高性能混凝土范文

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關鍵詞：高性能混凝土 應用 發展趨勢

High Performance Concrete

BaiYue

(Southwest JiaoTong university E’mei 614202)_

Abstract: This article informs you of High Performance Concrete’s application in Civil Engineering in recent years, and also lists a few examples to show the future tendency of concrete

Keywords: High Performance Concrete Application Future tendency

一、 什么是高性能混凝土

高性能混凝土HPC (High Performance Concrete)1990年由美國正式提出,它是一種新型高技術混凝土，它以耐久性為首要設計指標，工程技術界則將高性能混凝土總結為必須具備“三高一低”的特點即高工作性、高強度、高耐久性和低成本的混凝土。具體而言是指采用常規原材料和通用的混凝土制備工藝，制得具有高施工性、體積穩定性、較高的強度、并能保持其強度持續增長、高抗滲性，并最終會的高耐久性的混凝土。

二、 高性能混凝土的優點

HPC是一種以耐久性和可持續發展為基本要求并適合工業化生產施工的混凝土，它具有以下優點

1.高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可。

2.高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。這種優良的工作性能可以保證施工時混凝土的質量均勻,提高施工效率。

3.高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結構設計的不是混凝土的強度，而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應用的主要目的。

4.高性能混凝土具有較高的體積穩定性，即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形，硬化后期具有較小的收縮變形,不易產生施工裂縫。

三、 高性能混凝土實現的關鍵環節

1.選用低水化熱和含堿量偏低的水泥；

2.選用堅固性耐久、級配合格、粒形良好的骨料；

3.選用優質的礦物摻和料；

4.適量的引入氣體；

5.盡量降低拌合用水；

6.限制單方膠凝材料用量；

7.盡可能減少混凝土膠凝中的硅酸鹽水泥用量

四、高性能混凝土的工程應用

1988年東京大學土木系教授岡村甫和助手開始研究HPC的應用。最先采用HPC重要工程是當代最長的懸索橋一明石海峽大橋: 1998年4月5日，世界上目前最長的吊橋――日本明石海峽大橋正式通車。大橋坐落在日本神戶市與淡路島之間(東經134度59分，北緯34度36分），全長3911米，主橋墩跨度1991米。兩座主橋墩海拔297米，基礎直徑80米，水中部分高60米。大橋于1988年5月動工。1998年3月竣工。其基墩混凝土(50萬m³)要求高耐久性、高抗沖刷性與低升溫，而強度只要求20MPa。高性能混凝土在此巨大的土木工程中得到廣泛應用，這樣建成的大橋可以承受里氏8.5級強烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴風。1995年1月17日，日本坂神發生里氏7.2級大地震（震中距橋址才4公里），大橋附近的神戶市內5000人喪失，10萬幢房屋夷為平地，但該橋經受住了大自然的無情考驗，只是南岸的岸墩和錨錠裝置發生了輕微位移。

五、我國高性能混凝土的發展趨勢

隨著我國建筑事業的蓬勃發展, 建筑材料用量不斷增加, 尤其混凝土的用量每年均在15億立方米以上。如此龐大用量勢必導致混凝土的浪費并易造成一些工作質量問題, 同時還會污染環境, 這就需要發展高性能混凝土來緩解這一矛盾。另一方面, 高效預應力混凝土所用的高強低松馳鋼紋線已生產出來, 強度達到 , 并能大量供應, 而混凝土的技術發展水平與鋼材的發展水平還不相匹配。所以發展高性能混凝土是必然的趨勢。

其次，實現社會的可持續發展也是發展混凝土必須考慮的問題，人類已經進人21世紀，混凝土應該更多地摻加工業廢渣摻和料，更多地節約水泥，有更高的強度和耐久性。高性能混凝土將向綠色綠色混凝土發展。這樣，高性能混凝土(HPC)應該具有下列特征:(1)更多地節約熟料水泥，降低能耗與環境污染;(2)更多地摻加工業廢料為主的細摻料;(3)更大地發揮混凝土的高性能優勢，減少水泥與混凝土的用量。

高性能混凝土是混凝土技術進步的標志, 我國在發展高性能混凝土方面才剛剛起步，我國將繼續加強高性能混凝土的試驗研究工作,加強混凝土施工技術隊伍的建設，并帶領這些隊伍在發展高標號水泥、發展超細活性摻合料、發展高效化學外加劑、發展混凝土骨料工業和發展大摻量（指超細活化材料的摻量）的混凝土方面做出不斷的努力。

參考文獻：

[1] 張明證: 高性能混凝土的配制和應用.2003

[2] 黨偉 : 高性能高強混凝土的施工技術 . 2008

[3] 覃維: 混凝土技術發展的新領域. 2008

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【關鍵詞】高性能混凝土；高強度；高耐久性；高體積穩定性；高工藝性

一、前言

混凝土主要有兩個方面的性能,分別為新拌混凝土的施工性能和硬化混凝土的使用性能。因而對于高性能混凝土來說，它的性能一般情況下包括高流動性以及能夠長期使用的力學性能和耐久性能等兩個方面。在大幅度的提高普通混凝土性能的基礎上，采用現代混凝土技術制作而成的混凝土就是高性能混凝土。高性能混凝土作為一種新型高技術混凝土，它設計的主要指標是其耐久性，而適用性、施工性、強度、體積穩定性和經濟性等是主要考慮的幾個方面。

二、高性能混凝土的性能要求

從90年代以來，高性能混凝土在我國已經在大量工程項目中被采用。對于高性能混凝土的要求很多，除了強度要達到一定的要求，如50Mpa或60Mpa，還要滿足增加高尺寸穩定性(高彈模、低收縮、低溫度應變等)和高抗裂性等方面的要求。本文主要從高性能混凝土應該具備的高強度、高耐久性、高體積穩定性、高工藝性等性能做簡要分析研究。

1、高強度

高強度就是指混凝土所應該具有的滿足結構要求的強度值,通常情況下，并不是強度越高就代表混凝土的質量就越好。很多專家的觀點都認為高性能混凝土不一定是高強度的,但是高強度的混凝土一定是高性能混凝土。因此，高強度除了代表混凝土的強度等級外,還在一定程度上反映了混凝土的強度質量。而混凝土的強度質量就是不僅僅強調混凝土的強度等級,還應該達到強度具有較小的分散性,同時混凝土的韌性也非常好,后期強度增長要穩定等等，只利用超強度等級來滿足混凝土強度的設計等級的做法是極為不合理而且不科學的。總體來說，要重視混凝土強度的質量。提高混凝土的強度等級, 有利于節約原材料的使用量、同時提高結構的耐久性、還可以降低結構的自重等。如果混凝土的強度等級由C30 提高到C60,對受壓構件而言可以節約混凝土30%～40%,對受彎構件而言也可節約混凝土15%～20%。

2、高耐久性

對于混凝土的耐久性的分析可以從人為劣化和自然老化兩個方面來進行。人為劣化具體是指混凝土結構在使用過程中,由于生活、生產和管理等方面的一些客觀原因，可能會因為長久的沖刷和磨損而導致混凝土的使用功能降低的情況；可能因為不斷撞擊而產生損傷或裂縫而導致混凝土的結構強度的降低；可能因為油、堿、酸的等化學物質的腐蝕作用破壞了混凝土的內在結構；可能因為滲透和溫度等的自然作用使混凝土遭受了一些直接的損傷。自然老化具體是指混凝土在土壤、大氣以及水中, 隨著時間的推移而發生的性能方面的變化,例如日曬雨淋、干濕較替、氣溫變化、凍融循環等自然現象的作用,使混凝土產生剝落、裂縫、疏松等各種現象,從而使得混凝土的結構安全度嚴重降低；同時二氧化碳的侵入也將導致混凝土發生碳化現象,這便會造成混凝土對鋼筋的防銹保護方面的作用嚴重降低。

要對上述耐久性的問題進行解決,就需要從多個方面同時著手,例如可以提高混凝土的密實度和它的抗滲性能,或者延緩混凝土老化和劣化的進程;在混凝土中摻加一些防老化和劣化的材料, 從而提高其抗老化和劣化的能力;同時還可以多做一些維護保養工作,增長混凝土的使用壽命。另外,如果在施工的過程中出現用料不當,或者操作不慎的情況等也會對混凝土的耐久性產生不良影響，例如施工中使用活性堿骨料,由于水泥和外加劑的含堿量非常高高,會導致骨料產生堿骨料反應,嚴重破壞混凝土的內部結構;施工質量沒有得到保證, 混凝土強度遠遠達不到所規定的要求,甚至有些發生了裂縫等,致使鋼筋出現銹蝕現象,對整個結構的安全構成了威脅。綜上所述，在施工過程中進行材料的選用時要十分謹慎,在達到規范所規定要求的基礎上，嚴格按照配合比、運輸、攪拌、養護、支模等各個步驟進行,進而確保混凝土的耐久性符合要求。

3、高體積穩定性

混凝土的體積是否穩定，對整個結構的受力性能都會產生直接的影響。一般情況下，應該盡量提高混凝土的體積穩定性，從而保證整個結構的受力性能良好。通常而言，混凝土的體積穩定性可以分成三類,第一類是由于承受了荷載的作用致使混凝土發生了體積變形, 例如徐變變形和彈性變形等;第二類是混凝土在自身的凝結過程中發生了體積變形,統稱為收縮變形；第三類是混凝土受到溫度的影響例如高溫或者低溫等而發生了體積的變形,統稱為溫度變形。

如果混凝土發生了不均勻收縮的現象，就會在其結構內部產生一定的內應力,這便容易導致大大小小的裂縫出現,裂縫會使混凝土強度和耐久性都無法達到規定要求。混凝土發生收縮現象是由很多原因造成的，主要原因如下：第一，對于剛成型的混凝土，由于固體顆粒會不斷往下沉淀，混凝土表面會有水分浸出，這必然導致了其體積的縮小。第二，水泥與水發生水化的化學變化時，會出現體積縮小的現象。第三，對于凝固后的混凝土，其結構內部的水分會不斷蒸發，進而導致了體積縮小的現象。通過對以上造成混凝土收縮原因的歸納總結，可以看出在以后的施工過程中，為盡量避免嚴重發生收縮現象，應該從降低用水量和水泥漿用量等方面開始進行解決。還應該通過采用彈性模量高的集料來提高提高混凝土的彈性模量，防止其在受到力的作用后發生過大的彈性變形。

混凝土和普通結構的材料相同，在外界溫度發生變化時，會因為材料的熱脹冷縮而出現膨脹或收縮的現象，進而出現了體積變形，在這種情況下，如果混凝土承受了荷載作用就會因為結構內部內應力的產生而導致被破壞的后果。另外，在發生水化反應時，由于混凝土各個部分的溫差很大，也會有內應力進而出現裂縫現象。

混凝土形成過程中本身具有很多不得不關注的特性，所以在混凝土的設計和施工中，必須要進行全面考慮，綜合分析各種因素的可能會造成的影響，進而避免一些不良后果的產生。

4、高工藝性

保證混凝土質量的重要指標就是其工藝性能。只有具有了較好的工藝性能，混凝土才有可能滿足高強度、高耐久性和高體積穩定性等方面的要求。混凝土的工藝性能包含很多方面并且需要生產過程中的很多項指標來進行描述，目前，在國際上還沒有形成一個統一的關于混凝土高工藝性的標準。

三、總結

在目前情況下，除了混凝土的強度已經有了明確的標準外，其他幾個方面均沒有統一的定量要求。從各個方面來看，由于高性能混凝土所具有的種種優勢，混凝土未來的發展會逐步趨向于高性能混凝土的發展。對于高性能混凝土四個特征指標，可以在滿足具體工程要求的基礎上，由建設、設計和施工單位共同提出,進而改變目前對結構混凝土只提強度等級的要求。

參考文獻

[1]徐東方,姚民樂.高性能混凝土配合比研究[J].建材技術與應用.2005(6)

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關鍵詞：建筑 土木工程 高性能混凝土

近些年來，我國改革開放和現代化建設的步程日漸加快，建設規模也日益增大，工程質量與工程結構的耐久性越來越受到人們的廣泛關注。在眾多的土木工程建設中，混凝土是最主要的建筑結構工程材料，使用范圍之廣，應用之多也體現出了其不可替代性。當前，高性能混凝土得到了較為快速的發展并且逐漸運用到各種工程項目。

一、高性能混凝土產生的背景

我國目前正處在高速發展時期，每年的混凝土用量逾30億立方米，一批重點工程正在興建和籌劃，跨海跨江的大型橋梁、飛速建設的高速鐵路、大型飛機場等都要求混凝土有良好的耐久性能，確保重點工程混凝土的安全性和長壽命。混凝土結構耐久性是國際工程界關心的重大課題，全世界因為混凝土的耐久性造成的經濟和社會損失十分巨大。

當代大跨、高層、海洋、軍事工程結構的發展對混凝土提出的更高的要求；處在惡劣環境下既有建筑不斷劣化、退化導致過早失效、退役甚至出現惡性事故造成巨大損失的嚴重后果；原材料生產、開采造成的生態環境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴重影響進一步發展的嚴酷現實。這就要求混凝土不斷提高以耐久性為重點的各項性能，多使用天然材料及工業廢渣保護環境，走可持續發展的道路，高性能混凝土就是在這種背景下出現并逐步完善與發展的。

二、高性能混凝土的概念

高性能混凝土是近20余年發展起來的一種新型混凝土。高性能混凝土應該有高耐久性、工作性、各種力學性能、體積穩定性以及經濟合理性 。歐洲混凝土學會和國際預應力混凝土協會將HPC定義為水膠比低于0.40的混凝土；在日本，將高流態的自密實混凝土稱為HPC；中國土木工程學會高強與高性能混凝土委員會將HPC定義為以耐久性和可持續發展為基本要求并適合工業化生產與施工的混凝土。簡單地說，高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結構的使用年限，降低工程造價。

三、高性能混凝土發展和應用中所面臨的問題

在高性能混凝土的應用過程中也存在一些問題，在高性能混凝土的原材料方面，我國水泥質量不穩定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質量低劣，含泥量大，級配較差，細骨料細度模數不合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在高性能混凝土的施工過程中，施工人員的技術水平有限，養護措施不到位，使HPC的密實性和質量不穩定；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發與凝聚而產生的收縮，使混凝土表面產生裂縫，這對HPC的抗碳化、抗凍融循環作用以及抗氯離子擴散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長期處于水中時，水分通過微管擴散到內部，未水化的水泥粒子進一步水化，產生微膨脹也會使混凝土表面產生裂縫，為各種有害介質滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應的發生和鋼筋銹蝕創造可能；在高性能混凝土的設計方面，由于高性能混凝土的后期強度增長不及普通混凝土，而且脆性大，需要特別注意。同時，在高性能混凝土的研究方面，現在的研究以實驗室研究為主，但是實驗室的情況與實際工況相差較大，這不利于今后高性能混凝土的推廣應用。

四、高性能混凝土應用改善對策分析

1.混凝土的自收縮改善措施

近年來，國外許多學者發現高強混凝土、高性能混凝土存在早期收縮開裂的問題。其原因是由于在低水灰比或水膠比并摻入較多的具有相當活性的礦物細摻合料的混凝土中會產生自干燥從而引起混凝土的自收縮，使混凝土內部結構受到損傷而產生微裂縫。自收縮對混凝土內部結構中裂縫的產生和擴展造成的損傷是一個值得重視的問題。

由于硬化后高強或高性能混凝土的致密性高于普通混凝土，在減少了泌水的同時，也阻礙了外部養護水對混凝土的濕養護作用。因此，以適用于普通混凝土的傳統養護措施來改善此類混凝土的自干燥、自收縮并無明顯的效果。國內外學者曾提出一些技術措施如：摻入一定量的膨脹劑；以部分粉煤灰等量取代水泥；配以高彈性模量的纖維：選用高C2S和低C3A、C4AF的硅酸鹽水泥等等，對降低混凝土的自收縮都有一定的作用效果。最近，國外學者提出了采用圍水養護即在混凝土澆注后仍處于塑性狀態時，盡快地立即進行水霧養護，對減少或防止混凝土的自收縮具有較明顯的作用效果。

混凝土的自收縮一般發生在混凝土初凝之后。由于硬化后高強或高性能混凝土的致密性高于普通混凝土，在減少了泌水的同時，也阻礙了外部養護水對混凝土的濕養護作用。因此，以適用于普通混凝土的傳統養護措施來改善此類混凝土的自干燥、自收縮并無明顯的效果。國內外學者曾提出一些技術措施如：摻入一定量的膨脹劑；以部分粉煤灰等量取代水泥；配以高彈性模量的纖維：選用高C2S和低C3A、C4AF的硅酸鹽水泥等等，對降低混凝土的自收縮都有一定的效果。最近，國外學者提出了采用圍水養護即在混凝土澆注后仍處于塑性狀態時，盡快地立即進行水霧養護，對減少或防止混凝土的自收縮具有較明顯的效果。

2.高性能混凝土脆性改善措施

混凝土的脆性可以描述為混凝土無法防止的不穩定裂縫的擴展與增長。從混凝土承受軸向壓荷載作用下的應力-應變曲線中，峰值后下降曲線段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。眾多的試驗已表明，混凝土的強度愈高，其應力-應變曲線過峰值后的下降段曲線愈陡斜，意思就是該混凝土的脆性愈大。因此，高強混凝土的脆性已引起廣泛的重視，而高強的高性能混凝土也同樣呈較大的脆性。在高強度混凝土中的脆性破壞，其裂縫往往貫穿粗集料。由于高性能混凝土能提高集料與硬性水泥漿體的粘結，即改善了界面過渡區，也使脆性有所增大。中等強度的高性能混凝土，雖然脆性比高強混凝土有所降低，但是其脆性仍然是個問題。

混凝土脆性的增大會給工程結構特別是有抗震要求的工程結構帶來很大的危害。在高性能混凝土中摻加纖維是一種有效的措施。免振自密實混凝土是近十多年來由日本首先研究開發并付諸工程應用的一項近代混凝土技術。由于免振自密實混凝土在工程上應用可以取得提高混凝土質量、改善混凝土施工操作、養活施工噪音以及提高勞動生產率、加快施工進度降低工程費用等技術經濟效果，近年來世界各國對此給予很大的重視與關注。

五、高性能混凝土的未來

隨著高性能混凝土的開發和應用，建筑對生態環境產生的影響正引起社會的關注。建筑物在建造和運行的過程中需消耗大量的自然資源和能源，并對環境產生不同程度的影響。高性能混凝土的未來會隨著科學技術的發展和社會的進步，逐漸形成用途多元化的發展方向。其中綠色混凝土、生態混凝土、導電混凝土、功能混凝土、智能混凝土等就是未來混凝土的主要發展方向。大力開展綠色高性能混凝土的研究和應用高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優良性能，對混凝土的發展將起重要作用，并為HPC的發展指明了非常明確的方向。

參考文獻:

[1] 馮乃謙.高性能混凝土[M].北京:中國建筑工業出版社，1996

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關鍵詞：混凝土；耐久性；控制

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A

混凝土的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結構的安全性，而且更多地體現在適用性上。高性能耐久混凝土作為一種客運專線海上橋梁主要建筑材料，它的質量好壞，直接影響結構物的安全壽命。在橋梁工程中，混凝土施工占有很大的比例。跨海大橋客運專線快速鐵路的出現使高性能耐久混凝土的質量控制尤為重要。混凝土質量優劣直接影響到橋梁的質量、安全和經濟使用壽命。

影響橋梁結構混凝土耐久性的因素很多，砼質量及其保護層是內在因素；環境與載荷作用則是外在因素。原材料質量，配合比設計，混凝土生產，混凝土成型及養護，裂縫缺陷修復。切實控制混凝土施工質量，進而保證在我國混凝土工程的質量，建設高質量的橋梁工程。

1 高性能耐久混凝土

1.1 高性能混凝土的特性

在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的新型高技術混凝土。針對不同的用途要求，有重點地予以保證：耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性、經濟性等。

1.1.1 自密實性

高性能混凝土的用水量較低，流動性好，抗離析性高，從而具有較優異的填充性。因此，配好恰當的大流動性高性能混凝土有較好的自密實性。

1.1.2 體積穩定性

高性能混凝土的體積穩定性較高，表現為具有高彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形。普通混凝土的彈性模量為20～25GPa，采用適宜的材料與配合比的高性能混凝土，其彈性模可達40～45GPa。采用高彈性模量、高強度的粗集料并降低混凝土中水泥漿體的含量，選用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天齡期的干縮值低于0.04%。

1.1.3 強度

高性能混凝土的抗壓強度已超過200MPa。目前，28d平均強度介于100～120MPa的高性能混凝土，已在工程中應用。高性能混凝土抗拉強度與抗壓強度值比高強混凝土有明顯增加，高性能混凝土的早期強度發展加快，而后期強度的增長率卻低于普通強度混凝土。

1.1.4 水化熱

由于高性能混凝土的水灰比較低，會較早的終止水化反應，因此，水化熱相應的降低。

1.1.5 收縮和徐變

高性能混凝土的總收縮量與其強度成反比，強度越高總收縮量越小。但高性能混凝土的早期收縮率，隨著早期強度的提高而增大。相對濕度和環境溫度，仍然是影響高性能混凝土收縮性能的兩個主要因素。

1.1.6 耐久性

高性能混凝土除通常的抗凍性、抗滲性明顯高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ滲透率，明顯低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有較高的密實性和抗滲性，因此，其抗化學腐蝕性能顯著優于普通強度混凝土。

1.2 高性能耐久混凝土質量控制

高性能耐久混凝土是由水泥、礦物質混合材料、集料、水、化學外加劑，按比例配合，經過均勻拌制，振搗密實成型及養護硬化而成的人工石材。影響混凝土抗壓強度的有水泥強度，水泥水化硅酸鈣凝膠對混凝土中砂石集料等起膠結作用，并填充其間孔隙。S95礦粉可以等量替代水泥，提高混凝土的和易性、耐久性強度、降低成本。集料混凝土中集料體積大約占混凝土體積的3/4，由于所占的體積相當大，所以集料的質量對混凝土的技術性能和生產成本均產生一定的影響，集料起骨架及填充作用，近年研究還表明，在集料和水泥漿的交界面附近，存在一個過度區，區內水化產物的形性、排列、濃度不同于過度區外，尤其是孔縫的大量存在，使過度區成為混凝土中的薄弱環節，是裂縫的多發區，也是水或諸多破壞因素進入混凝土內部的通道。制作均勻優質的混凝土，尤其是高性能耐久性的混凝土，不僅要選用堅硬潔凈的集料，對于集料的強度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質的含量、吸水率吸附性等，都應有一定的要求。細集料砂材質的好壞，對C50以上混凝土的拌和物和易性的影響比粗集料要大。優先選取級配良好的江砂或河砂。因為江砂或河砂比較干凈，含泥量少，砂中石英顆粒含量較多，級配一般都能符合要求。水是滿足水泥水化所需要的，超過水化需要的水主要是為了滿足工作性的需要。但超量的水，在混凝土內部卻留下了孔縫，使高性能耐久混凝土強度、密度和各種耐久性都受到不利影響。化學外加劑分散膠凝材料顆粒可降低用水量，增加可塑性。合理的配比可以降低造價，提高混凝土質量。相同配比相同施工條件下原材料的質量直接決定混凝土的好壞。

2 提高高性能混凝土耐久性的措施

2.1 增加鋼筋保護層的厚度

避免與環境中有害物質與載荷控制，與環境中的有害物質隔絕達到提高耐久性的作用。成型后進行防腐涂裝，從施工過程中控制混凝土耐久性。如有裂縫及時進行裂縫修補，預防鋼筋的銹蝕。常用的方法有環氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護層能長期保護鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，但涂料應是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細孔隙率大幅度降低。還可研究新技術，開發新產品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

2.2 防止混凝土產生龜裂

鋼筋混凝土無龜裂時，cl-離子以Hooke之擴散法則，從混凝土表面滲透至鋼筋表面需要100年。對于鋼筋混凝土結構，如果建在濕度較小的地區，混凝土即便存在一些小龜裂，對結構的耐久性影響也不會太大。但在南部沿海地區，如果O2，CO2，H2O等從龜裂處的裂縫進入，可以導致加速混凝土中性化及腐蝕，即鹽分比較容易進入鋼筋表面，將鋼筋表面的鈍態皮膜破壞且加劇腐蝕，嚴重降低結構的耐久年限，因此必須設法避免混凝土表面龜裂的產生。

近年來大直徑鋼筋應用越來越多，采用大直徑鋼筋時由于對于混凝土干燥收縮拘束增大，內部易產生微細龜裂，同時由于混凝土介面增大易產生泌水，且易產生孔隙，降低其抗蝕性。因此設計時應考慮配合鋼筋直徑比以決定鋼筋保護層厚度。

2.3 防止混凝土的凍融破壞

防止混凝土的凍融破壞。混凝土的組成、配合比、養護條件和密實度決定了其在飽水狀態下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數。一般引氣量4％-8％，同時，應避免采用吸水率較高的集料，加強排水以免混凝土結構被水飽和。在混凝土中摻加優質引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小W/C，從而保證混凝土強度不降低，甚至有所提高。

結語

混凝土結構的耐久性是一個涉及環境、材料、設計、施工等多種因素的復雜問題，要解決好這個問題需要進行多方面的工作。鋼筋混凝土結構耐久性應由正確的結構設計、材料選擇以及嚴格的施工質量來保證，同時應注意對其在使用階段實行必要的管理和維護。只有這樣，才能保證和提高混凝土結構的耐久性，才能保證我國建筑事業的可持續發展。

參考文獻

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總所周知，傳統意義上的混凝土通常是指以水泥為主要凝膠材料，伴有砂、石子、水，必要時摻入化學外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經過均勻攪拌、密實成型及養護硬化而成的人造石材。高性能混凝土這一說法最早是在上世紀90年代出現的，英文名稱HighPerformnaceConcerte簡稱HPC。其在原有傳統混凝土的基礎上加入了化學外添加劑和優質礦物摻合料。但是人們對其具體的定義卻一直未能給出一個準確的答案。上世紀90年代在Singapore召開了第一屆全球高性能混凝土國際研討會，在此次會議上眾多行業權威都一致認為高性能混凝土本身要有高質量和長耐久度的特點、特性。但是就針對上述這兩個特點、特性的具體的量化指標在此次國際研討會議上并未給出準確的答案。但是我們從現在國際研究者的研究方向以及相關研究成果和發表的文章方面可以看出對高性能混凝土的具體要求。現階段HPC的發展是在原有傳統混凝土的條件下，利用新技術、選用優質原材料，除原有材料外還要加入活性細摻料和高效外添加劑而形成的一種新型高性能混凝土。其具體的量化指標也會隨之產生。在實際的生產施工中，往往會根據不同的施工要求，會對高性能混凝土的某些方面進行有側重的突出，比如耐久性、實用性、強度性、施工性、穩定性、體積和成本控制方面。

2研究高性能混凝土在橋梁設計中應用的意義

隨著改革開放的快速發展，經濟發展的速度對交通運輸行業也有著越來越高的要求，未來路面混凝土發展的方向必然是耐久度、高強度、少維護。不斷提高路面表面的致密性、抗滲透性對此都是很重要的影響因素，而上述這一切目標都需要通過高性能混凝土來實現。

2．1高性能路面混凝土的強度

高性能路面的一個重要特性便是路面的抗承載能力，延長路面使用年限或者降低鋪設厚度以控制建造成本。具有這樣能力的唯有高性能混凝土可以達到上述要求，而且在應用于路面情況下，其具有高抗折強度。

2．2高性能路面混凝土的耐久性

另一方面鋪設路面時對高性能混凝土耐久度有很高的要求，而且要求其可以在極端天氣氣候和極端環境下能夠經受住長久的破壞，進而保證路面在設計時所要求的在設計使用年限內高性能混凝土可以正常工作。

2．3高性能路面混凝土的抗變形性質

干縮的路面很容易引起路面表面的收縮開裂，由于其表面積大，所以導致蒸發量也很大，因此造成養護成本很高，而高性能路面混凝土抗變形能力強。

3高性能混凝土的特性與普通混凝土相比

3．1使用礦物摻合料

高性能混凝土與普通混凝土相比，一般都會摻有礦物摻合料。常用的礦物摻合料有、硅粉、礦渣、粉煤灰。其中尤以硅粉可以提高混凝土的耐久性和強度效果最為明顯，這一結果是通過國內外眾多試驗及實際應用而得出的結論。從硅粉的理化性質來看，硅粉顆粒直徑很小是水泥的百分之一，且無定性、活性高，這樣的結構就具備了其可以填充在水泥顆粒之中。與此同時，硅粉還可以很大程度的提升混凝土的強度以及降低其滲透性，還可以與水泥水化時所產生的氫氧化鈣發生火山灰反應，即把氫氧化鈣轉化為凝膠。從硅粉可以提升耐久度的角度來看，摻混了硅粉的高性能混凝土可以使用在環境惡略的地方或者要求混凝土的強度等級在C80以上級別。礦渣摻混后可以極大的提升混凝土本身的強度，具有增強的效果。而粉煤灰摻混后可以起到物理減水的功效。礦渣和粉煤灰摻合料也會發生火山灰反應，可以部分降低混凝土本身的滲透性。但是有一點需要指出，那就是如果只摻混了這兩種摻合料則會降低早期的混凝土強度。如果三種摻混料同時進行按比例的摻混話則可以生產出既具有高強度又同時很耐久的高性能混凝土。由于上述特性三種摻合料而制成的高性能混凝土是在實際當中應用最為廣泛。

3．2低水膠比

若要制成上述的高性能混凝土，還要滿足一個前提條件，即水膠比。因為只有水膠比足夠低高性能的混凝土的滲透性以及孔隙率才可能盡可能的低。就目前現行的行業標準來看，水膠比只有高于0.45的才有可能在惡略的自然環境下有耐久性的可能性，實際的生產標準一般都執行水膠比在0.25－0.45之間。

3．3最大骨料粒徑小

造成高性能混凝土最大骨料粒徑最佳大小為10－20毫米之間，原因有2點。第一點是骨料粒徑保持在此范圍可以使得骨料與水泥漿的界面應力差變小，應力差的大小直接與裂縫產生有著直接的關系。第二點是由于巖石在被破碎的同時，也消除了內部的裂隙，因此相對較小的骨料顆粒的強度就要優于骨料顆粒大的。

3．4高效減水劑與水泥的相容性好

若要使得低水膠比和摻有硅粉的混凝土能夠具有高效的性能，那么就會必然的要求減水劑與水泥之間的相容度要高，而且減水劑也必須是要高效能的減水劑。

4高性能混凝土產生裂縫的原因

4．1干濕變形裂縫

當高效能混凝土中凝膠粒子表面的毛細管水及吸附水發生減少時，就會造成高性能混凝土的干濕度變化，進而會產生附加的應力，當這一附加應力超出高性能混凝土本身所能承受的抗拉強度時就會產生由干濕變化所引起的變形裂縫。

4．2塑性裂縫

行業內常稱之為龜裂，造成龜裂的原因主要是高性能混凝土的溫度與環境溫度之間存在很大的差異，或者是高性能混凝土長時間處于高溫狀態，同時環境氣候非常干燥時會出現這種情況。

4．3溫度裂縫

混凝土施工中，澆筑搗實后的混凝土，在早期凝結硬化階段，受到急劇升溫或急劇降溫，混凝土產生溫差變化。現在施工的高強度混凝土沒有采取測溫手段來掌握混凝土的中心溫度與環境溫度與混凝土表面溫度的溫差變化大小，而只是依靠混凝土強度來控制拆模時間，這樣很容易造成混凝土的溫差裂縫，影響混凝土的耐久性能。

4．4施工不當造成的裂縫

各種在施工過程不規范的操作、不規范的養護過程、不規范的澆筑操作等等均有可能引起高性能混凝土的裂縫。

4．5沉陷裂縫

在橋梁臺座設計時，地基承載力設計有偏差，造成地基在荷載的作用下承載力下降，或者橋梁臺座長時間受到水的浸泡也會使地基承載力下降，橋梁臺座中間地基沉陷，裂縫發生在梁體的中部，兩端沉陷裂縫會在距梁端的1/3－1/4范圍內。

5結語

篇6

關鍵詞：高性能混凝土；原材料；控制

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

近些年來隨著我國科技水平的發展和進步，高性能混凝土在高層建筑、道路、橋梁、港口等工程領域中的應用越來越多，對于高性能混凝土的要求也越來越高。高性能混凝土，簡稱HPC，是一種新型的高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性等性能極為重視。因此高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比，選用優質原材料，且必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑，因此高性能混凝土對水泥、粗細骨料、水、外加劑等原材料要求極高，必須加強對其原材料控制方面的研究。

原材料控制的有效措施

高性能混凝土的耐久性、強度、體積穩定性及勻質性等性能對原材料極為敏感，如果原材料控制不嚴格就可能導致混凝土的性能降低。本文從膠凝材料、集料、減水劑、拌合水、礦物質摻合物等角度分析了各種原材料對于高性能混凝土的重要性，探討了優化各種原材料控制的有效措施。

膠凝材料

膠凝材料又稱膠結料，是指通過物理、化學作用，能從漿體變成堅固的固體，并能膠結其他物料，形成有一定機械強度的復合固體物質。建筑工程中石灰、石膏、水泥、瀝青、天然或合成樹脂等均可用作膠凝材料，其中水泥強度較高，在空氣中和水中都能硬化，而且能將砂、石等材料牢固地膠結在一起，因此被選為高性能混凝土的重要膠凝材料。水泥在高性能混凝土中所占的材料比重雖然只為20%左右，但是其品質和性能對高性能混凝土質量影響至關重要，直接影響到混凝土的強度、耐久性、外觀質量等。

一般來說配制高性能混凝土時要選擇統一標號、質量波動小、安定性好、含堿量低、含鋁量低的水泥，不能一味追求高標號水泥，或過度重視水泥的早期強度，選擇高性能混凝土的水泥時應重點做好水泥堿含量的控制，使其不能大于0. 60 % ，避免因水泥的堿含量過高而引起高性能混凝土出現開裂現象。同時在水泥進場后，還要注意做好水泥的必留樣和檢測，并按照高性能混凝土配合比的要求做好水泥與外加劑的適應性及和易性試驗，只有水泥的各項指標合格后才能使用。

集料

集料分為粗集料和細集料兩類，其中粗集料是指粒徑大于4.75mm的碎石礫石或破碎礫石，細集料是指粒徑小于4.75mm的天然砂、人工砂。集料在高性能混凝土中所占比例最高，因此骨料的強度、顆粒形狀、顆粒級配、活性等性能直接影響到高性能混凝土的各項性能，因此集料是影響高性能混凝性能的關鍵性因素。

粗集料

一般來說高性能混凝土的粗集料盡量選擇非活性、高強度、無雜質、顆粒表面粗糙，顆粒形狀為球體或立方體，不能選擇顆粒形狀為針狀或片狀的粗集料，同時還要注意顆粒級配的控制，使其在高性能混凝土中能夠形成孔隙率低的密實集料骨架。對于高性能混凝土來說粗集料的最大粒徑不能過大，否則容易使石子和砂漿發生離析現象，導致高性能混凝土成型后勻質性較差，最大粒徑也不能過小，否則會增大砂漿的用量，水泥產生的水化熱增多，影響高性能混凝土的勻質性、力學性能、體積穩定性和耐久性等。

細集料

一般來說高性能混凝土的粗集料盡量選擇非活性、級配合理、質地均勻堅固、吸水率低、孔隙率小、細度適中的潔凈天然中粗河砂。細集料的細度模數應控制在2.7～3.7之間，當細度模數小于2.5時，拌制的混凝土拌和物太粘稠，施工中難于振搗，且由于砂細，在滿足相同和易性要求時，會增大水泥用量，這樣不僅增加了成本，還影響高性能混凝土的耐久性、收縮裂縫等技術性能；當細度模數大于3.3時，容易引起新拌混凝土在運輸澆筑過程中離析及保水性差，從而影響混凝土的內在質量與外觀質量。

減水劑

目前大多高性能混凝土的高性能都是通過減水劑實現的，通過有效利用減水劑可以在科學減少拌合水用量的情況下，控制混凝土塌落度，改善混凝土流動性，并降低水膠比，而且通過減水劑引氣作用產生的細小氣泡，可以提高混凝土的抗凍性、勻質性，降低沁水率等，因此減水劑對于高性能混凝土的性能至關重要。

一般來說在選擇高性能混凝土的減水劑時要通過試驗確定其摻加量和與水泥的相容性等性能，并合理的選擇后摻法或分批添加法。目前我國高性能混凝土中常用的減水劑為萘系高效減水劑與聚羧酸系高性能減水劑，這兩種減水劑雖然合成技術不一樣，其工作性能也有所差別。在高性能混凝土的拌制過程中要注意選擇與水泥適應性較好的減水劑，同時還要做好減水劑的留樣和檢測，避免因添加錯誤的減水劑而起到適得其反的作用。

礦物質摻合物

在高性能混凝土的拌制中，為了提高其強度、耐久性等性能，還需要摻加一定的礦物質拌合物，比如粉煤灰、礦粉等。礦物質拌合物由于顆粒細小，因此在高性能混凝土能夠發揮較強的微粒效應或火山灰反應，不僅可以起到減水、致密、作用和勻質作用，改善拌合物的流變性質、初始結構以及硬化后的多種性能，增加混凝土的密實性，還能夠降低其水化熱，進而提高混凝土的強度、耐久性等性能。

一般來說礦物質摻合物的添加主要注意控制其摻加量以及混凝土的水膠比。目前我國對于礦物質摻合物的添加還比較保守，比如粉煤灰在高性能混凝土中的摻加量只是取代了20 % 左右的混凝土，大量試驗結果表明，當粉煤灰摻加量較少時，其有效作用發揮不出來，從而不會有效提高高性能混凝土的強度、耐久性等性能。

拌合水

一般來說高性能混凝土的拌合水多為清潔的自來水或天然地表水、地下水以及適當處理的工業廢水等。拌合水在使用之前要測定其有機質含量、PH值、氯離子、硫酸鹽含量等，確保其PH值過低或硫酸、氯酸鹽含量過高而影響混凝土的和易性、耐久性以及凝結與硬化。

結束語

對于高性能混凝土來說，其原材料質量控制是其強度、耐久性等性能提高的關鍵，因此需要相關管理、技術人員嚴格按照國家相關規范標準，根據粗、細集料、膠凝材料、礦物質摻加物、減水劑以及拌合水的性能特征，合理確定其摻加量、級配比、強度、形狀等，確保各種原材料在高性能混凝土中能夠充分發揮各自優點，從而提高高性能混凝土的抗凍性、勻質性、強度、耐久性等性能。

參考文獻

[1] 陳海紅. 高性能混凝土原材料的質量控制. 漳州職業技術學院學報，2009，11（4）：12-13

篇7

【關鍵詞】高性能混凝土；耐久性；外加劑，摻合料

1.高性能混凝土及其實現途徑

混凝土的耐久性是其抵抗大氣影響、化學侵蝕和其他劣化過程而長期維持其性能的能力，包括抗滲性、抗凍性、抗沖刷性、抗侵蝕性、抗風化性以及耐磨性等各項性能。而在結構設計中，混凝土結構耐久性是指混凝土結構在自然環境、使用環境及材料內部因素的作用下，在設計要求的目標使用期內，不需要花費大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。混凝土在使用期間，會由于環境中的水、氣體及其中所含侵蝕性介質侵人，產生物理和化學反應而逐漸劣化。混凝土的耐久性實質上是抵抗這種劣化作用的能力。產生這種劣化作用的內部潛在因素是混凝土中的化學成分和結構，外部條件是環境中侵蝕性介質和水的存在。因此，混凝土的耐久性是相對于外部條件而言的。

實現混凝土的高性能化，一直是混凝土科學研究的最終目的。圖1給出了中低強混凝土高性能化的實現過程圖。由于混凝土的耐久性是相對于使用環境而言的，因此首先要根據混凝土的使用環境條件特點，提出相應的耐久性指標和抗裂性指標，并根據耐久性要求，對原材料進行優選和對配合比進行優化。原材料的優選和配合比的優化，以及良好的施工質量是混凝土實現高性能的保證。因此，中低強混凝土高性能化最關鍵的是原材料的控制和配合比的設計，特別是配合比設計不能以傳統的設計方法進行。

圖1 中低強混凝土高性能化實現過程

2.高性能混凝土原材料要求

中低強高性能混凝土原材料主要采用常規的原材料，因此不能對配制中低強混凝土用原材料提出太多的苛刻的要求，而應的、根據實際情況，對原材料提出關鍵性的技術要求，才具有實際意義。

2.1 水泥

除水泥標號外，水泥礦物組成和細度都對混凝土的性能有較大的影響。一般而言，配制高耐久混凝土不得使用立窯水泥，應避免使用早強、水化熱較高和高C3A含量的水泥，同時水泥中f-CaO，f-MgO，SO3和Cl-等有害成分應盡可能的少。由于混凝土耐久性的實現，必須有良好的施工質量為保證，這就要求所配制的混凝土要具有良好的施工和易性，因而水泥必須與所用高效減水劑應具有良好的適應性，使混凝土拌合物在滿足工作性條件下用水量盡可能的低，坍落度損失小。

2.2礦物摻合料

礦物摻合料是改善混凝土耐久性的關鍵因素之一。高性能混凝土要求以耐久性和抗裂性為主要設計指標的，而普通硅酸鹽水泥混凝土很難滿足要求，這是由于普通硅酸鹽水泥配制的混凝土早期水化熱較大，界面區的CH取向及其抗侵蝕性能差，這些弊端是硅酸鹽水泥混凝土自身難以克服的問題。而粉煤灰、礦渣微粉等礦物摻合料對混凝土工作性、力學性能及混凝土內部組成、結構的改善，大大改善了混凝土的耐久性，克服了硅酸鹽水泥混凝土存在的許多潛在的及現實的問題，因而這類能顯著改善混凝土耐久性和工作性的礦物摻合料成為了配制高耐久混凝土必不可少的組分。配制高性能混凝土宜采用優質的礦物摻合料，如粉煤灰一般采用I級灰，優質的礦物摻合料應具有明顯的減水增強作用。配制中低強高性能混凝土不建議采用硅灰作摻合料。

3.高性能混凝土配合比設計

3.1高性能混凝土配合比設計原則

高性能混凝土的關鍵是高耐久性，而高耐久混凝土的首要條件是抗裂性好和體積穩定性好。因此，高性能混凝土的特點是低滲透性（包括水密性和抗化學侵蝕性）、無龜裂性，內部結構的自愈性和長期強度緩慢持續發展。以耐久性和抗裂性為主的高性能混凝土配合比設計應考慮如下幾點：

（1）低用水量

系指在滿足工作性條件下盡量減少用水量。混凝土高拌和水量的后果是：抗壓和抗折強度降低、吸水率和滲透性增大、水密性降低、干縮裂縫出現的幾率加大、砂石與水泥石界面粘結力和鋼筋與砼握裹力減小、混凝土干濕體積變化率加大和抗風化能力降低。

（2）低水泥用量

系指滿足混凝土工作性和強度條件下盡量減小水泥用量，這是提高混凝土體積穩定性和抗裂性的一條重要措施。水泥化學反應表明，水泥和水的正效應是作為混凝土的活性組分，是粘結混凝土中砂石集料并形成整體強度的膠凝材料，但同時也是混凝土耐久性的主要劣化因子。

3.2配合比設計中的關鍵技術

3.2.1關于混凝土工作性

（1）流動性

流動性用坍落度表示，泵送混凝土屬于大流動性混凝土。出攪拌機的混凝土坍落度為T0，入泵混凝土坍落度為T1，則ΔT= T0- T1稱為坍落度損失。坍落度損失越小越好，一般需要控制1小時坍落度損失率不大于20%。

混凝土入泵坍落度與混凝土泵送高度有關（見表4-1），根據混凝土的入泵坍落度與坍落度損失，即可算出混凝土初始坍落度T0，即 T0= T1+ΔT。

（2）可泵性

可泵性表示混凝土易于泵送而不產生堵管或分層離析和泌水等性能，可泵性好的混凝土，不但混凝土原材料應滿足要求，流動性大，而且粘聚性、保水性好。常壓泌水率要小，壓力泌水值一般控制在40～130ml，以70～130ml為好。

3.2.2 關于配制強度

混凝土的抗壓強度，是結構混凝土最主要的指標，必須達到設計要求，混凝土強度等級保證率不低于95%。但混凝土抗壓強度也不宜過高，即超標太多。如超過設計強度3個等級以上，該混凝土不是最佳的混凝土，不僅增加了材料成本，而且還會使混凝土的膠凝材料用量過高，從而降低了混凝土的長期耐久性能。

3.2.3 關于混凝土耐久性

近年來人們對混凝土耐久性的認識日益提高，國外各標準中也均把耐久性列為混凝土的最重要指標，也就是說，不是對有特殊要求的混凝土才要考慮耐久性，而對應對所有混凝土都予以考慮。

4.小結

（1）不同的結構，不同的環境對混凝土的性能要求不同，混凝土表現出的耐久性也不同，混凝土的 高性能化是相對于一定的大氣環境、化學侵蝕條件而言的。并據此，針對目前高性能混凝土概念的混亂，對高性能混凝土進行了重新定義和界定。

篇8

關鍵詞：高性能混凝土；高效減水劑；骨料；質量控制

Abstract: With the development of modern engineering construction and science and technology, the application of high performance concrete is more and more widely, to control the quality of high performance concrete, give full play to the advantages of concrete materials, has a very important significance. In this paper, from raw materials, water reducing agent, aggregate, mix proportion and other aspects of the quality control of high performance concrete.

Keywords: high performance concrete; superplasticizer; concrete; quality control

中圖分類號：TU528.34文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

前言

高性能混凝土具有高耐久性、良好的工作性、較高的強度以及較好的體積穩定性，由于其性價比高、經濟和社會效益顯著而越來越受到人們的重視并得到廣泛的應用。高性能混凝土以耐久性為前提，同時具有良好的工作性能，滿足設計要求的力學性能，它有比普通混凝土更為卓越的性能和結構，主要具有以下性能：①高強；②高的彈性模量；③在惡劣的條件下耐久性良好；④低滲透性和擴散性；⑤抗化學侵蝕能力；⑥抗凍融破壞；⑦體積穩定性一抗裂性；⑧易密實且不易離析。由于混凝土具有適應性好、耐久性高、能夠就地取材、經濟性好等優點，是現代工程建設中及其重要的一種工程材料。高性能混凝土的出現對建筑業的發展產生了重大影響。近年來隨著現代工程建設的需要和科學技術的發展，高性能混凝土的應用越來越廣泛，對其進行嚴格質量控制的重要性也越來越明顯。

一、 高性能混凝土的質量控制內容

高性能混凝土的質量控制與普通混凝土的質量控制不同，高性能混凝土在性能上有許多特殊要求，其質量是一個相對綜合性能的指標。主要表現在

（1）高性能混凝土對耐久性有較高的要求。

（2）與普通混凝土不同的是高性能混凝土不是以強度作為最重要的評價指標。它是以耐久性為主要設計指標。例如在國外的有的橋梁工程中所使用的混凝土要求具有高的流動性、耐久性和體積穩定性，而對強度的要求為30-40MPa。可見并不一定是以高強為設計指標。

（3）高性能混凝土要求具有良好的工作性，既滿足施工所需的流動性又不發生泌水、離析。

對于高性能混凝土的質量控制要從各個環節起，嚴格控制確保混凝土的質量，發揮材料最佳作用。

二、 高性能混凝土的技術要求

高性能混凝土具有豐富的技術內容，對高性能混凝土有不同的定義和解釋， 一般認為高性能混凝土的基本特征是：具有高耐久性和高工作性的混凝土，特點是強度高、彈模高、耐久性好、變形小，可顯著改善結構性能，降低結構設計尺寸，節約混凝土的原材料，加快施工進度，提高建筑工程的經濟效益，并能適應現代化建筑結構向大跨度、重載、超高層和承受惡劣環境條件的需要。高性能混凝土是在大幅度提高常規混凝土性能的基礎上，采用現代混凝土技術制成的混凝土。

三、 高性能混凝質量控制

3.1 原材料的質量控制

3.1.1 水泥

水泥的品種、細度、礦物組成及其含量是影響它與高效減水劑相容性的因素。水泥細度增大促進水化速度加快水泥中的含堿量則會加速水泥的早期水化速率，導致需水量增大并加快工作度損失。需水量如果增大，也就制約了混凝土強度的發展，所以要重視選用水泥時考慮高效減水劑相容性帶來的影響。水泥是混凝土產生強度的膠凝材料，一般采用標準稠度低、強度等級不低于42.5級硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。同時在選用水泥時除配制普通混凝土所要考慮的因素外，還應注意水泥質量的穩定性，與高效減水劑的相容性的好壞。

3.1.2 摻合料。

用于配制混凝土的活性摻合料有粉煤灰、硅粉、復合型無機超細粉、磨細礦渣等。鐵道科學研究院利用粉煤灰作為摻合料研制的粉煤灰混凝土, 其強度達到80-90MPa，塌落度達到18cm以上，以利于用泵送施工。清華大學馮乃謙教授利用硅粉作為摻合料研制出100MPa以上混凝土。摻合料已成為配制高強度與高性能混凝土的重要成份，它是節約水泥用量、降低水化熱、提高新拌混凝土的工作性能、減少混凝土收縮裂縫，保證混凝土硬化后的體積穩定。

3.1.3 減水劑

隨著高性能混凝土和泵送工藝日益廣泛的應用， 要求混凝土具有高強度和高流動性等特征，具有高減水率、低坍落度損失、強保塑性的混凝土外加劑是配制高性能混凝土的關鍵因素。目前國內用于配制高強度與高性能混凝土的減水劑主要是萘系高效減水劑，減水率一般在15%-20%。為了解決高強混凝土坍落度損失問題，高效減水劑一般與緩凝劑復合使用。配制高性能混凝土時要特別注意控制高效減水劑的適當劑量，在配制混凝土時，高效減水劑的摻量通常接近或等于飽和摻量。在配制工作度大于20cm的混凝土時，如繼續增大劑量不僅不能改善工作度或增大減水率，還容易現出明顯的泌水、離析現象。產生這種現象的原因， 是過量減水劑的緩凝作用使被分散的水泥顆粒不穩定性增大，產生的沉降導致泌水，使漿體和骨料間的界面粘結力減小乃至破壞， 從而影響混凝土的物理力學性能，并大幅度降低耐久性。所以，在配制混凝土時，需要特別注意控制高效減水劑的適宜劑量。

3.1.4 骨料

粗骨料可采用碎石，其級配和粒形對配制高強度與高性能混凝土有很大影響， 要求含泥量≤1%，級配良好，要求其壓碎指標值在5.0%-8.0%范圍以內粒徑5-20mm的級配最適宜配制混凝土。石子中針片狀含量增加和級配不好使混凝土和易性降低。

細骨料可選用細度模數2.7-3.1的中砂，細度模數小的砂會使混凝土更加發粘。必須重視砂中含泥量對混凝土強度性能的影響。砂子含泥量越小，混凝土強度越高。一般規定砂的含泥量不大于2.0%。

篇9

【關鍵詞】高性能；混凝土；耐久性

根據國際上目前的研究成果,可以認為HPC是在大幅度提高常規混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術, 選用優質原材料, 除水泥、水、集料外, 必須摻加足夠數量的活性細摻料和高效外加劑的一種新型高技術混凝土, 是以耐久性作為設計的主要指標, 針對不同用途的要求, 對下列性能有重點地加以保證：耐久性、施工性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性。

1.高性能混凝土的特點

1.1 高耐久性

混凝土的耐久性是指其抵抗大氣環境作用、化學侵蝕、磨損及其他劣化作用的能力。劣化是指混凝土的原有性能隨著時間延長而不斷退化,其中既有物理作用, 又有化學作用,混凝土工程中最常見的劣化過程有鋼筋銹蝕、凍融破壞、硫酸鹽侵蝕和堿一骨料反應等。不管何種劣化過程,其先決條件是混凝土體內須有充足的水分和其他有害物質的侵入。想讓混凝土具有高耐久性,必須使混凝土具有足夠的密實性；由于采用低用水量(水膠比低于0.4)、較低的水泥用量、較高的活性礦物摻合料,高性能混凝土的密實性高,使水和其他一些有害物質難以滲入，且礦物摻合料還能抑制某些有害介質的作用,如硫酸鹽侵蝕等,所以,高性能混凝土具有高耐久性。

1.2 施工性和適用性

現代的混凝土橋梁向大跨度、高荷載發展,預應力混凝土梁體布筋密集,要求混凝土拌合物具有良好的工作性能,易于澆灌、搗實,在施工過程中不出現離析現象，能適用于各種橋梁工程,如鋼管混凝土拱橋、斜拉橋橋塔、預應力箱梁等；施工性能好,才能保證混凝土的澆筑質量,才能保證混凝土的密實性、強度、體積穩定性及耐久性。高性能混凝土由于摻用大量的磨細礦渣,在配制時尤其要注重改善其粘性

1.3 高體積穩定性

混凝土的體積穩定性直接影響結構的受力性能,嚴重者會影響結構的安全。混凝土的體積變形包括收縮變形、彈性變形、徐變變形和溫度變形。收縮變形是混凝土的固有特性,不均勻的收縮變形會引起混凝土的內應力并因此產生裂縫,影響強度和耐久性；彈性變形是所有材料共有的變形,彈性模量越大,變形越小；徐變變形是混凝土在荷載作用下隨時間增加而產生的不利變形,會影響結構的安全；溫度變形是指混凝土在約束條件下熱脹冷縮或者因內外溫差而產生的變形。

減少收縮主要應從減少用水量、減少水泥漿用量、提高混凝土的密實性入手。

減少徐變的主要辦法有：提高混凝土的強度,減少混凝土中的水泥漿含量,不要過早使混凝土承受荷載等。

提高彈性模量的辦法有：提高混凝土的強度,采用彈性模量高的集料,改善混凝土的級配,提高混凝土密實度。

對體積穩定性的要求,國際上還沒有一個統一的標準。一般來說,要求混凝土的收縮變形、徐變變形小,彈性模量高,溫度膨脹系數盡量與鋼筋一致。

1.4 經濟性

與同等強度等級的普通混凝土相比,高性能混凝土的水泥用量較少,從膠凝材料上節約的費用可抵消使用新型高效減水劑所增加的支出,甚至于還能降低混凝土的成本。對于在惡劣環境中使用的基礎設施工程,如沿海、跨海橋梁等,采用普通混凝土不能滿足設計要求,要求采取特殊措施,如在混凝土中摻加抗滲劑、防腐劑等,其成本比高性能混凝土還高。如果再考慮后期維護費用與安全使用壽命,高性能混凝土的全壽命成本將遠遠低于相同使用環境中的普通混凝土。

2.高性能混凝土的配制要求

2.1 水泥

高性能混凝土應采用礦物組成合理、細度合格的高標號水泥，還應注意盡可能選擇標準稠度需水量較小和水化熱較低的水泥，這樣容易選擇超塑化劑并在較小的單位水量下獲得良好的流動性。一般常用42.5級以上的硅酸鹽水泥。

2.2 骨料

配制高性能混凝土的骨料與普通混凝土的要求不同，骨料本身的強度要高，一般選用花崗巖、硬質砂巖及石灰巖等。還需控制骨料的粒徑、表面特征、用量、吸水率等指標。

2.3 水灰比

配制高性能混凝土的重要措施是減小水灰比，使混凝土密實性提高，其強度和耐久性可顯著增長。一般水灰比在0.3左右，用水量不大于160kg/m3。

2.4 高效減水劑

高效減水劑是表面活性劑，可以大大提高水泥漿的流動性，使得低水灰比配制的混凝土具有高坍落度。同時，還能促進水泥的水化作用，提高早期強度。高效減水劑賦予混凝土高密實度即高強度、高耐久性，同時具有優異的施工性能。

2.5 礦物摻合料

礦物質摻合料是高性能混凝土的又一必不可少組成材料。這類摻合料可以是優質粉煤灰、超細礦渣與天然沸石粉，或硅粉。可單獨添加或同時并用，目的在于改善混凝土拌和物的流變性能，提高混凝土強度和耐久性。

2.6 配合比設計

高性能混凝土配合比設計目標首先是高耐久性，并兼顧工作性與強度。為此，世界各國學者均提出了各自的有關高性能混凝土配合比設計方法。如法國路橋實驗中心建議的有關高性能混凝土設計方法；日本阿部道彥采用的高性能混凝土配合比計算方法等，基于最大密實度理論而提出的高性能混凝土配合比設計方法。高性能混凝土對原材料質量及配合比參數變化都較敏感，故配合比計算的精確度要求較高，為此，世界各國學者研究了高性能混凝土配合比設計的計算機化，例如清華大學博士研究生王德懷進行的“高性能混凝土配合比設計與質量控制的計算機化”課題研究；法國路橋實驗中心提出的優化高性能混凝土配合比設計的RENE―LCPCTM軟件等。

高性能混凝土在配制上的特點是低水膠比，選用優質原材料，并除水泥、集料外，必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。用于橋梁尤其是大跨度橋梁的高性能混凝土應滿足：(1)水膠比≤0.4，(2)強度≥41.4MPa，(3)低徐變率。

3.高性能混凝土在橋梁工程中的應用

高性能混凝土廣泛用于很多離岸結構物和大跨度橋梁的建造，包括大跨度橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應用性，具有易于澆注、搗實而不離析、高超的、能長期保持的力學性能，早期強度高，韌性高和體積穩定性好，在惡劣的使用條件下長壽命、高強度、高流動性與優異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應用，延長橋梁的使用年限和獲得更好的經濟效益。人們所關注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強度混凝土。耐久性、養護的難易程度以及建設的經濟性已成為工程建設的目標。當前國內應用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設計壽命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇，成為特殊的摻和材料，使海工混凝土既有高強度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節約材料成本2000萬元。不僅效果穩定，還能提前感知混凝土的過度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應用的優點是：①跨徑更長；②主梁間距更大；③構件更薄；④耐久性增強；⑤力學性能加強。

4.高性能混凝土的施工要點（下轉第142頁）

（上接第91頁）高性能混凝土由于水膠比低、摻合料用量大、聚羧酸系高效減水劑對用水量相對敏感,所以,在拌制混凝土前應將砂、石翻拌均勻,準確測定其含水率,按照配合比準確計量,保證攪拌時間在3～5min；采用泵送法施工時,高性能混凝土拌合物的坍落度宜控制在(200士20)mm,坍落擴展度宜控制在(500士50)mm,倒坍落度筒流出時間在10～25s為宜；澆搗時間以工藝試驗結果確定；對澆筑成型后的混凝土立即進行遮蓋養護,遮陽防風、保溫、保濕,濕養護至少7d以上；拆模時控制內外溫差不大于15℃,以避免混凝土開裂。

5.結語

高性能混凝土以其優異的性能使得普通混凝土向高性能混凝土發展成為必然趨勢。高性能混凝土是混凝土技術進步的標志。我國在發展高性能混凝土方面才剛剛起步，需要科研、教學、設計、施工部門攜手協作，共同促進高性能混凝土的發展。[科]

【參考文獻】

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關鍵詞:高性能混凝土;概念;開裂;收縮

建筑技術發展到今天,對混凝土提出了更高要求,特別是一些施工難度大、環境惡劣、維修工作困難而混凝土質量要求又高的工程,僅僅依靠提高強度是不夠的,必須同等改善混凝土工作性能。為滿足這些要求,混凝土必須向高性能方向發展。

1高性能混凝土的概念及特征

高性能混凝土(HPC)是一種新型高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標,針對不同用途要求,對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性。為此,高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比,選用優質原材料,且必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。

我國著名混凝土科學家吳中偉院士將HPC定義為:在大幅

度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作、以耐久性為設計指標的新型高技術混凝土。并認為高性能混凝土適用于任何強度等級的混凝土。提出HPC內部結構具有以下特點:①孔隙率很低,基本上不存在>100 nm的大孔;②水化物中Ca(OH)2減少,C-S-H和AFt增多;③未水化的顆粒多,未水化顆粒和礦物細摻料等各級中心質增多;④界面厚度小,孔隙率低、Ca(OH)2數量減少,且取向程度下降,水化物結晶顆粒尺寸減少,更接近水泥石本體水化的分布。

具有這樣微結構的混凝土,必然會有密實度大、干燥收縮小、抗化學腐蝕性強等性質。與普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下獨特的性能:

(1)高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力,但不一定具有高強度,中、低強度亦可。

(2)高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物應具有較高的流動性,混凝土在成型過程中不分層、不離析,易充滿模型;泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。

(3)高性能混凝土的使用壽命長,對于一些特護工程的特殊部位,控制結構設計的不是混凝土的強度,而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上,是高性能混凝土應用的主要目的。

(4)高性能混凝土具有較高的體積穩定性,即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱,硬化后期具有較小的收縮變形。

概括起來說,高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土,能最大限度地延長混凝土結構的使用年限,降低工程造價。

2高性能混凝土的使用范圍

高性能混凝土在房屋建筑和一般構筑物中的應用主要有:

(1)高層建筑中采用高性能混凝土有利于統一柱子尺寸和模板規格,方便施工,并可利用高性能混凝土的早強特點加快施工進度。密度變小,彈性模量高,提高結構剛度,這對于高層建筑來說是非常重要的。

(2)采用高性能混凝土可以顯著降低結構的重量,顯著提高受彎構件剛度,在預應力結構中則可施加更高的預應力值,并可利用早強特點提高張拉。

(3)高性能混凝土具有較強的抵抗大氣環境作用和化學物質侵蝕的能力以及耐磨能力,充分利用高性能混凝土具有耐久性的特性,廣泛應用于露天工程或地下工程。

3高性能混凝土開裂問題研究

非荷載引起的混凝土開裂,主要是混凝土在約束條件下的收縮或局部的膨脹變形在內部產生應力超過抗力而造成的。早期的混凝土抗拉強度低,較大的變形受到約束時容易引起開裂,這取決于混凝土自身組成材料、配合比以及其所處環境和約束條件。下文主要分析收縮引起的混凝土的早期開裂問題。

3.1干燥收縮

干燥收縮是指混凝土停止養護后,在不飽和的空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發生的不可逆收縮,它不同于干濕交替引起的可逆收縮。隨著環境中相對濕度的降低,水泥漿體的干縮增大。在大多數土木工程中,混凝土不會連續暴露在使水泥漿體中C—S—H失去結構水的相對濕度下,故引起收縮的主要原因是失去毛細孔和凝膠孔的吸附水。計算完全干燥的純水泥漿體收縮量為10 000×10-6;LeeFM實測數值達4 000×10-6。混凝土的干縮是由表面逐步擴展到內部的,在混凝土中呈現濕度梯度,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,致使表面混凝土承受拉力內部混凝土承受壓力;當表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時,混凝土便產生裂縫。另外,水泥石也會由于集料的限制作用而出現裂紋。在約束條件下,混凝土收縮時,混凝土中產生拉應力,如果該拉應力大于其最大抗拉強度時,便產生裂縫。這種現象在混凝土剛拆模后表現尤為明顯,這時混凝土的強度很低,干縮卻非常大,同時由于混凝土拆模后和空氣接觸使周圍空氣溫度上升,由此導致周圍空氣的濕度降低,進一步加大了混凝土干縮。

3.2化學收縮

水泥水化后,固相體積增加,但水泥體系的絕對體積減小。所有的膠凝材料在水化后都有這個減縮作用,大部分硅酸鹽水泥在水化后體積總減少量為7 %～9 %。在硬化前,所增加的固相體積填充原來被水所占據的空間,使水泥密實,而宏觀體積減縮;在硬化后,則宏觀體積不變而水泥——水體積減縮后形成內部孔隙。因此,這種化學減縮在硬化前不影響硬化混凝土的性質。化學減縮和水泥的組成有關。化學收縮和水化程度成正比,HPC存在大量未水化水泥顆粒,盡管其單位體積膠凝材料用量較大,其化學收縮和普通混凝土相比仍然較小。但如摻用活性很高的礦物摻和料如硅灰或超細礦渣,則化學收縮會在一定范圍內隨其摻量的增加而增加。

3.3塑性收縮

塑性收縮發生在硬化前的塑性階段,是指塑性階段混凝土由于表面失水速率大于泌水速率而產生的收縮,多見于道路、地坪、樓板等大面積的工程,以夏季有風的情況下施工最為普遍。混凝土在新拌的狀態下,拌和物中顆粒間充滿水,如果養護不足,表面失水速率超過內部水向表面遷移的速率時,則會造成毛細管中產生負壓,使漿體產生塑性收縮。塑性收縮常伴隨著不可見裂縫的發展。

HPC的水灰比低,自由水分少,輔助膠凝材料對水有更高的敏感性,在上述工程中容易發生塑性收縮而引起的表面開裂。影響塑性收縮開裂的外部因素是風速、環境溫度、凝結時間和相對濕度等,內部因素是水灰比、輔助膠凝材料、漿集比、混凝土的溫度;延緩混凝土凝結速率等措施都能控制塑性收縮,最有效的方法是終凝前(開始常規養護)保持混凝土表面的濕潤,如在表面覆蓋塑料薄膜、噴灑養護劑等。