浅谈高性能混凝土

浅谈高性能混凝土

孙祺深

大连市育明高级中学辽宁大连116000

摘要：混凝土作为工程中的重要工程材料，广泛应用于各类工程中。随着经济的发展以及技术的进步，高性能混凝土以其高强度、高耐久性、高体积稳定性以及可加工性强等优势，已经被广泛应用于特大桥梁、高层建筑、军事设施等重大项目中。本文从高性能混凝土的概念出发，以期对高性能混凝土的特性及其应用进行探讨。

关键词：高性能混凝土；应用；特性

混凝土从产生之日起，至今已有100多年的历史。20世纪以来，混凝土已经成为房屋建筑、桥梁工程、水利工程等的首选材料。混凝土作为土木工程的人造材料，用量巨大。随着我国城市化进程的不断加快，混凝土用量快速增加，据有关部门统计，当今时代下我国每年混凝土用量大约109m?[1]。进入21世纪以来，随着科学技术的不断进步，一种新型的混凝土出现，即高性能混凝土。高性能混凝土以其高强度、高耐久性、高体积稳定性以及可加工性强等优势必将占领未来的建筑材料市场。

一、高性能混凝土的概念

自1824年取得了波特兰水泥的专利之后，100年多来，混凝土技术经历了许多重大的变革，先后发明了预应力钢筋混凝土技术、外加剂应用技术和水泥基材料的复合化技术，水泥与水泥基材料的总的发展趋向是不断提高强度，这是由于使用部门不断提高强度的要求所致。到80年代前后，混凝土耐久性问题愈来愈尖锐。因混凝土材质劣化和环境等因素的侵蚀作用，常出现混凝土建筑物破坏失效甚至崩塌等事故造成巨大损失。有鉴于此，加上施工能耗、劳动与环境保护，尤其是均匀性对工程安全所具有的极端重要性，因此对混凝土的工作性提出了愈来愈高的要求。传统单一高强化的主流思想受到批判，高性能混凝土逐渐成为合理的、科学的发展路线。高性能混凝土已成为当前的完善混凝土，但它也还不是理想混凝土或理想的水泥基复合材料。

高性能混凝土这种新型混凝土是在20世纪80年代末90年代初才出现的。高性能混凝土名词的出现至今也只有10年，不同国家、不同学者依照各自的认识、实践、应用范围和目的要求的差异，对高性能混凝土有不同的定义和解释，例如：1990年5月美国标准与技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）就提出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构[2]。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定位为耐久性和可持续发展要求的并适合工业化生产与施工的混凝土。

二、高性能混凝土的特性

1、高耐久性

高耐久性是高性能混凝土的重要特性之一。混凝土的耐久性主要取决于其抗渗性，抗渗性取决于混凝土中的水泥石密实度。由于高性能混凝土中掺加了水胶比较低的高效减水剂，水泥水化后因其内部不含有多余的毛细水，加之内部空隙细化，使得总的孔隙率降低，从而提高了高性能混凝土的抗渗性。同时，高性能混凝土中加入了矿物质超细粉，一方面提高了混凝土的早期抗裂性能，另一方面缩小了水泥与骨料之间的孔隙，从而有效改善了水泥的孔结构。高性能混凝土掺入高效减水剂和矿物质超细粉后，高性能混凝土的耐久性得到了显著地提高。

2、高强度性

混凝土作为一种非均匀质材料，强度受诸多因素的影响。水与灰的比例是影响混凝土强度的主要因素，随着高性能混凝土中水灰比的降低，其强度必然增大。同时，受高性能混凝土中高效减水剂的影响，使得其混凝土的用水量大大减少，从而使得混凝土的强度增加。高性能混凝土的抗压强度已经超过200MPa，其抗拉强度与抗压强度值明显高于高强混凝土。

3、高工作性

高工作性是高性能混凝土的又一重要特性。高性能混凝土在成型过程中能够实现不离析、不分层、易充满模型等目的。同时，高性能混凝土在工程施工过程中能够做到自流平，而且塌落度损失小。这种优良的工作性能不仅能够保证施工时混凝土的质量均匀，还能提高施工效率。据国外的相关报道表明，粉煤灰会对高性能混凝土的工作性产生一定影响，粉煤灰掺量在40%范围之内，随着其掺量的增加其流动性也会增加，从而增加高性能混凝土的工作性。

4、高体积稳定性

一般的普通混凝土的弹性模量只有20-25Pa，而材料配合比适中的高性能混凝土的弹性模量只有40-50GPa。高性能混凝土不仅具有低收缩的优点，还具有低温度变形的优点，这样可以使得混凝土在硬化早期具有较低的水化热，而且让其在硬化后期的收缩变形降低，从而大大提高高性能混凝土的体积稳定性。

三、高性能混凝土的现实应用

高性能混凝土是混凝土技术长期实践的结果，以其耐久性好、安全使用期长、低能耗、操作方便、高强的优点，使其的适用性不断扩大。我国目前已开始投资建设高速铁路，为保证高速铁路混凝土结构满足耐久、高强的要求，今后的高速铁路建设中将广泛使用高性能混凝土。高性能混凝土正逐渐成为合理的、科学的发展路线。此外，特大的桥梁、水利、港口等工程中也必将会应用高性能混凝土。

结束语：

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有诸多优势。随着经济水平的提高，施工技术的不断进步，高性能混凝土必将得到广泛应用。尤其是绿色高性能混凝土更是今后的研究重点，更值得推广与应用。

参考文献：

[1]肖建庄，王军龙，孙振平，等.再生粗集料在水泥混凝土路面中的应用研究[J].公路交通科技，2005(9):52－55．

[2]任准，周文军.高性能混凝土的特性及其研究应用概况[J].新型材料，2010(3):36-37.