关于高性能混凝土的认识

关于高性能混凝土的认识

12级结构工程苏文虎12012130592

【摘要】本文对高性能混凝土的发展现状作了简要介绍，对其面临的问题，施工以及未来的展望做了简单阐述。高性能混凝土是以可持续发展和耐久性为基本要求并适合工业化生产施工的混凝土，代表着混凝土技术的发展方向。

关键词：高性能混凝土研究耐久性

一、高强与高性能混凝土的发展现状

高性能混凝土(High Performance Concrete)一词的提出还只是近些年左右的事，现已成为一种时髦风靡国际土木工程界而广被接受和引用，尽管什么是高性能混凝土至今有着不同的解释和理解。高性能混凝土之所以成为当前土建领域发展研究的热点以及这一名词的提出，显然与傲界对混凝土耐久性的需求以及人类日益关心的可持续发展最为密切相关。混凝土用的是人造材料，必须将它的生产和使用放到保护环境和可持续发展的高度上加以考虑，这也许正是高性能混凝土倍受人们重视的关键所在。因此，可以将高性能混凝土视为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。传统的混凝土是从上世纪末开始推广的，它为二十世纪的人类文明和建设作出了无可估量的贡献，而高性能混凝土在本世纪末的出现则适应了人们吏大规模建设和保护环境的需要。这种混凝土可为基础设施工程提供100到200年甚至更长的使用寿命，更适合仁业化、自动化生产，而且适合今后大规模开发海洋的需要。或许，我们正处在从传统混凝开始向高性能混凝土过渡的年代，下世纪的混凝土将是高性能混凝土。

不同的工程对象对混凝土的工作度与强度有不同的要求。就混凝土拌料而言，高流动度、高可泵性应是多数高性能混凝土必需达到的基本要求以满足工业化预拌生产和泵送施工的需要；但是也应有例外，比如用于道路的高性能混凝土就不能是高流态混凝土。同样，需要很高强度混凝土的工程结构在数量上并不是很多，也不是在所有场合下都能通过提高强度来有效降低结构混凝土的用量，所以将强度虽然稍低但仍具优良耐久性和工作度的混凝土排除在高性能混凝土之外是不合适的。

与传统混凝土相比，高性能混凝土在配比上的特点应是低用水量、较低的水泥用量，并以化学外加剂与矿物细掺料作为水泥、水、砂、石之外的必需的基本组分。由于水胶比低，耐久性才有保证，而且强度也不可能过低。低水灰比的大掺量粉煤灰混凝土可以是耐久性很好的高性能混凝上，虽然其强度往往达不到高强的程度。

二、高性能混凝土的耐久性研究

混凝土耐久性指混凝土在使用过程中抗大气环境作用的能力。关于耐久性研究的内容通常包括研究混凝土抗化学侵蚀性、碱骨料反应、冻融循环性能、抗氯离子渗透性或钢筋锈蚀等方面，如果从材料结构与性能关系的角度来看，高性能混凝土的耐久性研究内容还包括组成材料配合比对耐久性的影响研究和水泥基材料的物理化学变化研究等。

混凝土配合比直接关系到混凝土耐久性，控制混凝土单方用水量、降低混凝土的水胶比是提高混凝土耐久性最重要的途径。高性能混凝土的水胶比很低，掺和料用量大，故其耐久性比普通混凝土高。在我国，可以选用的非萘系新型高性能减水剂品种很少，免振捣自密实混凝土的单方用水量偏高，对C100 以上的高性能混凝土研究与应用也较少，混凝土配合比还需要进一步研究。

低水灰比的水泥基材料物化性能研究包括研究高性能混凝土自收缩与自膨胀问题，这是与混凝土耐久性有关的课题。在水化凝结硬化初期，高性能混凝土内部大量未水化的水泥吸收毛细管中的水分，进一步水化使毛细管处于真空状态，导致水泥浆收缩。当混凝土的收缩应力大于抗拉强度时，混凝土表面开裂，即自收缩；混凝土硬化后，大量未水化水泥颗粒遇水后继续水化，产物使水泥石胀裂，即混凝土的自膨胀。研究主要通过研制收缩低减剂及密实剂来降低毛细孔内的表面张力，减小混凝土的收缩应力和提高混凝土抗渗透性，使其内部微孔处于缺水状态而不能继续水化。

我国在混凝土的碱骨料反应方面进行过大量的研究工作，其主要办法是尽量减小混凝土的碱含量和避免使用高活性骨料。另外，通过掺加复合矿物超细粉的办法来抑制碱骨料反应，这也是高性能混凝土耐久性研究的一项重要内容。

三、高性能混凝土发展中所面临的问题

（一）能不能对高性能混凝土下一个完整的定义

自从美国提出高性能混凝土这一概念来，如终没有一个统一的或者标准的定义。目前，不同的学者和技术人员，从混凝土性能的不同方面，给出了关于高性能混凝土的不同描述，因此，很难给高性能混凝土一个全面、准确、完整的定义。

（二）高性能混凝土是否一定要高强

冯乃谦在其专著《高性能混凝土》中开宗明义的指出:“高性能混凝土必须是高强的，因为一般情况下高强对耐久性有利。”吴中伟针对当时科研界过度追求高强度的趋向，及时提出“有人认为高强度必然高耐久性，这是不全面的，因为高强混凝土会带来不利于耐久性的因素……。高性能混凝土还应包括中等强度混凝土，如C30混凝土。”但黄士元认为把包括30 MPa的普通强度而耐久性好的混凝土也归入高性能混凝土范畴，则很难划分普通混凝土与高性能混凝土的差别，也难于与国际混凝土界沟通。因此，如何界定高性能混凝土，是需要混凝土界人士进一步探讨的问题。

（三）高性能混凝土是否一定要高工作性

高性能混凝土又被人们称为3高混凝土，其中一高就是高工作性。但是不是只有高工作性才是高性能混凝土呢?诚然混凝土拌合物的流动性从10年前普遍的70～90 mm发展到现在大量预拌混凝土的180～200 mm，甚至已经有自密实的混凝土的浇筑，这也是混凝土技术的一种进步；减轻了振捣的劳动量，推动了预拌混凝土的发展，并大大减少了“蜂窝”、“狗洞”等质量事故，提高了混凝土的匀质性。但高的工作性一般是在提高混凝土浆体含量的情况下产生的，浆体含量的提高也就意味着混凝土开裂的可能性增加，同时，高的流动性也将使混凝土浇筑时

容易振捣离析。因此，不能把流动性作为混凝土拌合物“高性能”的指标，而应当根据不同工程特点，注重拌合物的施工性能。坍落度的大小应服从于混凝土的匀质性和体积稳定性。

（四）高性能混凝土的开裂问题

高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普遍了。目前上海、北京、沈阳已能供应C80以上商品预拌混凝土，实际上我国部分地区的