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關(guān)鍵詞：高性能混凝土 應(yīng)用 發(fā)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(shù)混凝土，它以耐久性為首要設(shè)計指標(biāo)，工程技術(shù)界則將高性能混凝土總結(jié)為必須具備“三高一低”的特點(diǎn)即高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性和低成本的混凝土。具體而言是指采用常規(guī)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(wěn)定性、較高的強(qiáng)度、并能保持其強(qiáng)度持續(xù)增長、高抗?jié)B性，并最終會的高耐久性的混凝土。

二、 高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)

HPC是一種以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)施工的混凝土，它具有以下優(yōu)點(diǎn)

1.高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強(qiáng)度，中、低強(qiáng)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(yīng)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(yōu)良的工作性能可以保證施工時混凝土的質(zhì)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(hù)工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是混凝土的強(qiáng)度，而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。

4.高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)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(chǎn)生施工裂縫。

三、 高性能混凝土實現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

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(yōu)質(zhì)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(yīng)用

1988年東京大學(xué)土木系教授岡村甫和助手開始研究HPC的應(yīng)用。最先采用HPC重要工程是當(dāng)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(jīng)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(chǔ)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(qiáng)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(yīng)用，這樣建成的大橋可以承受里氏8.5級強(qiáng)烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴風(fēng)。1995年1月17日，日本坂神發(fā)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(nèi)5000人喪失，10萬幢房屋夷為平地，但該橋經(jīng)受住了大自然的無情考驗，只是南岸的岸墩和錨錠裝置發(fā)生了輕微位移。

五、我國高性能混凝土的發(fā)展趨勢

隨著我國建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)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(dǎo)致混凝土的浪費(fèi)并易造成一些工作質(zhì)量問題, 同時還會污染環(huán)境, 這就需要發(fā)展高性能混凝土來緩解這一矛盾。另一方面, 高效預(yù)應(yīng)力混凝土所用的高強(qiáng)低松馳鋼紋線已生產(chǎn)出來, 強(qiáng)度達(dá)到 , 并能大量供應(yīng), 而混凝土的技術(shù)發(fā)展水平與鋼材的發(fā)展水平還不相匹配。所以發(fā)展高性能混凝土是必然的趨勢。

其次，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展也是發(fā)展混凝土必須考慮的問題，人類已經(jīng)進(jìn)人21世紀(jì)，混凝土應(yīng)該更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣摻和料，更多地節(jié)約水泥，有更高的強(qiáng)度和耐久性。高性能混凝土將向綠色綠色混凝土發(fā)展。這樣，高性能混凝土(HPC)應(yīng)該具有下列特征:(1)更多地節(jié)約熟料水泥，降低能耗與環(huán)境污染;(2)更多地?fù)郊庸I(yè)廢料為主的細(xì)摻料;(3)更大地發(fā)揮混凝土的高性能優(yōu)勢，減少水泥與混凝土的用量。

高性能混凝土是混凝土技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志, 我國在發(fā)展高性能混凝土方面才剛剛起步，我國將繼續(xù)加強(qiáng)高性能混凝土的試驗研究工作,加強(qiáng)混凝土施工技術(shù)隊伍的建設(shè)，并帶領(lǐng)這些隊伍在發(fā)展高標(biāo)號水泥、發(fā)展超細(xì)活性摻合料、發(fā)展高效化學(xué)外加劑、發(fā)展混凝土骨料工業(yè)和發(fā)展大摻量（指超細(xì)活化材料的摻量）的混凝土方面做出不斷的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張明證: 高性能混凝土的配制和應(yīng)用.2003

[2] 黨偉 : 高性能高強(qiáng)混凝土的施工技術(shù) . 2008

[3] 覃維: 混凝土技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域. 2008

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【關(guān)鍵詞】高性能混凝土；高強(qiáng)度；高耐久性；高體積穩(wěn)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(xué)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(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)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(shù)混凝土，它設(shè)計的主要指標(biāo)是其耐久性，而適用性、施工性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)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(jīng)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(qiáng)度要達(dá)到一定的要求，如50Mpa或60Mpa，還要滿足增加高尺寸穩(wěn)定性(高彈模、低收縮、低溫度應(yīng)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(yīng)該具備的高強(qiáng)度、高耐久性、高體積穩(wěn)定性、高工藝性等性能做簡要分析研究。

1、高強(qiáng)度

高強(qiáng)度就是指混凝土所應(yīng)該具有的滿足結(jié)構(gòu)要求的強(qiáng)度值,通常情況下，并不是強(qiáng)度越高就代表混凝土的質(zhì)量就越好。很多專家的觀點(diǎn)都認(rèn)為高性能混凝土不一定是高強(qiáng)度的,但是高強(qiáng)度的混凝土一定是高性能混凝土。因此，高強(qiáng)度除了代表混凝土的強(qiáng)度等級外,還在一定程度上反映了混凝土的強(qiáng)度質(zhì)量。而混凝土的強(qiáng)度質(zhì)量就是不僅僅強(qiáng)調(diào)混凝土的強(qiáng)度等級,還應(yīng)該達(dá)到強(qiáng)度具有較小的分散性,同時混凝土的韌性也非常好,后期強(qiáng)度增長要穩(wěn)定等等，只利用超強(qiáng)度等級來滿足混凝土強(qiáng)度的設(shè)計等級的做法是極為不合理而且不科學(xué)的?？傮w來說，要重視混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量。提高混凝土的強(qiáng)度等級, 有利于節(jié)約原材料的使用量、同時提高結(jié)構(gòu)的耐久性、還可以降低結(jié)構(gòu)的自重等。如果混凝土的強(qiáng)度等級由C30 提高到C60,對受壓構(gòu)件而言可以節(jié)約混凝土30%～40%,對受彎構(gòu)件而言也可節(jié)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(jìn)行。人為劣化具體是指混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中,由于生活、生產(chǎn)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(dǎo)致混凝土的使用功能降低的情況；可能因為不斷撞擊而產(chǎn)生損傷或裂縫而導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的降低；可能因為油、堿、酸的等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕作用破壞了混凝土的內(nèi)在結(jié)構(gòu)；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(fā)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(huán)等自然現(xiàn)象的作用,使混凝土產(chǎn)生剝落、裂縫、疏松等各種現(xiàn)象,從而使得混凝土的結(jié)構(gòu)安全度嚴(yán)重降低；同時二氧化碳的侵入也將導(dǎo)致混凝土發(fā)生碳化現(xiàn)象,這便會造成混凝土對鋼筋的防銹保護(hù)方面的作用嚴(yán)重降低。

要對上述耐久性的問題進(jìn)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?jié)B性能,或者延緩混凝土老化和劣化的進(jìn)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(hù)保養(yǎng)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(xiàn)用料不當(dāng),或者操作不慎的情況等也會對混凝土的耐久性產(chǎn)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(dǎo)致骨料產(chǎn)生堿骨料反應(yīng),嚴(yán)重破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu);施工質(zhì)量沒有得到保證, 混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到所規(guī)定的要求,甚至有些發(fā)生了裂縫等,致使鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,對整個結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成了威脅。綜上所述，在施工過程中進(jìn)行材料的選用時要十分謹(jǐn)慎,在達(dá)到規(guī)范所規(guī)定要求的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照配合比、運(yùn)輸、攪拌、養(yǎng)護(hù)、支模等各個步驟進(jìn)行,進(jìn)而確?；炷恋哪途眯苑弦?。

3、高體積穩(wěn)定性

混凝土的體積是否穩(wěn)定，對整個結(jié)構(gòu)的受力性能都會產(chǎn)生直接的影響。一般情況下，應(yīng)該盡量提高混凝土的體積穩(wěn)定性，從而保證整個結(jié)構(gòu)的受力性能良好。通常而言，混凝土的體積穩(wěn)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(fā)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(jié)過程中發(fā)生了體積變形,統(tǒng)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(fā)生了體積的變形,統(tǒng)稱為溫度變形。

如果混凝土發(fā)生了不均勻收縮的現(xiàn)象，就會在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力,這便容易導(dǎo)致大大小小的裂縫出現(xiàn),裂縫會使混凝土強(qiáng)度和耐久性都無法達(dá)到規(guī)定要求?；炷涟l(fā)生收縮現(xiàn)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(dǎo)致了其體積的縮小。第二，水泥與水發(fā)生水化的化學(xué)變化時，會出現(xiàn)體積縮小的現(xiàn)象。第三，對于凝固后的混凝土，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分會不斷蒸發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致了體積縮小的現(xiàn)象。通過對以上造成混凝土收縮原因的歸納總結(jié)，可以看出在以后的施工過程中，為盡量避免嚴(yán)重發(fā)生收縮現(xiàn)象，應(yīng)該從降低用水量和水泥漿用量等方面開始進(jìn)行解決。還應(yīng)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(fā)生過大的彈性變形。

混凝土和普通結(jié)構(gòu)的材料相同，在外界溫度發(fā)生變化時，會因為材料的熱脹冷縮而出現(xiàn)膨脹或收縮的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)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(jié)構(gòu)內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生而導(dǎo)致被破壞的后果。另外，在發(fā)生水化反應(yīng)時，由于混凝土各個部分的溫差很大，也會有內(nèi)應(yīng)力進(jìn)而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

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

4、高工藝性

保證混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo)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(qiáng)度、高耐久性和高體積穩(wěn)定性等方面的要求?；炷恋墓に囆阅馨芏喾矫娌⑶倚枰a(chǎn)過程中的很多項指標(biāo)來進(jìn)行描述，目前，在國際上還沒有形成一個統(tǒng)一的關(guān)于混凝土高工藝性的標(biāo)準(zhǔn)。

三、總結(jié)

在目前情況下，除了混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)有了明確的標(biāo)準(zhǔn)外，其他幾個方面均沒有統(tǒng)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(yōu)勢，混凝土未來的發(fā)展會逐步趨向于高性能混凝土的發(fā)展。對于高性能混凝土四個特征指標(biāo)，可以在滿足具體工程要求的基礎(chǔ)上，由建設(shè)、設(shè)計和施工單位共同提出,進(jìn)而改變目前對結(jié)構(gòu)混凝土只提強(qiáng)度等級的要求。

參考文獻(xiàn)

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

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關(guān)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(xiàn)代化建設(shè)的步程日漸加快，建設(shè)規(guī)模也日益增大，工程質(zhì)量與工程結(jié)構(gòu)的耐久性越來越受到人們的廣泛關(guān)注。在眾多的土木工程建設(shè)中，混凝土是最主要的建筑結(jié)構(gòu)工程材料，使用范圍之廣，應(yīng)用之多也體現(xiàn)出了其不可替代性。當(dāng)前，高性能混凝土得到了較為快速的發(fā)展并且逐漸運(yùn)用到各種工程項目。

一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景

我國目前正處在高速發(fā)展時期，每年的混凝土用量逾30億立方米，一批重點(diǎn)工程正在興建和籌劃，跨?？缃拇笮蜆蛄骸w速建設(shè)的高速鐵路、大型飛機(jī)場等都要求混凝土有良好的耐久性能，確保重點(diǎn)工程混凝土的安全性和長壽命。混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是國際工程界關(guān)心的重大課題，全世界因為混凝土的耐久性造成的經(jīng)濟(jì)和社會損失十分巨大。

當(dāng)代大跨、高層、海洋、軍事工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展對混凝土提出的更高的要求；處在惡劣環(huán)境下既有建筑不斷劣化、退化導(dǎo)致過早失效、退役甚至出現(xiàn)惡性事故造成巨大損失的嚴(yán)重后果；原材料生產(chǎn)、開采造成的生態(tài)環(huán)境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重影響進(jìn)一步發(fā)展的嚴(yán)酷現(xiàn)實。這就要求混凝土不斷提高以耐久性為重點(diǎn)的各項性能，多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展的道路，高性能混凝土就是在這種背景下出現(xiàn)并逐步完善與發(fā)展的。

二、高性能混凝土的概念

高性能混凝土是近20余年發(fā)展起來的一種新型混凝土。高性能混凝土應(yīng)該有高耐久性、工作性、各種力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)合理性 。歐洲混凝土學(xué)會和國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會將HPC定義為水膠比低于0.40的混凝土；在日本，將高流態(tài)的自密實混凝土稱為HPC；中國土木工程學(xué)會高強(qiáng)與高性能混凝土委員會將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價。

三、高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問題

在高性能混凝土的應(yīng)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(zhì)量不穩(wěn)定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)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(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使HPC的密實性和質(zhì)量不穩(wěn)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(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這對HPC的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴(kuò)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(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進(jìn)一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，為各種有害介質(zhì)滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和鋼筋銹蝕創(chuàng)造可能；在高性能混凝土的設(shè)計方面，由于高性能混凝土的后期強(qiáng)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(xiàn)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(yīng)用。

四、高性能混凝土應(yīng)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(xué)者發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)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(dāng)活性的礦物細(xì)摻合料的混凝土中會產(chǎn)生自干燥從而引起混凝土的自收縮，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損傷而產(chǎn)生微裂縫。自收縮對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展造成的損傷是一個值得重視的問題。

由于硬化后高強(qiáng)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(yǎng)護(hù)水對混凝土的濕養(yǎng)護(hù)作用。因此，以適用于普通混凝土的傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)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(nèi)外學(xué)者曾提出一些技術(shù)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(xué)者提出了采用圍水養(yǎng)護(hù)即在混凝土澆注后仍處于塑性狀態(tài)時，盡快地立即進(jìn)行水霧養(yǎng)護(hù)，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(fā)生在混凝土初凝之后。由于硬化后高強(qiáng)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(yǎng)護(hù)水對混凝土的濕養(yǎng)護(hù)作用。因此，以適用于普通混凝土的傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)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(nèi)外學(xué)者曾提出一些技術(shù)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(xué)者提出了采用圍水養(yǎng)護(hù)即在混凝土澆注后仍處于塑性狀態(tài)時，盡快地立即進(jìn)行水霧養(yǎng)護(hù)，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(wěn)定裂縫的擴(kuò)展與增長。從混凝土承受軸向壓荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度愈高，其應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)混凝土的脆性已引起廣泛的重視，而高強(qiáng)的高性能混凝土也同樣呈較大的脆性。在高強(qiáng)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(jié)，即改善了界面過渡區(qū)，也使脆性有所增大。中等強(qiáng)度的高性能混凝土，雖然脆性比高強(qiáng)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(jié)構(gòu)特別是有抗震要求的工程結(jié)構(gòu)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(fā)并付諸工程應(yīng)用的一項近代混凝土技術(shù)。由于免振自密實混凝土在工程上應(yīng)用可以取得提高混凝土質(zhì)量、改善混凝土施工操作、養(yǎng)活施工噪音以及提高勞動生產(chǎn)率、加快施工進(jìn)度降低工程費(fèi)用等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，近年來世界各國對此給予很大的重視與關(guān)注。

五、高性能混凝土的未來

隨著高性能混凝土的開發(fā)和應(yīng)用，建筑對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響正引起社會的關(guān)注。建筑物在建造和運(yùn)行的過程中需消耗大量的自然資源和能源，并對環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。高性能混凝土的未來會隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，逐漸形成用途多元化的發(fā)展方向。其中綠色混凝土、生態(tài)混凝土、導(dǎo)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(fā)展方向。大力開展綠色高性能混凝土的研究和應(yīng)用高性能混凝土具有普通混凝土無法比擬的優(yōu)良性能，對混凝土的發(fā)展將起重要作用，并為HPC的發(fā)展指明了非常明確的方向。

參考文獻(xiàn):

[1] 馮乃謙.高性能混凝土[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1996

篇4

關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；控制

中圖分類號：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

混凝土的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結(jié)構(gòu)的安全性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。高性能耐久混凝土作為一種客運(yùn)專線海上橋梁主要建筑材料，它的質(zhì)量好壞，直接影響結(jié)構(gòu)物的安全壽命。在橋梁工程中，混凝土施工占有很大的比例?？绾４髽蚩瓦\(yùn)專線快速鐵路的出現(xiàn)使高性能耐久混凝土的質(zhì)量控制尤為重要。混凝土質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到橋梁的質(zhì)量、安全和經(jīng)濟(jì)使用壽命。

影響橋梁結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的因素很多，砼質(zhì)量及其保護(hù)層是內(nèi)在因素；環(huán)境與載荷作用則是外在因素。原材料質(zhì)量，配合比設(shè)計，混凝土生產(chǎn)，混凝土成型及養(yǎng)護(hù)，裂縫缺陷修復(fù)。切實控制混凝土施工質(zhì)量，進(jìn)而保證在我國混凝土工程的質(zhì)量，建設(shè)高質(zhì)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(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的新型高技術(shù)混凝土。針對不同的用途要求，有重點(diǎn)地予以保證：耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)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(yōu)異的填充性。因此，配好恰當(dāng)?shù)拇罅鲃有愿咝阅芑炷劣休^好的自密實性。

1.1.2 體積穩(wěn)定性

高性能混凝土的體積穩(wěn)定性較高，表現(xiàn)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(dá)40～45GPa。采用高彈性模量、高強(qiáng)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(qiáng)度

高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度已超過200MPa。目前，28d平均強(qiáng)度介于100～120MPa的高性能混凝土，已在工程中應(yīng)用。高性能混凝土抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度值比高強(qiáng)混凝土有明顯增加，高性能混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展加快，而后期強(qiáng)度的增長率卻低于普通強(qiáng)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(yīng)，因此，水化熱相應(yīng)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(qiáng)度成反比，強(qiáng)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(qiáng)度的提高而增大。相對濕度和環(huán)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?jié)B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?jié)B性，因此，其抗化學(xué)腐蝕性能顯著優(yōu)于普通強(qiáng)度混凝土。

1.2 高性能耐久混凝土質(zhì)量控制

高性能耐久混凝土是由水泥、礦物質(zhì)混合材料、集料、水、化學(xué)外加劑，按比例配合，經(jīng)過均勻拌制，振搗密實成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的有水泥強(qiáng)度，水泥水化硅酸鈣凝膠對混凝土中砂石集料等起膠結(jié)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(qiáng)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(dāng)大，所以集料的質(zhì)量對混凝土的技術(shù)性能和生產(chǎn)成本均產(chǎn)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(qū)，區(qū)內(nèi)水化產(chǎn)物的形性、排列、濃度不同于過度區(qū)外，尤其是孔縫的大量存在，使過度區(qū)成為混凝土中的薄弱環(huán)節(jié)，是裂縫的多發(fā)區(qū)，也是水或諸多破壞因素進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道。制作均勻優(yōu)質(zhì)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(qiáng)度、級配、表面特征、顆粒形狀、雜質(zhì)的含量、吸水率吸附性等，都應(yīng)有一定的要求。細(xì)集料砂材質(zhì)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(yōu)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(nèi)部卻留下了孔縫，使高性能耐久混凝土強(qiáng)度、密度和各種耐久性都受到不利影響?；瘜W(xué)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(zhì)量。相同配比相同施工條件下原材料的質(zhì)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(hù)層的厚度

避免與環(huán)境中有害物質(zhì)與載荷控制，與環(huán)境中的有害物質(zhì)隔絕達(dá)到提高耐久性的作用。成型后進(jìn)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(jìn)行裂縫修補(bǔ)，預(yù)防鋼筋的銹蝕。常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層能長期保護(hù)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(yīng)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(xì)孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

2.2 防止混凝土產(chǎn)生龜裂

鋼筋混凝土無龜裂時，cl-離子以Hooke之?dāng)U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(jié)構(gòu)，如果建在濕度較小的地區(qū)，混凝土即便存在一些小龜裂，對結(jié)構(gòu)的耐久性影響也不會太大。但在南部沿海地區(qū)，如果O2，CO2，H2O等從龜裂處的裂縫進(jìn)入，可以導(dǎo)致加速混凝土中性化及腐蝕，即鹽分比較容易進(jìn)入鋼筋表面，將鋼筋表面的鈍態(tài)皮膜破壞且加劇腐蝕，嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的耐久年限，因此必須設(shè)法避免混凝土表面龜裂的產(chǎn)生。

近年來大直徑鋼筋應(yīng)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(nèi)部易產(chǎn)生微細(xì)龜裂，同時由于混凝土介面增大易產(chǎn)生泌水，且易產(chǎn)生孔隙，降低其抗蝕性。因此設(shè)計時應(yīng)考慮配合鋼筋直徑比以決定鋼筋保護(hù)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?；炷恋慕M成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實度決定了其在飽水狀態(tài)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(shù)。一般引氣量4％-8％，同時，應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)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(qiáng)度不降低，甚至有所提高。

結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個涉及環(huán)境、材料、設(shè)計、施工等多種因素的復(fù)雜問題，要解決好這個問題需要進(jìn)行多方面的工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)由正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量來保證，同時應(yīng)注意對其在使用階段實行必要的管理和維護(hù)。只有這樣，才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，才能保證我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

篇5

總所周知，傳統(tǒng)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(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實成型及養(yǎng)護(hù)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(jì)90年代出現(xiàn)的，英文名稱HighPerformnaceConcerte簡稱HPC。其在原有傳統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上加入了化學(xué)外添加劑和優(yōu)質(zhì)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(zhǔn)確的答案。上世紀(jì)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(yè)權(quán)威都一致認(rèn)為高性能混凝土本身要有高質(zhì)量和長耐久度的特點(diǎn)、特性。但是就針對上述這兩個特點(diǎn)、特性的具體的量化指標(biāo)在此次國際研討會議上并未給出準(zhǔn)確的答案。但是我們從現(xiàn)在國際研究者的研究方向以及相關(guān)研究成果和發(fā)表的文章方面可以看出對高性能混凝土的具體要求?，F(xiàn)階段HPC的發(fā)展是在原有傳統(tǒng)混凝土的條件下，利用新技術(shù)、選用優(yōu)質(zhì)原材料，除原有材料外還要加入活性細(xì)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(biāo)也會隨之產(chǎn)生。在實際的生產(chǎn)施工中，往往會根據(jù)不同的施工要求，會對高性能混凝土的某些方面進(jìn)行有側(cè)重的突出，比如耐久性、實用性、強(qiáng)度性、施工性、穩(wěn)定性、體積和成本控制方面。

2研究高性能混凝土在橋梁設(shè)計中應(yīng)用的意義

隨著改革開放的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度對交通運(yùn)輸行業(yè)也有著越來越高的要求，未來路面混凝土發(fā)展的方向必然是耐久度、高強(qiáng)度、少維護(hù)。不斷提高路面表面的致密性、抗?jié)B透性對此都是很重要的影響因素，而上述這一切目標(biāo)都需要通過高性能混凝土來實現(xiàn)。

2．1高性能路面混凝土的強(qiáng)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(shè)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(dá)到上述要求，而且在應(yīng)用于路面情況下，其具有高抗折強(qiáng)度。

2．2高性能路面混凝土的耐久性

另一方面鋪設(shè)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(huán)境下能夠經(jīng)受住長久的破壞，進(jìn)而保證路面在設(shè)計時所要求的在設(shè)計使用年限內(nèi)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(zhì)

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(dǎo)致蒸發(fā)量也很大，因此造成養(yǎng)護(hù)成本很高，而高性能路面混凝土抗變形能力強(qiáng)。

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(qiáng)度效果最為明顯，這一結(jié)果是通過國內(nèi)外眾多試驗及實際應(yīng)用而得出的結(jié)論。從硅粉的理化性質(zhì)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度以及降低其滲透性，還可以與水泥水化時所產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)，即把氫氧化鈣轉(zhuǎn)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(huán)境惡略的地方或者要求混凝土的強(qiáng)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(qiáng)度，具有增強(qiáng)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(fā)生火山灰反應(yīng)，可以部分降低混凝土本身的滲透性。但是有一點(diǎn)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(qiáng)度。如果三種摻混料同時進(jìn)行按比例的摻混話則可以生產(chǎn)出既具有高強(qiáng)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(dāng)中應(yīng)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(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來看，水膠比只有高于0.45的才有可能在惡略的自然環(huán)境下有耐久性的可能性，實際的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一般都執(zhí)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(diǎn)。第一點(diǎn)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(yīng)力差變小，應(yīng)力差的大小直接與裂縫產(chǎn)生有著直接的關(guān)系。第二點(diǎn)是由于巖石在被破碎的同時，也消除了內(nèi)部的裂隙，因此相對較小的骨料顆粒的強(qiáng)度就要優(yōu)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(chǎn)生裂縫的原因

4．1干濕變形裂縫

當(dāng)高效能混凝土中凝膠粒子表面的毛細(xì)管水及吸附水發(fā)生減少時，就會造成高性能混凝土的干濕度變化，進(jìn)而會產(chǎn)生附加的應(yīng)力，當(dāng)這一附加應(yīng)力超出高性能混凝土本身所能承受的抗拉強(qiáng)度時就會產(chǎn)生由干濕變化所引起的變形裂縫。

4．2塑性裂縫

行業(yè)內(nèi)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(huán)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(tài)，同時環(huán)境氣候非常干燥時會出現(xiàn)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(jié)硬化階段，受到急劇升溫或急劇降溫，混凝土產(chǎn)生溫差變化?，F(xiàn)在施工的高強(qiáng)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(huán)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(qiáng)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(dāng)造成的裂縫

各種在施工過程不規(guī)范的操作、不規(guī)范的養(yǎng)護(hù)過程、不規(guī)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(shè)計時，地基承載力設(shè)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(fā)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(nèi)。

5結(jié)語

篇6

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；原材料；控制

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

近些年來隨著我國科技水平的發(fā)展和進(jìn)步，高性能混凝土在高層建筑、道路、橋梁、港口等工程領(lǐng)域中的應(yīng)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(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等性能極為重視。因此高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑，因此高性能混凝土對水泥、粗細(xì)骨料、水、外加劑等原材料要求極高，必須加強(qiáng)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(qiáng)度、體積穩(wěn)定性及勻質(zhì)性等性能對原材料極為敏感，如果原材料控制不嚴(yán)格就可能導(dǎo)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(zhì)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(yōu)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(jié)料，是指通過物理、化學(xué)作用，能從漿體變成堅固的固體，并能膠結(jié)其他物料，形成有一定機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合固體物質(zhì)。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(qiáng)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(jié)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(zhì)和性能對高性能混凝土質(zhì)量影響至關(guān)重要，直接影響到混凝土的強(qiáng)度、耐久性、外觀質(zhì)量等。

一般來說配制高性能混凝土?xí)r要選擇統(tǒng)一標(biāo)號、質(zhì)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(biāo)號水泥，或過度重視水泥的早期強(qiáng)度，選擇高性能混凝土的水泥時應(yīng)重點(diǎn)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(xiàn)開裂現(xiàn)象。同時在水泥進(jìn)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(yīng)性及和易性試驗，只有水泥的各項指標(biāo)合格后才能使用。

集料

集料分為粗集料和細(xì)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(xì)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(qiáng)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(guān)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(qiáng)度、無雜質(zhì)、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(fā)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致高性能混凝土成型后勻質(zhì)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(chǎn)生的水化熱增多，影響高性能混凝土的勻質(zhì)性、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性和耐久性等。

細(xì)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(zhì)地均勻堅固、吸水率低、孔隙率小、細(xì)度適中的潔凈天然中粗河砂。細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.7～3.7之間，當(dāng)細(xì)度模數(shù)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(xì)，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(shù)性能；當(dāng)細(xì)度模數(shù)大于3.3時，容易引起新拌混凝土在運(yùn)輸澆筑過程中離析及保水性差，從而影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)量與外觀質(zhì)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(xiàn)的，通過有效利用減水劑可以在科學(xué)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(chǎn)生的細(xì)小氣泡，可以提高混凝土的抗凍性、勻質(zhì)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(guān)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(shù)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(yīng)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(zhì)摻合物

在高性能混凝土的拌制中，為了提高其強(qiáng)度、耐久性等性能，還需要摻加一定的礦物質(zhì)拌合物，比如粉煤灰、礦粉等。礦物質(zhì)拌合物由于顆粒細(xì)小，因此在高性能混凝土能夠發(fā)揮較強(qiáng)的微粒效應(yīng)或火山灰反應(yīng)，不僅可以起到減水、致密、作用和勻質(zhì)作用，改善拌合物的流變性質(zhì)、初始結(jié)構(gòu)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(jìn)而提高混凝土的強(qiáng)度、耐久性等性能。

一般來說礦物質(zhì)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(zhì)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(jié)果表明，當(dāng)粉煤灰摻加量較少時，其有效作用發(fā)揮不出來，從而不會有效提高高性能混凝土的強(qiáng)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(dāng)處理的工業(yè)廢水等。拌合水在使用之前要測定其有機(jī)質(zhì)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(jié)與硬化。

結(jié)束語

對于高性能混凝土來說，其原材料質(zhì)量控制是其強(qiáng)度、耐久性等性能提高的關(guān)鍵，因此需要相關(guān)管理、技術(shù)人員嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)粗、細(xì)集料、膠凝材料、礦物質(zhì)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(qiáng)度、形狀等，確保各種原材料在高性能混凝土中能夠充分發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，從而提高高性能混凝土的抗凍性、勻質(zhì)性、強(qiáng)度、耐久性等性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳海紅. 高性能混凝土原材料的質(zhì)量控制. 漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，11（4）：12-13

篇7

【關(guān)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(xiàn)途徑

混凝土的耐久性是其抵抗大氣影響、化學(xué)侵蝕和其他劣化過程而長期維持其性能的能力，包括抗?jié)B性、抗凍性、抗沖刷性、抗侵蝕性、抗風(fēng)化性以及耐磨性等各項性能。而在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，在設(shè)計要求的目標(biāo)使用期內(nèi)，不需要花費(fèi)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(huán)境中的水、氣體及其中所含侵蝕性介質(zhì)侵人，產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)而逐漸劣化?；炷恋哪途眯詫嵸|(zhì)上是抵抗這種劣化作用的能力。產(chǎn)生這種劣化作用的內(nèi)部潛在因素是混凝土中的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，外部條件是環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)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(xiàn)混凝土的高性能化，一直是混凝土科學(xué)研究的最終目的。圖1給出了中低強(qiáng)混凝土高性能化的實現(xiàn)過程圖。由于混凝土的耐久性是相對于使用環(huán)境而言的，因此首先要根據(jù)混凝土的使用環(huán)境條件特點(diǎn)，提出相應(yīng)的耐久性指標(biāo)和抗裂性指標(biāo)，并根據(jù)耐久性要求，對原材料進(jìn)行優(yōu)選和對配合比進(jìn)行優(yōu)化。原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化，以及良好的施工質(zhì)量是混凝土實現(xiàn)高性能的保證。因此，中低強(qiáng)混凝土高性能化最關(guān)鍵的是原材料的控制和配合比的設(shè)計，特別是配合比設(shè)計不能以傳統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行。

圖1 中低強(qiáng)混凝土高性能化實現(xiàn)過程

2.高性能混凝土原材料要求

中低強(qiáng)高性能混凝土原材料主要采用常規(guī)的原材料，因此不能對配制中低強(qiáng)混凝土用原材料提出太多的苛刻的要求，而應(yīng)的、根據(jù)實際情況，對原材料提出關(guān)鍵性的技術(shù)要求，才具有實際意義。

2.1 水泥

除水泥標(biāo)號外，水泥礦物組成和細(xì)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(yīng)避免使用早強(qiáng)、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(yīng)盡可能的少。由于混凝土耐久性的實現(xiàn)，必須有良好的施工質(zhì)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(yīng)具有良好的適應(yīng)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(guān)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(shè)計指標(biāo)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(qū)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(xué)性能及混凝土內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yōu)質(zhì)的礦物摻合料，如粉煤灰一般采用I級灰，優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料應(yīng)具有明顯的減水增強(qiáng)作用。配制中低強(qiáng)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(shè)計

3.1高性能混凝土配合比設(shè)計原則

高性能混凝土的關(guān)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(wěn)定性好。因此，高性能混凝土的特點(diǎn)是低滲透性（包括水密性和抗化學(xué)侵蝕性）、無龜裂性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的自愈性和長期強(qiáng)度緩慢持續(xù)發(fā)展。以耐久性和抗裂性為主的高性能混凝土配合比設(shè)計應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：

（1）低用水量

系指在滿足工作性條件下盡量減少用水量?；炷粮甙韬退康暮蠊牵嚎箟汉涂拐蹚?qiáng)度降低、吸水率和滲透性增大、水密性降低、干縮裂縫出現(xiàn)的幾率加大、砂石與水泥石界面粘結(jié)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(fēng)化能力降低。

（2）低水泥用量

系指滿足混凝土工作性和強(qiáng)度條件下盡量減小水泥用量，這是提高混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性的一條重要措施。水泥化學(xué)反應(yīng)表明，水泥和水的正效應(yīng)是作為混凝土的活性組分，是粘結(jié)混凝土中砂石集料并形成整體強(qiáng)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(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1關(guān)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(jī)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(guān)（見表4-1），根據(jù)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(chǎn)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(yīng)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(guān)于配制強(qiáng)度

混凝土的抗壓強(qiáng)度，是結(jié)構(gòu)混凝土最主要的指標(biāo)，必須達(dá)到設(shè)計要求，混凝土強(qiáng)度等級保證率不低于95%。但混凝土抗壓強(qiáng)度也不宜過高，即超標(biāo)太多。如超過設(shè)計強(qiáng)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(guān)于混凝土耐久性

近年來人們對混凝土耐久性的認(rèn)識日益提高，國外各標(biāo)準(zhǔn)中也均把耐久性列為混凝土的最重要指標(biāo)，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(yīng)對所有混凝土都予以考慮。

4.小結(jié)

（1）不同的結(jié)構(gòu)，不同的環(huán)境對混凝土的性能要求不同，混凝土表現(xiàn)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(huán)境、化學(xué)侵蝕條件而言的。并據(jù)此，針對目前高性能混凝土概念的混亂，對高性能混凝土進(jìn)行了重新定義和界定。

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關(guān)鍵詞：高性能混凝土；高效減水劑；骨料；質(zhì)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(xiàn)標(biāo)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(qiáng)度以及較好的體積穩(wěn)定性，由于其性價比高、經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(shè)計要求的力學(xué)性能，它有比普通混凝土更為卓越的性能和結(jié)構(gòu)，主要具有以下性能：①高強(qiáng)；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(kuò)散性；⑤抗化學(xué)侵蝕能力；⑥抗凍融破壞；⑦體積穩(wěn)定性一抗裂性；⑧易密實且不易離析。由于混凝土具有適應(yīng)性好、耐久性高、能夠就地取材、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工程建設(shè)中及其重要的一種工程材料。高性能混凝土的出現(xiàn)對建筑業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。近年來隨著現(xiàn)代工程建設(shè)的需要和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高性能混凝土的應(yīng)用越來越廣泛，對其進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制的重要性也越來越明顯。

一、 高性能混凝土的質(zhì)量控制內(nèi)容

高性能混凝土的質(zhì)量控制與普通混凝土的質(zhì)量控制不同，高性能混凝土在性能上有許多特殊要求，其質(zhì)量是一個相對綜合性能的指標(biāo)。主要表現(xiàn)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(qiáng)度作為最重要的評價指標(biāo)。它是以耐久性為主要設(shè)計指標(biāo)。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(wěn)定性，而對強(qiáng)度的要求為30-40MPa。可見并不一定是以高強(qiáng)為設(shè)計指標(biāo)。

（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(fā)生泌水、離析。

對于高性能混凝土的質(zhì)量控制要從各個環(huán)節(jié)起，嚴(yán)格控制確?；炷恋馁|(zhì)量，發(fā)揮材料最佳作用。

二、 高性能混凝土的技術(shù)要求

高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容，對高性能混凝土有不同的定義和解釋， 一般認(rèn)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(diǎn)是強(qiáng)度高、彈模高、耐久性好、變形小，可顯著改善結(jié)構(gòu)性能，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，節(jié)約混凝土的原材料，加快施工進(jìn)度，提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，并能適應(yīng)現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、超高層和承受惡劣環(huán)境條件的需要。高性能混凝土是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制成的混凝土。

三、 高性能混凝質(zhì)量控制

3.1 原材料的質(zhì)量控制

3.1.1 水泥

水泥的品種、細(xì)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(xì)度增大促進(jìn)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(dǎo)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(qiáng)度的發(fā)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(chǎn)生強(qiáng)度的膠凝材料，一般采用標(biāo)準(zhǔn)稠度低、強(qiáng)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(yīng)注意水泥質(zhì)量的穩(wěn)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(fù)合型無機(jī)超細(xì)粉、磨細(xì)礦渣等。鐵道科學(xué)研究院利用粉煤灰作為摻合料研制的粉煤灰混凝土, 其強(qiáng)度達(dá)到80-90MPa，塌落度達(dá)到18cm以上，以利于用泵送施工。清華大學(xué)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(qiáng)度與高性能混凝土的重要成份，它是節(jié)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(wěn)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(yīng)用， 要求混凝土具有高強(qiáng)度和高流動性等特征，具有高減水率、低坍落度損失、強(qiáng)保塑性的混凝土外加劑是配制高性能混凝土的關(guān)鍵因素。目前國內(nèi)用于配制高強(qiáng)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(qiáng)混凝土坍落度損失問題，高效減水劑一般與緩凝劑復(fù)合使用。配制高性能混凝土?xí)r要特別注意控制高效減水劑的適當(dāng)劑量，在配制混凝土?xí)r，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?xí)r，如繼續(xù)增大劑量不僅不能改善工作度或增大減水率，還容易現(xiàn)出明顯的泌水、離析現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)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(wěn)定性增大，產(chǎn)生的沉降導(dǎo)致泌水，使?jié){體和骨料間的界面粘結(jié)力減小乃至破壞， 從而影響混凝土的物理力學(xué)性能，并大幅度降低耐久性。所以，在配制混凝土?xí)r，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(qiáng)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(biāo)值在5.0%-8.0%范圍以內(nèi)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(xì)骨料可選用細(xì)度模數(shù)2.7-3.1的中砂，細(xì)度模數(shù)小的砂會使混凝土更加發(fā)粘。必須重視砂中含泥量對混凝土強(qiáng)度性能的影響。砂子含泥量越小，混凝土強(qiáng)度越高。一般規(guī)定砂的含泥量不大于2.0%。

篇9

【關(guān)鍵詞】高性能；混凝土；耐久性

根據(jù)國際上目前的研究成果,可以認(rèn)為HPC是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù), 選用優(yōu)質(zhì)原材料, 除水泥、水、集料外, 必須摻加足夠數(shù)量的活性細(xì)摻料和高效外加劑的一種新型高技術(shù)混凝土, 是以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo), 針對不同用途的要求, 對下列性能有重點(diǎn)地加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

1.高性能混凝土的特點(diǎn)

1.1 高耐久性

混凝土的耐久性是指其抵抗大氣環(huán)境作用、化學(xué)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(xué)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(yīng)等。不管何種劣化過程,其先決條件是混凝土體內(nèi)須有充足的水分和其他有害物質(zhì)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(zhì)難以滲入，且礦物摻合料還能抑制某些有害介質(zhì)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(xiàn)代的混凝土橋梁向大跨度、高荷載發(fā)展,預(yù)應(yīng)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(xiàn)離析現(xiàn)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(yù)應(yīng)力箱梁等；施工性能好,才能保證混凝土的澆筑質(zhì)量,才能保證混凝土的密實性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性及耐久性。高性能混凝土由于摻用大量的磨細(xì)礦渣,在配制時尤其要注重改善其粘性

1.3 高體積穩(wěn)定性

混凝土的體積穩(wěn)定性直接影響結(jié)構(gòu)的受力性能,嚴(yán)重者會影響結(jié)構(gòu)的安全?；炷恋捏w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(nèi)應(yīng)力并因此產(chǎn)生裂縫,影響強(qiáng)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??；徐變變形是混凝土在荷載作用下隨時間增加而產(chǎn)生的不利變形,會影響結(jié)構(gòu)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(nèi)外溫差而產(chǎn)生的變形。

減少收縮主要應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)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(wěn)定性的要求,國際上還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)盡量與鋼筋一致。

1.4 經(jīng)濟(jì)性

與同等強(qiáng)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(jié)約的費(fèi)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(huán)境中使用的基礎(chǔ)設(shè)施工程,如沿海、跨海橋梁等,采用普通混凝土不能滿足設(shè)計要求,要求采取特殊措施,如在混凝土中摻加抗?jié)B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(hù)費(fèi)用與安全使用壽命,高性能混凝土的全壽命成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同使用環(huán)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(yīng)采用礦物組成合理、細(xì)度合格的高標(biāo)號水泥，還應(yīng)注意盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度要高，一般選用花崗巖、硬質(zhì)砂巖及石灰?guī)r等。還需控制骨料的粒徑、表面特征、用量、吸水率等指標(biāo)。

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(qiáng)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(jìn)水泥的水化作用，提高早期強(qiáng)度。高效減水劑賦予混凝土高密實度即高強(qiáng)度、高耐久性，同時具有優(yōu)異的施工性能。

2.5 礦物摻合料

礦物質(zhì)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(yōu)質(zhì)粉煤灰、超細(xì)礦渣與天然沸石粉，或硅粉?？蓡为?dú)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(qiáng)度和耐久性。

2.6 配合比設(shè)計

高性能混凝土配合比設(shè)計目標(biāo)首先是高耐久性，并兼顧工作性與強(qiáng)度。為此，世界各國學(xué)者均提出了各自的有關(guān)高性能混凝土配合比設(shè)計方法。如法國路橋?qū)嶒炛行慕ㄗh的有關(guān)高性能混凝土設(shè)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(shè)計方法。高性能混凝土對原材料質(zhì)量及配合比參數(shù)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(xué)者研究了高性能混凝土配合比設(shè)計的計算機(jī)化，例如清華大學(xué)博士研究生王德懷進(jìn)行的“高性能混凝土配合比設(shè)計與質(zhì)量控制的計算機(jī)化”課題研究；法國路橋?qū)嶒炛行奶岢龅膬?yōu)化高性能混凝土配合比設(shè)計的RENE―LCPCTM軟件等。

高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，并除水泥、集料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)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(yīng)滿足：(1)水膠比≤0.4，(2)強(qiáng)度≥41.4MPa，(3)低徐變率。

3.高性能混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用

高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)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(yīng)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(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下長壽命、高強(qiáng)度、高流動性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用，延長橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)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(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節(jié)約材料成本2000萬元。不僅效果穩(wěn)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(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：①跨徑更長；②主梁間距更大；③構(gòu)件更??；④耐久性增強(qiáng)；⑤力學(xué)性能加強(qiáng)。

4.高性能混凝土的施工要點(diǎn)（下轉(zhuǎn)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(yīng)將砂、石翻拌均勻,準(zhǔn)確測定其含水率,按照配合比準(zhǔn)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(kuò)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(jié)果確定；對澆筑成型后的混凝土立即進(jìn)行遮蓋養(yǎng)護(hù),遮陽防風(fēng)、保溫、保濕,濕養(yǎng)護(hù)至少7d以上；拆模時控制內(nèi)外溫差不大于15℃,以避免混凝土開裂。

5.結(jié)語

高性能混凝土以其優(yōu)異的性能使得普通混凝土向高性能混凝土發(fā)展成為必然趨勢。高性能混凝土是混凝土技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。我國在發(fā)展高性能混凝土方面才剛剛起步，需要科研、教學(xué)、設(shè)計、施工部門攜手協(xié)作，共同促進(jìn)高性能混凝土的發(fā)展。[科]

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)鍵詞:高性能混凝土;概念;開裂;收縮

建筑技術(shù)發(fā)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(huán)境惡劣、維修工作困難而混凝土質(zhì)量要求又高的工程,僅僅依靠提高強(qiáng)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(fā)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(shù)混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo),針對不同用途要求,對下列性能重點(diǎn)予以保證:耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。為此,高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比,選用優(yōu)質(zhì)原材料,且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。

我國著名混凝土科學(xué)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(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作、以耐久性為設(shè)計指標(biāo)的新型高技術(shù)混凝土。并認(rèn)為高性能混凝土適用于任何強(qiáng)度等級的混凝土。提出HPC內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn):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(xì)摻料等各級中心質(zhì)增多;④界面厚度小,孔隙率低、Ca(OH)2數(shù)量減少,且取向程度下降,水化物結(jié)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(jié)構(gòu)的混凝土,必然會有密實度大、干燥收縮小、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等性質(zhì)。與普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能:

(1)高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力,但不一定具有高強(qiáng)度,中、低強(qiáng)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(yīng)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(hù)工程的特殊部位,控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是混凝土的強(qiáng)度,而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上,是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。

(4)高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性,即混凝土在硬化早期應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)筑物中的應(yīng)用主要有:

(1)高層建筑中采用高性能混凝土有利于統(tǒng)一柱子尺寸和模板規(guī)格,方便施工,并可利用高性能混凝土的早強(qiáng)特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。密度變小,彈性模量高,提高結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的重量,顯著提高受彎構(gòu)件剛度,在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中則可施加更高的預(yù)應(yīng)力值,并可利用早強(qiáng)特點(diǎn)提高張拉。

(3)高性能混凝土具有較強(qiáng)的抵抗大氣環(huán)境作用和化學(xué)物質(zhì)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(yīng)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(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力超過抗力而造成的。早期的混凝土抗拉強(qiáng)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(huán)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(yǎng)護(hù)后,在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)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(huán)境中相對濕度的降低,水泥漿體的干縮增大。在大多數(shù)土木工程中,混凝土不會連續(xù)暴露在使水泥漿體中C—S—H失去結(jié)構(gòu)水的相對濕度下,故引起收縮的主要原因是失去毛細(xì)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(shù)值達(dá)4 000×10-6?；炷恋母煽s是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的,在混凝土中呈現(xiàn)濕度梯度,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,致使表面混凝土承受拉力內(nèi)部混凝土承受壓力;當(dāng)表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時,混凝土便產(chǎn)生裂縫。另外,水泥石也會由于集料的限制作用而出現(xiàn)裂紋。在約束條件下,混凝土收縮時,混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力,如果該拉應(yīng)力大于其最大抗拉強(qiáng)度時,便產(chǎn)生裂縫。這種現(xiàn)象在混凝土剛拆模后表現(xiàn)尤為明顯,這時混凝土的強(qiáng)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(dǎo)致周圍空氣的濕度降低,進(jìn)一步加大了混凝土干縮。

3.2化學(xué)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(jù)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(nèi)部孔隙。因此,這種化學(xué)減縮在硬化前不影響硬化混凝土的性質(zhì)。化學(xué)減縮和水泥的組成有關(guān)。化學(xué)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(xué)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(xì)礦渣,則化學(xué)收縮會在一定范圍內(nèi)隨其摻量的增加而增加。

3.3塑性收縮

塑性收縮發(fā)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(chǎn)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(fēng)的情況下施工最為普遍?；炷猎谛掳璧臓顟B(tài)下,拌和物中顆粒間充滿水,如果養(yǎng)護(hù)不足,表面失水速率超過內(nèi)部水向表面遷移的速率時,則會造成毛細(xì)管中產(chǎn)生負(fù)壓,使?jié){體產(chǎn)生塑性收縮。塑性收縮常伴隨著不可見裂縫的發(fā)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(fā)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(fēng)速、環(huán)境溫度、凝結(jié)時間和相對濕度等,內(nèi)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(jié)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(guī)養(yǎng)護(hù))保持混凝土表面的濕潤,如在表面覆蓋塑料薄膜、噴灑養(yǎng)護(hù)劑等。