高性能混凝土的研究与发展现状

高性能混凝土的研究与发展现状

何波

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摘　要

随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何在保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。尤其是近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。

关 键 词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性

1  绪论

高性能混凝土（HPC）是一种新的混凝土概念，基于20世纪80年代末和90年代初期一些工业化国家的混凝土结构的耐久性，是最重要的耐久性设计指标。可以为基础设施工程提供超过100年的使用寿命。从技术角度来看，高性能混凝土因其高耐久性，高加工性，高强度和高体积稳定性等诸多特性而广泛应用于桥梁，摩天大楼和港口建筑等重要工程中。从经济效率的角度来看，HPC能够长时间保持，能够有效抵御因环境恶化和建筑物退化而导致的过早失效和退役，并延长安全寿命，从而有效节省资金。从可持续发展的角度来看，HPC的节省材料比普通混凝土的更好：它可以有效通过生产和原材料的提取和所造成的砂石开采和资源稀缺程度的成本上升削弱了生态环境的恶化。因此，高性能混凝土的发展是工业和社会发展到一个时代的需求。

2高性能混凝土的性能研究和应用分析

2.1  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。不同国家、不同学者按照各自的认识、实践、应用范围和目的要求，对高性能混凝土给出了不同的定义和解释。

2.2  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：

2.2.1  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工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

2.2.2  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。

2.2.3  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。

2.2.4  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。

2.2.5  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满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

2.3  当前高性能混凝土应用中存在的问题

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。

3结论

本文探讨了高性能混凝土配合比设计的基本要求和技术途径，主要从原材料的选择、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。

参考文献

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[2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，2015

[3]丁大钧.高性能混凝土及其在工程中的应用[M].北京:机械工业出版社，2016

[4]俞瑞堂．高性能混凝土的发展与展望[M]．水利水电工程设计，2015