高强高性能混凝土

一、前言

1824年，波特兰水泥发明，到目前混凝土材料已有近200年的历史，且混凝土也有了很大的发展，由普通混凝土向高性能混凝土发展。自20世纪以来，混凝土就己成为房屋建筑、桥梁、水利、公路等现代工程结构首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。进入21世纪以来，随着科学技术的快速发展，一种种新型混凝土不断出现。作为最主要的建筑结构材料，混凝土本身必须具有高强度、高工作性、高耐久性等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土的发展方向。

我国自从 1979年在湘桂铁路红水河斜拉桥的预应力箱梁中首次采用泵送

C60 混凝土以来，现代高性能混凝土在我国的应用已走过了30余年。现在，像北京、广州、上海、深圳等大城市已供应C80级别的预拌混凝土，C50～C60级高性能混凝土已在许多建筑和桥梁中得到应用，近年建成的大型桥梁的混凝土主体构件如主梁、刚架或索塔等，多数都采用了高性能混凝土。

二、高性能混凝土的概念

《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）规定强度等级不低于C60级别的混凝土称为高强混凝土。它采用高性能的外加剂,如高效减水剂或者高性能引气剂、其它特种外加剂和掺入足够的超细活性混合材料，如:超细磨粉煤灰、磨细矿粉、优质粉煤灰等达到低水胶比，并具有耐久性、体积稳定性和经济合理性等性能的新型混凝土。高性能混凝土以耐久性作为主要设计指标，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予以保证。

三、高性能混凝土的特性

(1) 高强度。由于高性能混凝土的强度高、弹模高，可以利用这一特性大幅度的减少高层和超高建筑物纵向受力结构的截面尺寸，扩大建筑使用面积，

很大程度上改善了建筑物的使用功能;另外由于结构截面尺寸的减小，大大减少了建筑物结构的自重，从而解决了建筑物的结构自重占主要因素的问题。不仅

如此，由于混凝土强度的提高，还能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。

(2) 耐久性。高效减水剂和超细磨粉煤灰、磨细矿粉、优质粉煤灰等的配

合使用，能有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，并且能够使混凝土结

构安全可靠地工作50～100年以上，这是高性能混凝土应用的主要目的。

(3) 稳定性。由于高性能混凝土的强度高，变形很，所以混凝土的钢度大

大增加，减少了混凝土预应力的损失。因此，高性能混凝土能适应现代化建筑

结构大跨度、超高层和承受恶劣等环境条件。

(4)工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，高性能混凝土的坍落度控制功能很好，在振捣过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同的振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混

凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少会产生离析的现象。

(5)经济性。高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间；高性能混凝土良好的耐久性和稳定性可以减少结构的维修费用，延长

结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土良好的工作性可以减少

工人工作强度，加快施工速度，减少成本。

四、高性能混凝土原材料及其选用

1、骨料

高性能混凝土的骨料选择，对于保证高性能混凝土的物理力学性能和长期

耐久性至关重要，清华大学混凝土专家冯乃谦认为，要选择适宜的骨料配置高

性能混凝土，必须注意骨料的品种、表观密度、吸水率、粗骨料强度、粗骨料

最大粒径、粗骨料级配、浆骨比、砂率和碱活性组分含量等指标。

在混凝土中，骨料具有重要的技术作用和经济作用，正确的选择骨料的品种，是配制高性能混凝土的基础。在普通混凝土中，一般骨料的强度高于混凝土的3～4倍，虽然骨料不同，但混凝土的抗压强度差别很小；但在高性能混凝

土中，随着混凝土强度的提高，骨料的差别对混凝土的抗压强度影响很大，甚至骨料的粒径、粒形、表面状况、级配及最佳砂率、骨灰比都会成为影响高性能混凝土强度的因素。对于高性能混凝土来说，骨料的选择应考虑以下问题：

(1) 级配要好：混凝土骨料，既要求级配合格，也要粒径粗细、大小适中。空隙率尽可能低，这样当达到相同流动性时，水泥浆的用量低，混凝土的自收缩变形低，水化热低，体积稳定性好，对强度耐久性有利。

(2) 物理性能好：骨料的表观密度和堆积密度要大、吸水率要低，表面要粗糙、粒径好。表观密度>2.65,堆积密度>1450kg/m3,这样可以降低骨料的空隙率，降低水泥浆用量，有利于流动性，耐久性和强度。吸水率<1.0%，说明岩石比较致密，稳定性好。

(3) 力学性能：不含有软弱颗粒的骨料或风化骨料。岩石抗压强度应为混凝土强度的1.5倍以上。骨料弹性模量越大，混凝土的弹性模量也相应增大。

(4) 化学性能：骨料应是无碱活性骨料，避免高性能混凝土中发生碱-骨料反应。不含泥块且含泥量<1.0%；不含有机物、硫化物和硫酸盐等杂质。

2、水

混凝土拌合用水是在混凝土搅拌时，加入其中赋予混凝土流动性，和水泥发生水化反应，使混凝土凝结、硬化及满足其强度发展。拌合用水对拌合料的性能、混凝土的凝结、硬化、强度发展、体积变化以及工作度等方面都有很大影响。

拌制或养护混凝土的用水，不能含有对混凝土中钢筋产生有害影响的物质。通常使用清洁的能饮用的河水、井水、自来水、湖水及溪涧水(pH值不得小于4)等。但沼泽水、工厂废水以及含矿物质较多的硬质水则不得使用；水中含有脂肪、糖类、酸类等有害物质时则应禁止使用。

《混凝土拌合用水标准》(JGJ63-2006)对混凝土拌合水有如下技术要求：

(1)对凝结时间的影响；用被检验水和生活用水，进行水泥凝结时间试验。两者的初凝和终凝时间差不得大于30min，而且要符合水泥国家标准的规定。

(2)对抗压强度的影响；被检验水样应与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验，被检验水样配制的水泥胶砂3d和28d强度不应低于饮用水配制的水泥胶砂

3d和28d强度的90％。