耗与环境污染;(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料;(3)更大地发挥混凝土的高性能优势，减少水泥与混凝土的用量。

高性能混凝土是混凝土技术进步的标志, 我国在发展高性能混凝土方面才刚刚起步，我国将继续加强高性能混凝土的试验研究工作,加强混凝土施工技术队伍的建设，并带领这些队伍在发展高标号水泥、发展超细活性掺合料、发展高效化学外加剂、发展混凝土骨料工业和发展大掺量（指超细活化材料的掺量）的混凝土方面做出不断的努力。

参考文献：

[1] 张明证: 高性能混凝土的配制和应用.2003

[2] 党伟 : 高性能高强混凝土的施工技术 . 2008

[3] 覃维: 混凝土技术发展的新领域. 2008

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【关键词】高性能混凝土；高强度；高耐久性；高体积稳定性；高工艺性

一、前言

混凝土主要有两个方面的性能,分别为新拌混凝土的施工性能和硬化混凝土的使用性能。因而对于高性能混凝土来说，它的性能一般情况下包括高流动性以及能够长期使用的力学性能和耐久性能等两个方面。在大幅度的提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作而成的混凝土就是高性能混凝土。高性能混凝土作为一种新型高技术混凝土，它设计的主要指标是其耐久性，而适用性、施工性、强度、体积稳定性和经济性等是主要考虑的几个方面。

二、高性能混凝土的性能要求

从90年代以来，高性能混凝土在我国已经在大量工程项目中被采用。对于高性能混凝土的要求很多，除了强度要达到一定的要求，如50Mpa或60Mpa，还要满足增加高尺寸稳定性(高弹模、低收缩、低温度应变等)和高抗裂性等方面的要求。本文主要从高性能混凝土应该具备的高强度、高耐久性、高体积稳定性、高工艺性等性能做简要分析研究。

1、高强度

高强度就是指混凝土所应该具有的满足结构要求的强度值,通常情况下，并不是强度越高就代表混凝土的质量就越好。很多专家的观点都认为高性能混凝土不一定是高强度的,但是高强度的混凝土一定是高性能混凝土。因此，高强度除了代表混凝土的强度等级外,还在一定程度上反映了混凝土的强度质量。而混凝土的强度质量就是不仅仅强调混凝土的强度等级,还应该达到强度具有较小的分散性,同时混凝土的韧性也非常好,后期强度增长要稳定等等，只利用超强度等级来满足混凝土强度的设计等级的做法是极为不合理而且不科学的。总体来说，要重视混凝土强度的质量。提高混凝土的强度等级, 有利于节约原材料的使用量、同时提高结构的耐久性、还可以降低结构的自重等。如果混凝土的强度等级由C30 提高到C60,对受压构件而言可以节约混凝土30%～40%,对受弯构件而言也可节约混凝土15%～20%。

2、高耐久性

对于混凝土的耐久性的分析可以从人为劣化和自然老化两个方面来进行。人为劣化具体是指混凝土结构在使用过程中,由于生活、生产和管理等方面的一些客观原因，可能会因为长久的冲刷和磨损而导致混凝土的使用功能降低的情况；可能因为不断撞击而产生损伤或裂缝而导致混凝土的结构强度的降低；可能因为油、碱、酸的等化学物质的腐蚀作用破坏了混凝土的内在结构；可能因为渗透和温度等的自然作用使混凝土遭受了一些直接的损伤。自然老化具体是指混凝土在土壤、大气以及水中, 随着时间的推移而发生的性能方面的变化,例如日晒雨淋、干湿较替、气温变化、冻融循环等自然现象的作用,使混凝土产生剥落、裂缝、疏松等各种现象,从而使得混凝土的结构安全度严重降低；同时二氧化碳的侵入也将导致混凝土发生碳化现象,这便会造成混凝土对钢筋的防锈保护方面的作用严重降低。

要对上述耐久性的问题进行解决,就需要从多个方面同时着手,例如可以提高混凝土的密实度和它的抗渗性能,或者延缓混凝土老化和劣化的进程;在混凝土中掺加一些防老化和劣化的材料, 从而提高其抗老化和劣化的能力;同时还可以多做一些维护保养工作,增长混凝土的使用寿命。另外,如果在施工的过程中出现用料不当,或者操作不慎的情况等也会对混凝土的耐久性产生不良影响，例如施工中使用活性碱骨料,由于水泥和外加剂的含碱量非常高高,会导致骨料产生碱骨料反应,严重破坏混凝土的内部结构;施工质量没有得到保证, 混凝土强度远远达不到所规定的要求,甚至有些发生了裂缝等,致使钢筋出现锈蚀现象,对整个结构的安全构成了威胁。综上所述，在施工过程中进行材料的选用时要十分谨慎,在达到规范所规定要求的基础上，严格按照配合比、运输、搅拌、养护、支模等各个步骤进行,进而确保混凝土的耐久性符合要求。

3、高体积稳定性

混凝土的体积是否稳定，对整个结构的受力性能都会产生直接的影响。一般情况下，应该尽量提高混凝土的体积稳定性，从而保证整个结构的受力性能良好。通常而言，混凝土的体积稳定性可以分成三类,第一类是由于承受了荷载的作用致使混凝土发生了体积变形, 例如徐变变形和弹性变形等;第二类是混凝土在自身的凝结过程中发生了体积变形,统称为收缩变形；第三类是混凝土受到温度的影响例如高温或者低温等而发生了体积的变形,统称为温度变形。

如果混凝土发生了不均匀收缩的现象，就会在其结构内部产生一定的内应力,这便容易导致大大小小的裂缝出现,裂缝会使混凝土强度和耐久性都无法达到规定要求。混凝土发生收缩现象是由很多原因造成的，主要原因如下：第一，对于刚成型的混凝土，由于固体颗粒会不断往下沉淀，混凝土表面会有水分浸出，这必然导致了其体积的缩小。第二，水泥与水发生水化的化学变化时，会出现体积缩小的现象。第三，对于凝固后的混凝土，其结构内部的水分会不断蒸发，进而导致了体积缩小的现象。通过对以上造成混凝土收缩原因的归纳总结，可以看出在以后的施工过程中，为尽量避免严重发生收缩现象，应该从降低用水量和水泥浆用量等方面开始进行解决。还应该通过采用弹性模量高的集料来提高提高混凝土的弹性模量，防止其在受到力的作用后发生过大的弹性变形。

混凝土和普通结构的材料相同，在外界温度发生变化时，会因为材料的热胀冷缩而出现膨胀或收缩的现象，进而出现了体积变形，在这种情况下，如果混凝土承受了荷载作用就会因为结构内部内应力的产生而导致被破坏的后果。另外，在发生水化反应时，由于混凝土各个部分的温差很大，也会有内应力进而出现裂缝现象。

混凝土形成过程中本身具有很多不得不关注的特性，所以在混凝土的设计和施工中，必须要进行全面考虑，综合分析各种因素的可能会造成的影响，进而避免一些不良后果的产生。

4、高工艺性

保证混凝土质量的重要指标就是其工艺性能。只有具有了较好的工艺性能，混凝土才有可能满足高强度、高耐久性和高体积稳定性等方面的要求。混凝土的工艺性能包含很多方面并且需要生产过程中的很多项指标来进行描述，目前，在国际上还没有形成一个统一的关于混凝土高工艺性的标准。

三、总结

在目前情况下，除了混凝土的强度已经有了明确的标准外，其他几个方面均没有统一的定量要求。从各个方面来看，由于高性能混凝土所具有的种种优势，混凝土未来的发展会逐步趋向于高性能混凝土的发展。对于高性能混凝土四个特征指标，可以在满足具体工程要求的基础上，由建设、设计和施工单位共同提出,进而改变目前对结构混凝土只提强度等级的要求。

参考文献

[1]徐东方,姚民乐.高性能混凝土配合比研究[J].建材技术与应用.2005(6)

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关键词：建筑 土木工程 高性能混凝土

近些年来，我国改革开放和现代化建设的步程日渐加快，建设规模也日益增大，工程质量与工程结构的耐久性越来越受到人们的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土是最主要的建筑结构工程材料，使用范围之广，应用之多也体现出了其不可替代性。当前，高性能混凝土得到了较为快速的发展并且逐渐运用到各种工程项目。

一、高性能混凝土产生的背景

我国目前正处在高速发展时期，每年的混凝土用量逾30亿立方米，一批重点工程正在兴建和筹划，跨海跨江的大型桥梁、飞速建设的高速铁路、大型飞机场等都要求混凝土有良好的耐久性能，确保重点工程混凝土的安全性和长寿命。混凝土结构耐久性是国际工程界关心的重大课题，全世界因为混凝土的耐久性造成的经济和社会损失十分巨大。

当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求；处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果；原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能，多使用天然材料及工业废渣保护环境，走可持续发展的道路，高性能混凝土就是在这种背景下出现并逐步完善与发展的。

二、高性能混凝土的概念

高性能混凝土是近20余年发展起来的一种新型混凝土。高性能混凝土应该有高耐久性、工作性、各种力学性能、体积稳定性以及经济合理性 。欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土；在日本，将高流态的自密实混凝土称为HPC；中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。简单地说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

三、高性能混凝土发展和应用中所面临的问题

在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题，在高性能混凝土的原材料方面，我国水泥质量不稳定，离散性大；在骨料方面，粗骨料质量低劣，含泥量大，级配较差，细骨料细度模数不合要求；在外加剂和外掺料的选择上，尚缺乏充分的适用性的研究。在高性能混凝土的施工过程中，施工人员的技术水平有限，养护措施不到位，使HPC的密实性和质量不稳定；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发与凝聚而产生的收缩，使混凝土表面产生裂缝，这对HPC的抗碳化、抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后长期处于水中时，水分通过微管扩散到内部，未水化的水泥粒子进一步水化，产生微膨胀也会使混凝土表面产生裂缝，为各种有害介质渗透提供通道，给氯离子侵入、碱骨料反应的发生和钢筋锈蚀创造可能；在高性能混凝土的设计方面，由于高性能混凝土的后期强度增长不及普通混凝土，而且脆性大，需要特别注意。同时，在高性能混凝土的研究方面，现在的研究以实验室研究为主，但是实验室的情况与实际工况相差较大，这不利于今后高性能混凝土的推广应用。

四、高性能混凝土应用改善对策分析

1.混凝土的自收缩改善措施

近年来，国外许多学者发现高强混凝土、高性能混凝土存在早期收缩开裂的问题。其原因是由于在低水灰比或水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料的混凝土中会产生自干燥从而引起混凝土的自收缩，使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝。自收缩对混凝土内部结构中裂缝的产生和扩展造成的损伤是一个值得重视的问题。

由于硬化后高强或高性能混凝土的致密性高于普通混凝土，在减少了泌水的同时，也阻碍了外部养护水对混凝土的湿养护作用。因此，以适用于普通混凝土的传统养护措施来改善此类混凝土的自干燥、自收缩并无明显的效果。国内外学者曾提出一些技术措施如：掺入一定量的膨胀剂；以部分粉煤灰等量取代水泥；配以高弹性模量的纤维：选用高C2S和低C3A、C4AF的硅酸盐水泥等等，对降低混凝土的自收缩都有一定的作用效果。最近，国外学者提出了采用围水养护即在混凝土浇注后仍处于塑性状态时，尽快地立即进行水雾养护，对减少或防止混凝土的自收缩具有较明显的作用效果。

混凝土的自收缩一般发生在混凝土初凝之后。由于硬化后高强或高性能混凝土的致密性高于普通混凝土，在减少了泌水的同时，也阻碍了外部养护水对混凝土的湿养护作用。因此，以适用于普通混凝土的传统养护措施来改善此类混凝土的自干燥、自收缩并无明显的效果。国内外学者曾提出一些技术措施如：掺入一定量的膨胀剂；以部分粉煤灰等量取代水泥；配以高弹性模量的纤维：选用高C2S和低C3A、C4AF的硅酸盐水泥等等，对降低混凝土的自收缩都有一定的效果。最近，国外学者提出了采用围水养护即在混凝土浇注后仍处于塑性状态时，尽快地立即进行水雾养护，对减少或防止混凝土的自收缩具有较明显的效果。

2.高性能混凝土脆性改善措施

混凝土的脆性可以描述为混凝土无法防止的不稳定裂缝的扩展与增长。从混凝土承受轴向压荷载作用下的应力-应变曲线中，峰值后下降曲线段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。众多的试验已表明，混凝土的强度愈高，其应力-应变曲线过峰值后的下降段曲线愈陡斜，意思就是该混凝土的脆性愈大。因此，高强混凝土的脆性已引起广泛的重视，而高强的高性能混凝土也同样呈较大的脆性。在高强度混凝土中的脆性破坏，其裂缝往往贯穿粗集料。由于高性能混凝土能提高集料与硬性水泥浆体的粘结，即改善了界面过渡区，也使脆性有所增大。中等强度的高性能混凝土，虽然脆性比高强混凝土有所降低，但是其脆性仍然是个问题。

混凝土脆性的增大会给工程结构特别是有抗震要求的工程结构带来很大的危害。在高性能混凝土中掺加纤维是一种有效的措施。免振自密实混凝土是近十多年来由日本首先研究开发并付诸工程应用的一项近代混凝土技术。由于免振自密实混凝土在工程上应用可以取得提高混凝土质量、改善混凝土施工操作、养活施工噪音以及提高劳动生产率、加快施工进度降低工程费用等技术经济效果，近年来世界各国对此给予很大的重视与关注。

五、高性能混凝土的未来

随着高性能混凝土的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源，并对环境产生不同程度的影响。高性能混凝土的未来会随着科学技术的发展和社会的进步，逐渐形成用途多元化的发展方向。其中绿色混凝土、生态混凝土、导电混凝土、功能混凝土、智能混凝土等就是未来混凝土的主要发展方向。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，对混凝土的发展将起重要作用，并为HPC的发展指明了非常明确的方向。

参考文献:

[1] 冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社，1996

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关键词：混凝土；耐久性；控制

中图分类号：TU755 文献标识码：A

混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。高性能耐久混凝土作为一种客运专线海上桥梁主要建筑材料，它的质量好坏，直接影响结构物的安全寿命。在桥梁工程中，混凝土施工占有很大的比例。跨海大桥客运专线快速铁路的出现使高性能耐久混凝土的质量控制尤为重要。混凝土质量优劣直接影响到桥梁的质量、安全和经济使用寿命。

影响桥梁结构混凝土耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素。原材料质量，配合比设计，混凝土生产，混凝土成型及养护，裂缝缺陷修复。切实控制混凝土施工质量，进而保证在我国混凝土工程的质量，建设高质量的桥梁工程。

1 高性能耐久混凝土

1.1 高性能混凝土的特性

在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的新型高技术混凝土。针对不同的用途要求，有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性等。

1.1.1 自密实性

高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

1.1.2 体积稳定性

高性能混凝土的体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天龄期的干缩值低于0.04%。

1.1.3 强度

高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。目前，28d平均强度介于100～120MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。

1.1.4 水化热

由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。

1.1.5 收缩和徐变

高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度，仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。

1.1.6 耐久性

高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ渗透率，明显低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

1.2 高性能耐久混凝土质量控制

高性能耐久混凝土是由水泥、矿物质混合材料、集料、水、化学外加剂，按比例配合，经过均匀拌制，振捣密实成型及养护硬化而成的人工石材。影响混凝土抗压强度的有水泥强度，水泥水化硅酸钙凝胶对混凝土中砂石集料等起胶结作用，并填充其间孔隙。S95矿粉可以等量替代水泥，提高混凝土的和易性、耐久性强度、降低成本。集料混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，集料起骨架及填充作用，近年研究还表明，在集料和水泥浆的交界面附近，存在一个过度区，区内水化产物的形性、排列、浓度不同于过度区外，尤其是孔缝的大量存在，使过度区成为混凝土中的薄弱环节，是裂缝的多发区，也是水或诸多破坏因素进入混凝土内部的通道。制作均匀优质的混凝土，尤其是高性能耐久性的混凝土，不仅要选用坚硬洁净的集料，对于集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率吸附性等，都应有一定的要求。细集料砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。水是满足水泥水化所需要的，超过水化需要的水主要是为了满足工作性的需要。但超量的水，在混凝土内部却留下了孔缝，使高性能耐久混凝土强度、密度和各种耐久性都受到不利影响。化学外加剂分散胶凝材料颗粒可降低用水量，增加可塑性。合理的配比可以降低造价，提高混凝土质量。相同配比相同施工条件下原材料的质量直接决定混凝土的好坏。

2 提高高性能混凝土耐久性的措施

2.1 增加钢筋保护层的厚度

避免与环境中有害物质与载荷控制，与环境中的有害物质隔绝达到提高耐久性的作用。成型后进行防腐涂装，从施工过程中控制混凝土耐久性。如有裂缝及时进行裂缝修补，预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。

2.2 防止混凝土产生龟裂

钢筋混凝土无龟裂时，cl-离子以Hooke之扩散法则，从混凝土表面渗透至钢筋表面需要100年。对于钢筋混凝土结构，如果建在湿度较小的地区，混凝土即便存在一些小龟裂，对结构的耐久性影响也不会太大。但在南部沿海地区，如果O2，CO2，H2O等从龟裂处的裂缝进入，可以导致加速混凝土中性化及腐蚀，即盐分比较容易进入钢筋表面，将钢筋表面的钝态皮膜破坏且加剧腐蚀，严重降低结构的耐久年限，因此必须设法避免混凝土表面龟裂的产生。

近年来大直径钢筋应用越来越多，采用大直径钢筋时由于对于混凝土干燥收缩拘束增大，内部易产生微细龟裂，同时由于混凝土介面增大易产生泌水，且易产生孔隙，降低其抗蚀性。因此设计时应考虑配合钢筋直径比以决定钢筋保护层厚度。

2.3 防止混凝土的冻融破坏

防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4％-8％，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W/C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。

结语

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。

参考文献

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总所周知，传统意义上的混凝土通常是指以水泥为主要凝胶材料，伴有砂、石子、水，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。高性能混凝土这一说法最早是在上世纪90年代出现的，英文名称HighPerformnaceConcerte简称HPC。其在原有传统混凝土的基础上加入了化学外添加剂和优质矿物掺合料。但是人们对其具体的定义却一直未能给出一个准确的答案。上世纪90年代在Singapore召开了第一届全球高性能混凝土国际研讨会，在此次会议上众多行业权威都一致认为高性能混凝土本身要有高质量和长耐久度的特点、特性。但是就针对上述这两个特点、特性的具体的量化指标在此次国际研讨会议上并未给出准确的答案。但是我们从现在国际研究者的研究方向以及相关研究成果和发表的文章方面可以看出对高性能混凝土的具体要求。现阶段HPC的发展是在原有传统混凝土的条件下，利用新技术、选用优质原材料，除原有材料外还要加入活性细掺料和高效外添加剂而形成的一种新型高性能混凝土。其具体的量化指标也会随之产生。在实际的生产施工中，往往会根据不同的施工要求，会对高性能混凝土的某些方面进行有侧重的突出，比如耐久性、实用性、强度性、施工性、稳定性、体积和成本控制方面。

2研究高性能混凝土在桥梁设计中应用的意义

随着改革开放的快速发展，经济发展的速度对交通运输行业也有着越来越高的要求，未来路面混凝土发展的方向必然是耐久度、高强度、少维护。不断提高路面表面的致密性、抗渗透性对此都是很重要的影响因素，而上述这一切目标都需要通过高性能混凝土来实现。

2．1高性能路面混凝土的强度

高性能路面的一个重要特性便是路面的抗承载能力，延长路面使用年限或者降低铺设厚度以控制建造成本。具有这样能力的唯有高性能混凝土可以达到上述要求，而且在应用于路面情况下，其具有高抗折强度。

2．2高性能路面混凝土的耐久性

另一方面铺设路面时对高性能混凝土耐久度有很高的要求，而且要求其可以在极端天气气候和极端环境下能够经受住长久的破坏，进而保证路面在设计时所要求的在设计使用年限内高性能混凝土可以正常工作。

2．3高性能路面混凝土的抗变形性质

干缩的路面很容易引起路面表面的收缩开裂，由于其表面积大，所以导致蒸发量也很大，因此造成养护成本很高，而高性能路面混凝土抗变形能力强。

3高性能混凝土的特性与普通混凝土相比

3．1使用矿物掺合料

高性能混凝土与普通混凝土相比，一般都会掺有矿物掺合料。常用的矿物掺合料有、硅粉、矿渣、粉煤灰。其中尤以硅粉可以提高混凝土的耐久性和强度效果最为明显，这一结果是通过国内外众多试验及实际应用而得出的结论。从硅粉的理化性质来看，硅粉颗粒直径很小是水泥的百分之一，且无定性、活性高，这样的结构就具备了其可以填充在水泥颗粒之中。与此同时，硅粉还可以很大程度的提升混凝土的强度以及降低其渗透性，还可以与水泥水化时所产生的氢氧化钙发生火山灰反应，即把氢氧化钙转化为凝胶。从硅粉可以提升耐久度的角度来看，掺混了硅粉的高性能混凝土可以使用在环境恶略的地方或者要求混凝土的强度等级在C80以上级别。矿渣掺混后可以极大的提升混凝土本身的强度，具有增强的效果。而粉煤灰掺混后可以起到物理减水的功效。矿渣和粉煤灰掺合料也会发生火山灰反应，可以部分降低混凝土本身的渗透性。但是有一点需要指出，那就是如果只掺混了这两种掺合料则会降低早期的混凝土强度。如果三种掺混料同时进行按比例的掺混话则可以生产出既具有高强度又同时很耐久的高性能混凝土。由于上述特性三种掺合料而制成的高性能混凝土是在实际当中应用最为广泛。

3．2低水胶比

若要制成上述的高性能混凝土，还要满足一个前提条件，即水胶比。因为只有水胶比足够低高性能的混凝土的渗透性以及孔隙率才可能尽可能的低。就目前现行的行业标准来看，水胶比只有高于0.45的才有可能在恶略的自然环境下有耐久性的可能性，实际的生产标准一般都执行水胶比在0.25－0.45之间。

3．3最大骨料粒径小

造成高性能混凝土最大骨料粒径最佳大小为10－20毫米之间，原因有2点。第一点是骨料粒径保持在此范围可以使得骨料与水泥浆的界面应力差变小，应力差的大小直接与裂缝产生有着直接的关系。第二点是由于岩石在被破碎的同时，也消除了内部的裂隙，因此相对较小的骨料颗粒的强度就要优于骨料颗粒大的。

3．4高效减水剂与水泥的相容性好

若要使得低水胶比和掺有硅粉的混凝土能够具有高效的性能，那么就会必然的要求减水剂与水泥之间的相容度要高，而且减水剂也必须是要高效能的减水剂。

4高性能混凝土产生裂缝的原因

4．1干湿变形裂缝

当高效能混凝土中凝胶粒子表面的毛细管水及吸附水发生减少时，就会造成高性能混凝土的干湿度变化，进而会产生附加的应力，当这一附加应力超出高性能混凝土本身所能承受的抗拉强度时就会产生由干湿变化所引起的变形裂缝。

4．2塑性裂缝

行业内常称之为龟裂，造成龟裂的原因主要是高性能混凝土的温度与环境温度之间存在很大的差异，或者是高性能混凝土长时间处于高温状态，同时环境气候非常干燥时会出现这种情况。

4．3温度裂缝

混凝土施工中，浇筑捣实后的混凝土，在早期凝结硬化阶段，受到急剧升温或急剧降温，混凝土产生温差变化。现在施工的高强度混凝土没有采取测温手段来掌握混凝土的中心温度与环境温度与混凝土表面温度的温差变化大小，而只是依靠混凝土强度来控制拆模时间，这样很容易造成混凝土的温差裂缝，影响混凝土的耐久性能。

4．4施工不当造成的裂缝

各种在施工过程不规范的操作、不规范的养护过程、不规范的浇筑操作等等均有可能引起高性能混凝土的裂缝。

4．5沉陷裂缝

在桥梁台座设计时，地基承载力设计有偏差，造成地基在荷载的作用下承载力下降，或者桥梁台座长时间受到水的浸泡也会使地基承载力下降，桥梁台座中间地基沉陷，裂缝发生在梁体的中部，两端沉陷裂缝会在距梁端的1/3－1/4范围内。

5结语

篇6

关键词：高性能混凝土；原材料；控制

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

近些年来随着我国科技水平的发展和进步，高性能混凝土在高层建筑、道路、桥梁、港口等工程领域中的应用越来越多，对于高性能混凝土的要求也越来越高。高性能混凝土，简称HPC，是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能极为重视。因此高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，因此高性能混凝土对水泥、粗细骨料、水、外加剂等原材料要求极高，必须加强对其原材料控制方面的研究。

原材料控制的有效措施

高性能混凝土的耐久性、强度、体积稳定性及匀质性等性能对原材料极为敏感，如果原材料控制不严格就可能导致混凝土的性能降低。本文从胶凝材料、集料、减水剂、拌合水、矿物质掺合物等角度分析了各种原材料对于高性能混凝土的重要性，探讨了优化各种原材料控制的有效措施。

胶凝材料

胶凝材料又称胶结料，是指通过物理、化学作用，能从浆体变成坚固的固体，并能胶结其他物料，形成有一定机械强度的复合固体物质。建筑工程中石灰、石膏、水泥、沥青、天然或合成树脂等均可用作胶凝材料，其中水泥强度较高，在空气中和水中都能硬化，而且能将砂、石等材料牢固地胶结在一起，因此被选为高性能混凝土的重要胶凝材料。水泥在高性能混凝土中所占的材料比重虽然只为20%左右，但是其品质和性能对高性能混凝土质量影响至关重要，直接影响到混凝土的强度、耐久性、外观质量等。

一般来说配制高性能混凝土时要选择统一标号、质量波动小、安定性好、含碱量低、含铝量低的水泥，不能一味追求高标号水泥，或过度重视水泥的早期强度，选择高性能混凝土的水泥时应重点做好水泥碱含量的控制，使其不能大于0. 60 % ，避免因水泥的碱含量过高而引起高性能混凝土出现开裂现象。同时在水泥进场后，还要注意做好水泥的必留样和检测，并按照高性能混凝土配合比的要求做好水泥与外加剂的适应性及和易性试验，只有水泥的各项指标合格后才能使用。

集料

集料分为粗集料和细集料两类，其中粗集料是指粒径大于4.75mm的碎石砾石或破碎砾石，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。集料在高性能混凝土中所占比例最高，因此骨料的强度、颗粒形状、颗粒级配、活性等性能直接影响到高性能混凝土的各项性能，因此集料是影响高性能混凝性能的关键性因素。

粗集料

一般来说高性能混凝土的粗集料尽量选择非活性、高强度、无杂质、颗粒表面粗糙，颗粒形状为球体或立方体，不能选择颗粒形状为针状或片状的粗集料，同时还要注意颗粒级配的控制，使其在高性能混凝土中能够形成孔隙率低的密实集料骨架。对于高性能混凝土来说粗集料的最大粒径不能过大，否则容易使石子和砂浆发生离析现象，导致高性能混凝土成型后匀质性较差，最大粒径也不能过小，否则会增大砂浆的用量，水泥产生的水化热增多，影响高性能混凝土的匀质性、力学性能、体积稳定性和耐久性等。

细集料

一般来说高性能混凝土的粗集料尽量选择非活性、级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、孔隙率小、细度适中的洁净天然中粗河砂。细集料的细度模数应控制在2.7～3.7之间，当细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，会增大水泥用量，这样不仅增加了成本，还影响高性能混凝土的耐久性、收缩裂缝等技术性能；当细度模数大于3.3时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性差，从而影响混凝土的内在质量与外观质量。

减水剂

目前大多高性能混凝土的高性能都是通过减水剂实现的，通过有效利用减水剂可以在科学减少拌合水用量的情况下，控制混凝土塌落度，改善混凝土流动性，并降低水胶比，而且通过减水剂引气作用产生的细小气泡，可以提高混凝土的抗冻性、匀质性，降低沁水率等，因此减水剂对于高性能混凝土的性能至关重要。

一般来说在选择高性能混凝土的减水剂时要通过试验确定其掺加量和与水泥的相容性等性能，并合理的选择后掺法或分批添加法。目前我国高性能混凝土中常用的减水剂为萘系高效减水剂与聚羧酸系高性能减水剂，这两种减水剂虽然合成技术不一样，其工作性能也有所差别。在高性能混凝土的拌制过程中要注意选择与水泥适应性较好的减水剂，同时还要做好减水剂的留样和检测，避免因添加错误的减水剂而起到适得其反的作用。

矿物质掺合物

在高性能混凝土的拌制中，为了提高其强度、耐久性等性能，还需要掺加一定的矿物质拌合物，比如粉煤灰、矿粉等。矿物质拌合物由于颗粒细小，因此在高性能混凝土能够发挥较强的微粒效应或火山灰反应，不仅可以起到减水、致密、作用和匀质作用，改善拌合物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种性能，增加混凝土的密实性，还能够降低其水化热，进而提高混凝土的强度、耐久性等性能。

一般来说矿物质掺合物的添加主要注意控制其掺加量以及混凝土的水胶比。目前我国对于矿物质掺合物的添加还比较保守，比如粉煤灰在高性能混凝土中的掺加量只是取代了20 % 左右的混凝土，大量试验结果表明，当粉煤灰掺加量较少时，其有效作用发挥不出来，从而不会有效提高高性能混凝土的强度、耐久性等性能。

拌合水

一般来说高性能混凝土的拌合水多为清洁的自来水或天然地表水、地下水以及适当处理的工业废水等。拌合水在使用之前要测定其有机质含量、PH值、氯离子、硫酸盐含量等，确保其PH值过低或硫酸、氯酸盐含量过高而影响混凝土的和易性、耐久性以及凝结与硬化。

结束语

对于高性能混凝土来说，其原材料质量控制是其强度、耐久性等性能提高的关键，因此需要相关管理、技术人员严格按照国家相关规范标准，根据粗、细集料、胶凝材料、矿物质掺加物、减水剂以及拌合水的性能特征，合理确定其掺加量、级配比、强度、形状等，确保各种原材料在高性能混凝土中能够充分发挥各自优点，从而提高高性能混凝土的抗冻性、匀质性、强度、耐久性等性能。

参考文献

[1] 陈海红. 高性能混凝土原材料的质量控制. 漳州职业技术学院学报，2009，11（4）：12-13

篇7

【关键词】高性能混凝土；耐久性；外加剂，掺合料

1.高性能混凝土及其实现途径

混凝土的耐久性是其抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程而长期维持其性能的能力，包括抗渗性、抗冻性、抗冲刷性、抗侵蚀性、抗风化性以及耐磨性等各项性能。而在结构设计中，混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土在使用期间，会由于环境中的水、气体及其中所含侵蚀性介质侵人，产生物理和化学反应而逐渐劣化。混凝土的耐久性实质上是抵抗这种劣化作用的能力。产生这种劣化作用的内部潜在因素是混凝土中的化学成分和结构，外部条件是环境中侵蚀性介质和水的存在。因此，混凝土的耐久性是相对于外部条件而言的。

实现混凝土的高性能化，一直是混凝土科学研究的最终目的。图1给出了中低强混凝土高性能化的实现过程图。由于混凝土的耐久性是相对于使用环境而言的，因此首先要根据混凝土的使用环境条件特点，提出相应的耐久性指标和抗裂性指标，并根据耐久性要求，对原材料进行优选和对配合比进行优化。原材料的优选和配合比的优化，以及良好的施工质量是混凝土实现高性能的保证。因此，中低强混凝土高性能化最关键的是原材料的控制和配合比的设计，特别是配合比设计不能以传统的设计方法进行。

图1 中低强混凝土高性能化实现过程

2.高性能混凝土原材料要求

中低强高性能混凝土原材料主要采用常规的原材料，因此不能对配制中低强混凝土用原材料提出太多的苛刻的要求，而应的、根据实际情况，对原材料提出关键性的技术要求，才具有实际意义。

2.1 水泥

除水泥标号外，水泥矿物组成和细度都对混凝土的性能有较大的影响。一般而言，配制高耐久混凝土不得使用立窑水泥，应避免使用早强、水化热较高和高C3A含量的水泥，同时水泥中f-CaO，f-MgO，SO3和Cl-等有害成分应尽可能的少。由于混凝土耐久性的实现，必须有良好的施工质量为保证，这就要求所配制的混凝土要具有良好的施工和易性，因而水泥必须与所用高效减水剂应具有良好的适应性，使混凝土拌合物在满足工作性条件下用水量尽可能的低，坍落度损失小。

2.2矿物掺合料

矿物掺合料是改善混凝土耐久性的关键因素之一。高性能混凝土要求以耐久性和抗裂性为主要设计指标的，而普通硅酸盐水泥混凝土很难满足要求，这是由于普通硅酸盐水泥配制的混凝土早期水化热较大，界面区的CH取向及其抗侵蚀性能差，这些弊端是硅酸盐水泥混凝土自身难以克服的问题。而粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺合料对混凝土工作性、力学性能及混凝土内部组成、结构的改善，大大改善了混凝土的耐久性，克服了硅酸盐水泥混凝土存在的许多潜在的及现实的问题，因而这类能显著改善混凝土耐久性和工作性的矿物掺合料成为了配制高耐久混凝土必不可少的组分。配制高性能混凝土宜采用优质的矿物掺合料，如粉煤灰一般采用I级灰，优质的矿物掺合料应具有明显的减水增强作用。配制中低强高性能混凝土不建议采用硅灰作掺合料。

3.高性能混凝土配合比设计

3.1高性能混凝土配合比设计原则

高性能混凝土的关键是高耐久性，而高耐久混凝土的首要条件是抗裂性好和体积稳定性好。因此，高性能混凝土的特点是低渗透性（包括水密性和抗化学侵蚀性）、无龟裂性，内部结构的自愈性和长期强度缓慢持续发展。以耐久性和抗裂性为主的高性能混凝土配合比设计应考虑如下几点：

（1）低用水量

系指在满足工作性条件下尽量减少用水量。混凝土高拌和水量的后果是：抗压和抗折强度降低、吸水率和渗透性增大、水密性降低、干缩裂缝出现的几率加大、砂石与水泥石界面粘结力和钢筋与砼握裹力减小、混凝土干湿体积变化率加大和抗风化能力降低。

（2）低水泥用量

系指满足混凝土工作性和强度条件下尽量减小水泥用量，这是提高混凝土体积稳定性和抗裂性的一条重要措施。水泥化学反应表明，水泥和水的正效应是作为混凝土的活性组分，是粘结混凝土中砂石集料并形成整体强度的胶凝材料，但同时也是混凝土耐久性的主要劣化因子。

3.2配合比设计中的关键技术

3.2.1关于混凝土工作性

（1）流动性

流动性用坍落度表示，泵送混凝土属于大流动性混凝土。出搅拌机的混凝土坍落度为T0，入泵混凝土坍落度为T1，则ΔT= T0- T1称为坍落度损失。坍落度损失越小越好，一般需要控制1小时坍落度损失率不大于20%。

混凝土入泵坍落度与混凝土泵送高度有关（见表4-1），根据混凝土的入泵坍落度与坍落度损失，即可算出混凝土初始坍落度T0，即 T0= T1+ΔT。

（2）可泵性

可泵性表示混凝土易于泵送而不产生堵管或分层离析和泌水等性能，可泵性好的混凝土，不但混凝土原材料应满足要求，流动性大，而且粘聚性、保水性好。常压泌水率要小，压力泌水值一般控制在40～130ml，以70～130ml为好。

3.2.2 关于配制强度

混凝土的抗压强度，是结构混凝土最主要的指标，必须达到设计要求，混凝土强度等级保证率不低于95%。但混凝土抗压强度也不宜过高，即超标太多。如超过设计强度3个等级以上，该混凝土不是最佳的混凝土，不仅增加了材料成本，而且还会使混凝土的胶凝材料用量过高，从而降低了混凝土的长期耐久性能。

3.2.3 关于混凝土耐久性

近年来人们对混凝土耐久性的认识日益提高，国外各标准中也均把耐久性列为混凝土的最重要指标，也就是说，不是对有特殊要求的混凝土才要考虑耐久性，而对应对所有混凝土都予以考虑。

4.小结

（1）不同的结构，不同的环境对混凝土的性能要求不同，混凝土表现出的耐久性也不同，混凝土的 高性能化是相对于一定的大气环境、化学侵蚀条件而言的。并据此，针对目前高性能混凝土概念的混乱，对高性能混凝土进行了重新定义和界定。

篇8

关键词：高性能混凝土；高效减水剂；骨料；质量控制

Abstract: With the development of modern engineering construction and science and technology, the application of high performance concrete is more and more widely, to control the quality of high performance concrete, give full play to the advantages of concrete materials, has a very important significance. In this paper, from raw materials, water reducing agent, aggregate, mix proportion and other aspects of the quality control of high performance concrete.

Keywords: high performance concrete; superplasticizer; concrete; quality control

中图分类号：TU528.34文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

前言

高性能混凝土具有高耐久性、良好的工作性、较高的强度以及较好的体积稳定性，由于其性价比高、经济和社会效益显著而越来越受到人们的重视并得到广泛的应用。高性能混凝土以耐久性为前提，同时具有良好的工作性能，满足设计要求的力学性能，它有比普通混凝土更为卓越的性能和结构，主要具有以下性能：①高强；②高的弹性模量；③在恶劣的条件下耐久性良好；④低渗透性和扩散性；⑤抗化学侵蚀能力；⑥抗冻融破坏；⑦体积稳定性一抗裂性；⑧易密实且不易离析。由于混凝土具有适应性好、耐久性高、能够就地取材、经济性好等优点，是现代工程建设中及其重要的一种工程材料。高性能混凝土的出现对建筑业的发展产生了重大影响。近年来随着现代工程建设的需要和科学技术的发展，高性能混凝土的应用越来越广泛，对其进行严格质量控制的重要性也越来越明显。

一、 高性能混凝土的质量控制内容

高性能混凝土的质量控制与普通混凝土的质量控制不同，高性能混凝土在性能上有许多特殊要求，其质量是一个相对综合性能的指标。主要表现在

（1）高性能混凝土对耐久性有较高的要求。

（2）与普通混凝土不同的是高性能混凝土不是以强度作为最重要的评价指标。它是以耐久性为主要设计指标。例如在国外的有的桥梁工程中所使用的混凝土要求具有高的流动性、耐久性和体积稳定性，而对强度的要求为30-40MPa。可见并不一定是以高强为设计指标。

（3）高性能混凝土要求具有良好的工作性，既满足施工所需的流动性又不发生泌水、离析。

对于高性能混凝土的质量控制要从各个环节起，严格控制确保混凝土的质量，发挥材料最佳作用。

二、 高性能混凝土的技术要求

高性能混凝土具有丰富的技术内容，对高性能混凝土有不同的定义和解释， 一般认为高性能混凝土的基本特征是：具有高耐久性和高工作性的混凝土，特点是强度高、弹模高、耐久性好、变形小，可显著改善结构性能，降低结构设计尺寸，节约混凝土的原材料，加快施工进度，提高建筑工程的经济效益，并能适应现代化建筑结构向大跨度、重载、超高层和承受恶劣环境条件的需要。高性能混凝土是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制成的混凝土。

三、 高性能混凝质量控制

3.1 原材料的质量控制

3.1.1 水泥

水泥的品种、细度、矿物组成及其含量是影响它与高效减水剂相容性的因素。水泥细度增大促进水化速度加快水泥中的含碱量则会加速水泥的早期水化速率，导致需水量增大并加快工作度损失。需水量如果增大，也就制约了混凝土强度的发展，所以要重视选用水泥时考虑高效减水剂相容性带来的影响。水泥是混凝土产生强度的胶凝材料，一般采用标准稠度低、强度等级不低于42.5级硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。同时在选用水泥时除配制普通混凝土所要考虑的因素外，还应注意水泥质量的稳定性，与高效减水剂的相容性的好坏。

3.1.2 掺合料。

用于配制混凝土的活性掺合料有粉煤灰、硅粉、复合型无机超细粉、磨细矿渣等。铁道科学研究院利用粉煤灰作为掺合料研制的粉煤灰混凝土, 其强度达到80-90MPa，塌落度达到18cm以上，以利于用泵送施工。清华大学冯乃谦教授利用硅粉作为掺合料研制出100MPa以上混凝土。掺合料已成为配制高强度与高性能混凝土的重要成份，它是节约水泥用量、降低水化热、提高新拌混凝土的工作性能、减少混凝土收缩裂缝，保证混凝土硬化后的体积稳定。

3.1.3 减水剂

随着高性能混凝土和泵送工艺日益广泛的应用， 要求混凝土具有高强度和高流动性等特征，具有高减水率、低坍落度损失、强保塑性的混凝土外加剂是配制高性能混凝土的关键因素。目前国内用于配制高强度与高性能混凝土的减水剂主要是萘系高效减水剂，减水率一般在15%-20%。为了解决高强混凝土坍落度损失问题，高效减水剂一般与缓凝剂复合使用。配制高性能混凝土时要特别注意控制高效减水剂的适当剂量，在配制混凝土时，高效减水剂的掺量通常接近或等于饱和掺量。在配制工作度大于20cm的混凝土时，如继续增大剂量不仅不能改善工作度或增大减水率，还容易现出明显的泌水、离析现象。产生这种现象的原因， 是过量减水剂的缓凝作用使被分散的水泥颗粒不稳定性增大，产生的沉降导致泌水，使浆体和骨料间的界面粘结力减小乃至破坏， 从而影响混凝土的物理力学性能，并大幅度降低耐久性。所以，在配制混凝土时，需要特别注意控制高效减水剂的适宜剂量。

3.1.4 骨料

粗骨料可采用碎石，其级配和粒形对配制高强度与高性能混凝土有很大影响， 要求含泥量≤1%，级配良好，要求其压碎指标值在5.0%-8.0%范围以内粒径5-20mm的级配最适宜配制混凝土。石子中针片状含量增加和级配不好使混凝土和易性降低。

细骨料可选用细度模数2.7-3.1的中砂，细度模数小的砂会使混凝土更加发粘。必须重视砂中含泥量对混凝土强度性能的影响。砂子含泥量越小，混凝土强度越高。一般规定砂的含泥量不大于2.0%。

篇9

【关键词】高性能；混凝土；耐久性

根据国际上目前的研究成果,可以认为HPC是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术, 选用优质原材料, 除水泥、水、集料外, 必须掺加足够数量的活性细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土, 是以耐久性作为设计的主要指标, 针对不同用途的要求, 对下列性能有重点地加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。

1.高性能混凝土的特点

1.1 高耐久性

混凝土的耐久性是指其抵抗大气环境作用、化学侵蚀、磨损及其他劣化作用的能力。劣化是指混凝土的原有性能随着时间延长而不断退化,其中既有物理作用, 又有化学作用,混凝土工程中最常见的劣化过程有钢筋锈蚀、冻融破坏、硫酸盐侵蚀和碱一骨料反应等。不管何种劣化过程,其先决条件是混凝土体内须有充足的水分和其他有害物质的侵入。想让混凝土具有高耐久性,必须使混凝土具有足够的密实性；由于采用低用水量(水胶比低于0.4)、较低的水泥用量、较高的活性矿物掺合料,高性能混凝土的密实性高,使水和其他一些有害物质难以渗入，且矿物掺合料还能抑制某些有害介质的作用,如硫酸盐侵蚀等,所以,高性能混凝土具有高耐久性。

1.2 施工性和适用性

现代的混凝土桥梁向大跨度、高荷载发展,预应力混凝土梁体布筋密集,要求混凝土拌合物具有良好的工作性能,易于浇灌、捣实,在施工过程中不出现离析现象，能适用于各种桥梁工程,如钢管混凝土拱桥、斜拉桥桥塔、预应力箱梁等；施工性能好,才能保证混凝土的浇筑质量,才能保证混凝土的密实性、强度、体积稳定性及耐久性。高性能混凝土由于掺用大量的磨细矿渣,在配制时尤其要注重改善其粘性

1.3 高体积稳定性

混凝土的体积稳定性直接影响结构的受力性能,严重者会影响结构的安全。混凝土的体积变形包括收缩变形、弹性变形、徐变变形和温度变形。收缩变形是混凝土的固有特性,不均匀的收缩变形会引起混凝土的内应力并因此产生裂缝,影响强度和耐久性；弹性变形是所有材料共有的变形,弹性模量越大,变形越小；徐变变形是混凝土在荷载作用下随时间增加而产生的不利变形,会影响结构的安全；温度变形是指混凝土在约束条件下热胀冷缩或者因内外温差而产生的变形。

减少收缩主要应从减少用水量、减少水泥浆用量、提高混凝土的密实性入手。

减少徐变的主要办法有：提高混凝土的强度,减少混凝土中的水泥浆含量,不要过早使混凝土承受荷载等。

提高弹性模量的办法有：提高混凝土的强度,采用弹性模量高的集料,改善混凝土的级配,提高混凝土密实度。

对体积稳定性的要求,国际上还没有一个统一的标准。一般来说,要求混凝土的收缩变形、徐变变形小,弹性模量高,温度膨胀系数尽量与钢筋一致。

1.4 经济性

与同等强度等级的普通混凝土相比,高性能混凝土的水泥用量较少,从胶凝材料上节约的费用可抵消使用新型高效减水剂所增加的支出,甚至于还能降低混凝土的成本。对于在恶劣环境中使用的基础设施工程,如沿海、跨海桥梁等,采用普通混凝土不能满足设计要求,要求采取特殊措施,如在混凝土中掺加抗渗剂、防腐剂等,其成本比高性能混凝土还高。如果再考虑后期维护费用与安全使用寿命,高性能混凝土的全寿命成本将远远低于相同使用环境中的普通混凝土。

2.高性能混凝土的配制要求

2.1 水泥

高性能混凝土应采用矿物组成合理、细度合格的高标号水泥，还应注意尽可能选择标准稠度需水量较小和水化热较低的水泥，这样容易选择超塑化剂并在较小的单位水量下获得良好的流动性。一般常用42.5级以上的硅酸盐水泥。

2.2 骨料

配制高性能混凝土的骨料与普通混凝土的要求不同，骨料本身的强度要高，一般选用花岗岩、硬质砂岩及石灰岩等。还需控制骨料的粒径、表面特征、用量、吸水率等指标。

2.3 水灰比

配制高性能混凝土的重要措施是减小水灰比，使混凝土密实性提高，其强度和耐久性可显著增长。一般水灰比在0.3左右，用水量不大于160kg/m3。

2.4 高效减水剂

高效减水剂是表面活性剂，可以大大提高水泥浆的流动性，使得低水灰比配制的混凝土具有高坍落度。同时，还能促进水泥的水化作用，提高早期强度。高效减水剂赋予混凝土高密实度即高强度、高耐久性，同时具有优异的施工性能。

2.5 矿物掺合料

矿物质掺合料是高性能混凝土的又一必不可少组成材料。这类掺合料可以是优质粉煤灰、超细矿渣与天然沸石粉，或硅粉。可单独添加或同时并用，目的在于改善混凝土拌和物的流变性能，提高混凝土强度和耐久性。

2.6 配合比设计

高性能混凝土配合比设计目标首先是高耐久性，并兼顾工作性与强度。为此，世界各国学者均提出了各自的有关高性能混凝土配合比设计方法。如法国路桥实验中心建议的有关高性能混凝土设计方法；日本阿部道彦采用的高性能混凝土配合比计算方法等，基于最大密实度理论而提出的高性能混凝土配合比设计方法。高性能混凝土对原材料质量及配合比参数变化都较敏感，故配合比计算的精确度要求较高，为此，世界各国学者研究了高性能混凝土配合比设计的计算机化，例如清华大学博士研究生王德怀进行的“高性能混凝土配合比设计与质量控制的计算机化”课题研究；法国路桥实验中心提出的优化高性能混凝土配合比设计的RENE―LCPCTM软件等。

高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。用于桥梁尤其是大跨度桥梁的高性能混凝土应满足：(1)水胶比≤0.4，(2)强度≥41.4MPa，(3)低徐变率。

3.高性能混凝土在桥梁工程中的应用

高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和大跨度桥梁的建造，包括大跨度桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下长寿命、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用，延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土，而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土，设计寿命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇，成为特殊的掺和材料，使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工，直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定，还能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：①跨径更长；②主梁间距更大；③构件更薄；④耐久性增强；⑤力学性能加强。

4.高性能混凝土的施工要点（下转第142页）

（上接第91页）高性能混凝土由于水胶比低、掺合料用量大、聚羧酸系高效减水剂对用水量相对敏感,所以,在拌制混凝土前应将砂、石翻拌均匀,准确测定其含水率,按照配合比准确计量,保证搅拌时间在3～5min；采用泵送法施工时,高性能混凝土拌合物的坍落度宜控制在(200士20)mm,坍落扩展度宜控制在(500士50)mm,倒坍落度筒流出时间在10～25s为宜；浇捣时间以工艺试验结果确定；对浇筑成型后的混凝土立即进行遮盖养护,遮阳防风、保温、保湿,湿养护至少7d以上；拆模时控制内外温差不大于15℃,以避免混凝土开裂。

5.结语

高性能混凝土以其优异的性能使得普通混凝土向高性能混凝土发展成为必然趋势。高性能混凝土是混凝土技术进步的标志。我国在发展高性能混凝土方面才刚刚起步，需要科研、教学、设计、施工部门携手协作，共同促进高性能混凝土的发展。[科]

【参考文献】

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关键词:高性能混凝土;概念;开裂;收缩

建筑技术发展到今天,对混凝土提出了更高要求,特别是一些施工难度大、环境恶劣、维修工作困难而混凝土质量要求又高的工程,仅仅依靠提高强度是不够的,必须同等改善混凝土工作性能。为满足这些要求,混凝土必须向高性能方向发展。

1高性能混凝土的概念及特征

高性能混凝土(HPC)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用途要求,对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

我国著名混凝土科学家吴中伟院士将HPC定义为:在大幅

度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作、以耐久性为设计指标的新型高技术混凝土。并认为高性能混凝土适用于任何强度等级的混凝土。提出HPC内部结构具有以下特点:①孔隙率很低,基本上不存在>100 nm的大孔;②水化物中Ca(OH)2减少,C-S-H和AFt增多;③未水化的颗粒多,未水化颗粒和矿物细掺料等各级中心质增多;④界面厚度小,孔隙率低、Ca(OH)2数量减少,且取向程度下降,水化物结晶颗粒尺寸减少,更接近水泥石本体水化的分布。

具有这样微结构的混凝土,必然会有密实度大、干燥收缩小、抗化学腐蚀性强等性质。与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下独特的性能:

(1)高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。

(2)高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物应具有较高的流动性,混凝土在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

(3)高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特护工程的特殊部位,控制结构设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。

(4)高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。

概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限,降低工程造价。

2高性能混凝土的使用范围

高性能混凝土在房屋建筑和一般构筑物中的应用主要有:

(1)高层建筑中采用高性能混凝土有利于统一柱子尺寸和模板规格,方便施工,并可利用高性能混凝土的早强特点加快施工进度。密度变小,弹性模量高,提高结构刚度,这对于高层建筑来说是非常重要的。

(2)采用高性能混凝土可以显著降低结构的重量,显著提高受弯构件刚度,在预应力结构中则可施加更高的预应力值,并可利用早强特点提高张拉。

(3)高性能混凝土具有较强的抵抗大气环境作用和化学物质侵蚀的能力以及耐磨能力,充分利用高性能混凝土具有耐久性的特性,广泛应用于露天工程或地下工程。

3高性能混凝土开裂问题研究

非荷载引起的混凝土开裂,主要是混凝土在约束条件下的收缩或局部的膨胀变形在内部产生应力超过抗力而造成的。早期的混凝土抗拉强度低,较大的变形受到约束时容易引起开裂,这取决于混凝土自身组成材料、配合比以及其所处环境和约束条件。下文主要分析收缩引起的混凝土的早期开裂问题。

3.1干燥收缩

干燥收缩是指混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩,它不同于干湿交替引起的可逆收缩。随着环境中相对湿度的降低,水泥浆体的干缩增大。在大多数土木工程中,混凝土不会连续暴露在使水泥浆体中C—S—H失去结构水的相对湿度下,故引起收缩的主要原因是失去毛细孔和凝胶孔的吸附水。计算完全干燥的纯水泥浆体收缩量为10 000×10-6;LeeFM实测数值达4 000×10-6。混凝土的干缩是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土中呈现湿度梯度,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力内部混凝土承受压力;当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时,混凝土便产生裂缝。另外,水泥石也会由于集料的限制作用而出现裂纹。在约束条件下,混凝土收缩时,混凝土中产生拉应力,如果该拉应力大于其最大抗拉强度时,便产生裂缝。这种现象在混凝土刚拆模后表现尤为明显,这时混凝土的强度很低,干缩却非常大,同时由于混凝土拆模后和空气接触使周围空气温度上升,由此导致周围空气的湿度降低,进一步加大了混凝土干缩。

3.2化学收缩

水泥水化后,固相体积增加,但水泥体系的绝对体积减小。所有的胶凝材料在水化后都有这个减缩作用,大部分硅酸盐水泥在水化后体积总减少量为7 %～9 %。在硬化前,所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间,使水泥密实,而宏观体积减缩;在硬化后,则宏观体积不变而水泥——水体积减缩后形成内部孔隙。因此,这种化学减缩在硬化前不影响硬化混凝土的性质。化学减缩和水泥的组成有关。化学收缩和水化程度成正比,HPC存在大量未水化水泥颗粒,尽管其单位体积胶凝材料用量较大,其化学收缩和普通混凝土相比仍然较小。但如掺用活性很高的矿物掺和料如硅灰或超细矿渣,则化学收缩会在一定范围内随其掺量的增加而增加。

3.3塑性收缩

塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,是指塑性阶段混凝土由于表面失水速率大于泌水速率而产生的收缩,多见于道路、地坪、楼板等大面积的工程,以夏季有风的情况下施工最为普遍。混凝土在新拌的状态下,拌和物中颗粒间充满水,如果养护不足,表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时,则会造成毛细管中产生负压,使浆体产生塑性收缩。塑性收缩常伴随着不可见裂缝的发展。

HPC的水灰比低,自由水分少,辅助胶凝材料对水有更高的敏感性,在上述工程中容易发生塑性收缩而引起的表面开裂。影响塑性收缩开裂的外部因素是风速、环境温度、凝结时间和相对湿度等,内部因素是水灰比、辅助胶凝材料、浆集比、混凝土的温度;延缓混凝土凝结速率等措施都能控制塑性收缩,最有效的方法是终凝前(开始常规养护)保持混凝土表面的湿润,如在表面覆盖塑料薄膜、喷洒养护剂等。