高性能混凝土的研究和发展现状分析

摘要：本文从高性能混凝土的概念及其发展中面临的问题出发，重点分析了绿色高性能混凝土的发展以及高性能混凝土的发展前景。最后得出：随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。

关键词：高性能混凝土，绿色，HPC，耐久性，工作性

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

一、高性能混凝土概念及其发展中面临的问题

本文首先从高性能混凝土的概念，性能及其发展中遇到的问题进行了分析。

第一，高性能混凝土的概念

高性能混凝土是近年来发展起来的一种新型混凝土。欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土；在日本，将高流态的自密实混凝土（即免振混凝土）称为HPC；中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。虽然在不同的国家，不同的学者或工程技术人员，对HPC的理解有所不同。比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性。但是他们的基本点都是高耐久性，这方面的认识是一致的。

第二，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：耐久性，工作性，力学性能，体积稳定性，经济性。

1.耐久性

高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，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

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。

3.力学性能

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。

第三，高性能混凝土发展和应用中所面临的问题

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。

二、绿色高性能混凝土的发展

绿色高性能混凝土是混凝土发展的方向，是我国国情的需要，是建筑工程发展的需要。中国将大力开展科技创新以支援和促进行业发展，将对既有建筑节能改造成套技术，低能耗大型公关建筑技术等加快技术公关，推动以节能、节地、节水、节材和环保为核心的建筑技术发展，逐步提高绿色建筑比重。因此，研发绿色高性能混凝土体现科学发展观，是利国利民，惠及子孙之事。上述这些都为绿色高性能混凝土的研究与应用打下了良好的基础

人类已经进入21世纪，混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料，更多地节约水泥，有更高的强度和耐久性。高性能混凝土(HPC)具有下列特征:(1)更多地节约熟料水泥，降低能耗与环境污染;(2)更多地掺加工业废料为主的细掺料;(3)更大地发挥混凝土的高性能优势，减少水泥与混凝土的用量。因此，高性能混凝土本身就可成为绿色混凝土。事实上，许多工程如大体积水工建筑、基础等对强度要求不高，但对耐久性、工作性、体积稳定性、低水化热等有很高要求，都应采用HPC。由此可见，高性能混凝土并不一定强调高强，我国目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和应用。因此，传统的GHPC的应用范围可以进一步扩大，可以将欧美对HPC强度的低限50MPa降低到C30左右，原则是只要不损害混凝土的内部结构如孔结构、水化物结构与界面结构等，保证混凝土具有良好的耐久性与体积稳定性。纳米混凝土、再生混凝土、免振捣自密实高性能混凝土等都是绿色高性能混凝土。绿色高性能混凝土已被广泛应用于市政工程、民用建筑和工业建筑，与普通混凝土相比，高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性，同时可以更多地利用工业废渣及其它废弃物，有良好的经济指标和环保意义，因此，绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向。

三、高性能混凝土的发展前景分析

随着HPC的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源，并对环境产生不同程度的影响。有专家指出，作为建筑工业主要原料的水泥，实际上是一种不可持续发展的产品。因此，高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时，坚持其可持续性的发展原则。21世纪前后， 吴中伟等提出了绿色混凝土的概念，在高性能混凝土的基础上增加了三个含义: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。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，对混凝土的发展将起重要作用， 并为HPC的发展指明了非常明确的方向。

四、总结

如今我国HPC发展形势一片良好，但是要使HPC 在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。基于上述特点，高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。

参考文献：

[1] 张国军,齐小红,韩越.高性能混凝土在新疆减灾防灾及防护工程中的应用[J]. 塔里木农垦大学学报. 2002(03)

[2] 张建,陈志林,周建斌,傅峰.生物质结构SiC陶瓷材料的研究现状及发展趋势[J]. 木材工业. 2009(02)

[3] 张运吉,朴永吉.老年人对公园利用的研究方向[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2007(06)

[4] 查玉国,朴永吉,刘敏.商业步行街外部空间环境与其设施的研究[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2008(08)

[5] 张朝晖,娄宗科.稻壳、稻壳灰水泥混凝土的研究现状[J]. 陕西农业科学. 2010(06)

[6] 徐军平,宋平根.高性能混凝土及其工程应用[J]. 现代装饰(理论). 2011(05)

[7] 贺红云,孙伟峰.高性能混凝土发展面临的若干问题[J]. 中国新技术新产品. 2011(13)

[8] 王淑萍,王思远,张春,于奎东.高性能混凝土的研究现状和发展应用[J]. 北方交通. 2007(04)

[9] 初少凤,施养杭.高性能混凝土的研究现状与应用前景[J]. 低温建筑技术. 2007(06)