浅析高性能混凝土的现状及发展趋势

摘 要：高性能混凝土是强度高、力学性能稳定、稳定性好、韧性高的混凝土，具有较高的耐久性。介绍了高性能混凝土的基本概况、与普通混凝土的区别与特性，国内外发展现状，以及在发展过程中存在的问题，提出了高性能混凝土发展的趋势。

关键词：高性能；强度；耐久性；水胶比

随着科学技术的进步和发展，混凝土结构向更高、更大跨度和更大承载能力的方向发展，而特种结构也在迅速发展，这些结构的施工难度较大，耐久性要求较高。因此，高性能混凝土的研制和应用是必然趋势。目前，学界和业界一直认为高性能混凝土应具备足够的耐久性、工作性和较高的强度，并且其制备条件应该是经济合理的。

1.高性能混凝土基本概况

1990年5月，美国国家标准与技术研究所和美国混凝土协会共同主办了第一届高性能混凝土研讨会，最终确定了HPC为具有特定性能要求的均质混凝土，其高性能的含义是：力学性能稳定，容易浇筑而不离析，早期强度较高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用环境中寿命周期较长。混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉[1]。 20世纪90年代的粉体工程，进一步使混凝土进入了高性能时代[2]。超细粉是高性能混凝土不可缺少的组分[3]，这也是高性能混凝土发展的关键因素。高性能混凝土特别适合于高层建筑、桥梁以及暴露在恶劣环境下的建筑物[4]。国内外，许多学者认为高性能混凝土的强度为C50之上，但是高强度不一定就是高性能混凝土。与普通混凝土相比，高性能混凝土应具有以下几个特性。

（1）高性能混凝土具有较好的工作性能，其拌合物应具有较高的流动性，在进行浇筑成型过程中，混凝土不分层、不离析；在泵送混凝土过程中，混凝土应具有较好的可泵型；自密实混凝土应具有较好的自密实性能。

（2）高性能应具有较长的生命周期，针对一些特种结构，结构设计控制目标不是强度，而是结构的耐久性。能够使混凝土结构的使用周期提高到100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

（3）高性能混凝土浇筑凝结硬化后，形成的结构具有密实度较高、孔隙率低、较高的强度和抗渗能力等。但是，高性能混凝土制备并一定需要高强度。

（4）高性能混凝土具有较好的体积稳定性，混凝土在凝结硬化早期具有较低的水化热，凝结硬化之后结构的收缩变形较小，即体积变形较小。

2高性能混凝土发展现状及存在问题

2.1高性能混凝土发展现状

高性能混凝土的研究，国内外专家学者都进行了一定的研究。早在上世纪80年代中期，围绕着开发“高性能混凝土”的目标引起了研究热潮。最早研究高性能混凝土的国家是挪威，指出掺入硅灰能够较大增加混凝土的强度、抗锈蚀能力、抗渗性，从而提高结构的耐久性。美国在1999年公布了“高性能混凝土技术的伙伴关系”这是由企业和波特兰水泥协会、国家预拌混凝土协会合作，承担的一个重大科研计划。1990年，加拿大通过8年的努力，通过“高性能混凝土协作网”，针对高性能混凝土方面取得了巨大的成就，并制订了相关规范。上世纪末，法国经过了4年的研究，在高性能混凝土方面取得一定成果。日本在自密性混凝土方面进行了研究。

我国是当今世界上基本建设规模最大的国家，混凝土是最重要的基本建设材料。早在我国“六五”计划期间，针对C70和C80等高强混凝土进行了研究，其目的就是提高材料的利用程度。经过20多年研究，，已取得了一定的成就。近年来随着对高性能混凝土耐久性的重视程度的不断提高，专家学者进行的研究也不断深入。国内对高性能混凝土的研究，在上世纪90年代初期得到重视，以清华大学引进高性能混凝土为导向，各研究机构对高性能混凝土展开了研究。1993年，重点科研项目《高强与高性能混凝土材料的结构力学形态研究》得到了建设部、国家自然科学基金会、铁道部和国家建材局的合力资助，自此，关于高性能混凝土的研究迅速开展。我国首个关于高性能混凝土的规范是《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ275-2000），针对海港工程的高性能混凝土提出了明确的规定。

2.2 高性能混凝土存在问题

高性能混凝土在使用过程中，由于自身的特点，主要存在以下几方面的问题。

（1）质量不稳定。由于高性能的混凝土对组成材料要求较高，而我国的水泥性质具有明显的地域性，质量不稳定；骨料的使用，尤其是粗骨料的使用过程中，其中杂质过多，级配不良也是造成高性能混凝土质量不稳定的一个主要因素。

（2）收缩裂缝问题。高性能混凝土在应用过程中，由于用水量少，凝胶材料使用较多，使得混凝土在凝结硬化过程中更容易产生较大的收缩变形，进而导致结构表面的裂缝开展。结果是，有害介质深入到结构内部，发生钢筋锈蚀等病害，影响其结构的耐久性。这一个问题，已经成为工程实际中的一个严重的问题，急需解决。

（3）强度检测问题。施工现场进行混凝土结构强度的无损检测已是一个很成熟的技术，但是这一技术在高性能混凝土进行无损检测时，则无法进行。因此，这是一个尚未解决的难题。目前能够做的就是监测施工中的各要素的变化，及时进行调整。

（4）成本过高。高性能混凝土在使用过程中，没有别大量使用，一个重要的因素就是成本过高。一般情况下，使用高性能混凝土，其成本能提高到50%左右。所以，如何较少高性能混凝土的使用成本是一个重要的问题。

（5）配合比实际困难。由于高性能混凝土对和易性要求较高，所以其配合比难度也大。如水灰比、骨料粒径都有较高的要求。

3高性能混凝土发展趋势

建筑业的发展趋势是可持续发展，与环境协调的发展。所以建筑业应该是“绿色”的建筑业，高性能混凝土作为一种具有优势的材料，其发展也应该是可持续发展，具有“绿色”含义的材料。配置具有低水灰比、结构致密、低水泥用量、高强度、体积稳定好、耐久性高、工作性好等特点的高性能混凝土是目标。其发展趋势是：

（1）降低高性能混凝土的使用成本，提高其工程利用率。

（2）进一步研究混凝土表面收缩裂缝的问题。

（3）研究高性能混凝土的组成成分，进一步提高结构的耐久性、工作性、强度、抗渗性等性能。

参考文献：

[1] 冯乃谦.高性能混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.

[2]张新华.高性能混凝土微观结构，高性能混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，1996，379-398.

[3]冯乃谦，石云兴.超细粉对水泥浆体的流化与增强效应[ J].混凝土与水泥制品，1997，（3）.

[4]覃维祖.大力发展绿色高性能混凝土.建筑技术，2005，36（1）：12-16.

[5]冷发光.绿色建材和绿色高性能混凝土的开发.建筑技术开发，2000，27（3）：2-5.

作者简介：张利伟（1983--），性别：男，籍贯：河南新乡，学历：研究生，毕业学校：河南大学，职称：助教，研究方向：结构工程。