高性能混凝土的发展和应用

高性能混凝土的发展和应用

李华叶

杭州华和建设股份有限公司浙江杭州311400

摘要：性能混凝土技术的不断发展与研发应用对工程建筑的质量、环境保护等方面都有极其重要的积极意义。虽然我国目前的高性能混凝土发展形势非常良好，但高性能混凝土还得经历一个认识和实践的工程来使自己广泛地应用于工程中。随着我国建筑基础建设的不断增强，高性能混凝土凭借其优良的特性必将成为新世纪的重要工程材料。性能混凝土将会越来越多的应用于工程中，从而取代普通混凝土，并且正符合时代的潮流向着绿色无污染材料的方向发展，凭借其优良的特性高性能混凝土必将成为我国近期混凝土的发展方向。

关键词：高性能；混凝土；发展

一、高性能混凝土的定义

高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，HPC）是一种全新的混凝土，是以混凝土的结构耐久性设计为基础，通过提高普通混凝土的性能并利用现代混凝土技术而生产出来的新型混凝土，于20世纪90年代初由一些发达国家所提出。高性能混凝土以结构耐久性为主要设计指标，并凭借其大量的优良特性，目前已在桥梁、海港建筑、高层建筑等重要工程中得到较多的应用。因其具有较高的耐久性能，所以可能将基础设施工程的使用寿命延长到100年。不仅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、环境条件的适应性、经济合理性等方面也产生了明显的效益。

二、高性能混凝土的性能

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：

1、耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，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。

2、工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，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，很少产生离析的现象。

3、力学性能。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。

4、体积稳定性。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。

5、经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久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；高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间；HPC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。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。

三、高性能混凝土的应用发展前景

随着现代混凝土的技术发展，混凝土中加入的各种化学外加剂的性能要求都发生了很大的变化，如：防水剂、泵送剂、防冻剂等。虽然现代混凝土的技术水平在不断的提高，而国内仍然大多使用的是萘系复合型的减水剂，使得混凝土坍落度损失的问题得不到根本性的解决，另外国内各地的原材料变化和技术水平差异较大，一般达不到技术要求。目前在国内达到C50及C80强度以上的高强高性能混凝土还没有完全的普及和推广使用，而普遍使用的中低强度等级的高性能混凝土在实际工程应用中还存在较多的问题，包括免振捣自密实混凝土。但在国外，尤其在一些发达国家，其免振捣自密实混凝土及高强高性能混凝土发展较为成熟，并已普遍应用与实际工程中。所以国内的高性能混凝土的研究和发展还存在非常大的空间。

众所周知，建筑物的建造会使用大量的自然能源和大量自然资源，并且会产生巨大的环境污染。并且随着我国政府对国内保护环境及节约能源的要求越来越高，建筑对环境产生的负面影响越来越受到社会的广泛关注。因此，高性能混凝土应该限制水泥用量来达到得混凝土的高性能，坚持可持续性的发展原则，达到建筑节能的目的。21世纪前后，吴中伟等提出了绿色混凝土的概念，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土（GHPC）。它是大量采用工业废渣细掺料，水泥用量降低30%－50%的低水泥用量生态混凝土。并且由于掺加了新型的高性能外加剂，大大增加了超细矿物掺合料的使用量，由此衍生出大掺量矿渣、大掺量粉煤灰等免振捣绿色高性能混凝土。绿色混凝土不仅大大节约了能源、减少了污染，而且具有更好的稳定性、耐久性。另外真正的绿色高性能混凝土必须使用绿色水泥，因为普通的水泥在生产中会高温煅烧钙质原料和硅质原料，消耗大量的能源并造成巨大的污染。如果用免烧水泥或者无熟料水泥配制生产出来的混凝土，不仅能大幅度降低能耗，还能达到节能的目的。吴中伟先生在高性能混凝土的基础上指出了三大要点：（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，既要满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。对绿色高性能混凝土的大力研究和应用，不仅可以对混凝土的发展起重要作用、促进建筑节能进程的目的，并为高性能混凝土提供了非常明确的发展方向。

结束语

我国实际工程中应用的混凝土强度较低，而混凝土的原材料用量较多。因此，提高材料的利用率，推广使用高性能混凝土的任务还很艰巨。与普通混凝土相比高性能混凝土具备诸多优势，推广使用高性能混凝土是我国混凝土领域发展趋势。随着我国经济水平的提高，施工技术的进步，高性能混凝土将会得到广泛应用。尤其是绿色高性能混凝土更是今后研究的重点，更值得推广应用。

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