高性能混凝土及其养护

中国分类号：TU755文献标识码：A 文章编号：

摘要：文章介绍了高性能混凝土的发展现状及其在交通工程中的应用，

关键词：高性能混凝土;施工;养护

Abstract: the article introduces the current situation of the development of the high performance concrete and the application in the traffic engineering,

Keywords: high performance concrete; The construction; maintenance

1引言

随着建筑事业的蓬勃发展和建筑技术的快速进步，混凝土在工程中获得了更加广泛的应用，但普通混凝土在耐久性方面已出现了许多问题，种种工程事故，使人们认识到在结构设计时，对使用材料的耐久性应像力学性质一样予以仔细考虑。城市建设、建筑工程、地下及水下工程、海洋开发与核能工程等，都需要大量混凝土，在许多特种结构中，对混凝土的性能提出更高的要求。进入20个世纪90年代以后，高效减水剂和超细矿物质掺合物的应用，使混凝土进入了高科技时代，能按材料科学的观点与方法，根据要求设计其性能，又有客观工程要求，因此，高性能混凝土（简称HPC）就自然而然地提出来了。

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。我国著名的混凝土科学家、中国工程院院士吴中伟教授对高性能混凝土的定义为：高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用的要求，对下列性能有重点地予以保证，即耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

2HPC的特点

高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。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。

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。

配制高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂，从而使混凝土具有综合的优异的技术特性，但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷：（1）自干燥引起的自收缩；（2）脆性。

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。

3HPC在交通工程中的应用

3.1HPC在公路中的应用

高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在公路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决公路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。

高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性（高流动、高粘聚性、高可浇注性）等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂，同时掺入一些经过处理工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。但如果能从改变公路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态（接近自流平），坍落度达240-270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了公路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。

3.2HPC在桥梁中的应用

高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用，延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土，而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土，设计寿命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇，成为特殊的掺和材料，使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工，直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定，还能能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：①跨径更长；②主梁间距更大；③构件更薄；④耐久性增强；⑤力学性能加强。

4影响HPC性能的因素及HPC需要养护的原因

4.1影响HPC性能的因素

4.1.1温度的影响

养护温度对普通混凝土和高性能混凝土的强度影响很大。高温加速了混凝土的水化过程。浇筑温度和养护温度越高，混凝土的极限强度越低，养护温度越高，混凝土早期强度越高。低温养护的混凝土具有相对均匀的微结构，特别是混凝土空隙的分布较均匀。虽然在较低温度养护不能获得较高的早期强度，但最终导致高的极限强度。控制养护期间混凝土的温度是重要的，特别是在炎热天气下。

4.1.2湿度的影响

Spears认为，当混凝土内部相对湿度RH小于80%时，水泥水化将停止。养护环境相对湿度越低，混凝土水份散失的速率越快。同普通混凝土相比，高性能混凝土拌合物泌水少，粘聚性大。泌水蒸发很快使高性能混凝土更易于产生塑性收缩裂缝，而且通常在混凝土初凝时就产生塑性收缩裂缝。

4.1.3养护时间的影响

养护时间对混凝土的长期性能有显著影响。对一给定的水灰比，混凝土强度随着龄期的增长而增加。从理论上说，水份迁移从毛细形为转为扩散以后，养护就可以停止。从毛细行为到扩散，混凝土中水份损失的转变时间取决于混凝土的配合比，环境条件和暴露面的面积与混凝土构件的体积比。

4.2HPC需要养护的原因

高性能混凝土与普通强度混凝土普通混凝土比有一个更低的水灰比，混凝土产生自干燥的倾向，为防止自干燥导致混凝土早期较大的收缩，应保证湿养供水或涂养护剂，甚至采用内养护。

高性能混凝土中一般都掺有矿物外加剂，有必要通过较长时间的湿养护，保证混凝土性能的正常发展。

为了缩短施工工期，加快模板周转，使用高强度等级，高早强水泥，易使混凝土养护不充分。

现代建筑结构的发展，超高层建筑结构和异型建筑结构很难保证充足的供水养护。当前，混凝土的养护机理需要研究．混凝土养护也需要管理和控制，就某建筑工程而言，很难确定混凝土养护是否到位，目前还没有标准可参考，而且现场养护技术也是混凝土迫切需要解决的施工技术难题。

5HPC的养护方法

高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14天。不能直接在新浇筑混凝土暴露的表面使用水。为了方便，将高性能混凝土的整个养护过程分为两个阶段，初期养护和湿养护。初期养护应在新拌高性能混凝土浇筑以后立即开始，湿养护在混凝土终凝后开始。

5.1常规养护

混凝土养护要注意湿度和温度两个方面。养护不不仅是浇水保湿，还要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异。采取保温和散热的综合措施，可以防止温降和温差过大。

混凝土的潮湿养护通常采用喷水或保水方法，或用湿砂土，湿麻袋覆盖。预制混凝土或寒冷天气中浇筑的混凝土通常用密封罩内送蒸汽的方法保持潮湿。在遮阳防晒条件下进行混凝土潮湿养护，往往比向混凝土外露面洒水养护还有效。密封薄膜养护（不透水塑料薄膜或养护剂形成的薄膜）在水源不足时是很好的保温养护手段，但应注意薄膜密封前混凝土表面必须处于饱水状态。

拆除模板或撤除保温防护后，如表面温度骤降，混凝土就可能会产生龟裂。只有当混凝土任何部位的温度都处于逐渐下降状态时，才能撤除防护。大体积混凝土不能降温过快，因为当混凝土内外存在温差时，表面骤冷的混凝土产生裂缝的可能性很大。 混凝土采用干热保温时，必须补充足够的水分。

5.2炎热环境下的养护

同普通混凝土相比，高性能混凝土具有较高的早期强度。但在后期，高性能混凝土强度的发展类似于普通混凝土。因此，用高的温度养护高性能混凝土并不理想。根据构件的尺寸，水泥含量，水胶比，环境条件，炎热条件下采取如下措施控制养护期混凝土的温度是必要的：

①降低混凝土的浇筑温度；②覆盖有很好隔热性能的材料；③混凝土宜在低温度时段的时候浇筑；④对新浇筑混凝土的暴露面进行覆盖。

5.3低温（负温）环境养护

低温下混凝土采用自然养护时宜使用不透明的塑料薄膜覆盖或喷洒养护液。

在负温条件下养护时，不得浇水，混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜及保温材料如稻草或者干草覆盖，进行保温，防止混凝土冻结。用以玻璃纤维、海绵橡胶、纤维素、矿棉、乙烯泡沫和聚氨脂泡沫材料制成的保温毯效果更佳。在寒冷气候条件下，需要额外的热量来保持10℃一15℃，这样有利养护的温度，可以采用加热线圈，便携式的循环加热器或蒸汽来提供所需的热量。

所有情况下，都应避免混凝土中水份的损失。

6 结语

高性能混凝土比普通混凝土难施工的多。配合比的选定、原材的控制都要有很高的要求。高性能混凝土养护比混凝土更加严格。如今我国HPC发展形势一片良好，但是要使HPC 在交通工程中推广使用还需一个认识和实践的过程，对HPC的养护也要进行更深入的研究和探讨。

参考文献：

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