高性能混凝土范文

高性能混凝土篇1

【关键词】高性能混凝土 绿色高性能混凝土

混凝土在众多建筑工程领域中是应用最广泛、用量最大的建筑材料之一，但是混凝土的大量使用，使自然资源遭受到前所未有的破坏，使资源和能源出现危机。因此，混凝土材料的发展应与环境保护、能源节约、资源节省综合考虑，协调发展，深化”绿色”观念，发展绿色高性能混凝土(简称GHPC)。

一、绿色高性能混凝土的定义

在国内，吴中伟院士最早对其概念作了阐述，他认为：传统混凝土未来应该是向着绿色高性能混凝土发展。大量学者研究认为绿色高性能混凝土应符合以下几个方面：

1、选用符合国家标准的绿色水泥，尽量减少砂、石开采过程中对环境的破坏，减水剂尽可能以工业废液改性制造或在此基础上研制其他复合外加剂。

2、尽量少用水泥熟料，减少环境污染，同时也能大量地降低能耗，并掺加更多以工业废渣为主的活性掺合料，可改善混凝土的耐久性。

3、使高性能混凝土优势得到充分发挥，减少水泥和混凝土用量，达到节约资源、改善环境目的；。

4、对废弃混凝土进行重新循环利用，发展再生混凝土。

二、绿色高性能混凝土的分类

1、生态环境友好型混凝土

为满足高强度和高耐久性的要求，传统的混凝土始终在追求材料的密实性。这种密实性使城市中的混凝土结构(如各类建筑物、刚性路面等)缺乏透气性和透水性，调节空气的温度、湿度的能力差，加剧城市热岛效应，劣化了人类的生活环境；雨水长期不能渗人地下，使城市地下水位下降，影响了地表植物的生长，结果造成城市生态系统失调。

2、再生骨料混凝土

旧建筑物或结构物解体的混凝土经破碎分级成为粗细骨料，代替混凝土中部分砂石配制的混凝土，称为再生骨料混凝土。

3、大掺量粉煤灰高性能混凝土

掺入粉煤灰能提高混凝土的强度以及抗渗性和抗冻性，降低干缩性，对碱骨料反应起抑制作用。如能充分利用粉煤灰的形态效应、微集料效应和火山灰效应，在大量掺人粉煤灰情况下配制出高性能混凝土，将带来更大的经济效益和环境效益。

4、减轻环境负荷型混凝土

(1)利废环保型混凝土：该类混凝土的组成与传统混凝土的最大区别在于：采取一定技术措施，掺人大量的固体废弃物，工业废渣，废弃的砖石、混凝土以及固体垃圾等和以工业废液为原料的外加剂。

(2)节能型混凝土：水泥生产过程中需要高温锻烧硅质原料(粘土或页岩)和钙质原料等组分，要消耗大量的能源。

(3)自密实混凝土：自密实混凝土不良好的效果。

三、绿色高性能混凝土的一般特征

1、最大限度地节约水泥用量，尽可能多地使用绿色水泥，代之以工业废渣为主的矿物外加剂，从而减少水泥生产过程中的CO2、SO2气体的排放量，降低对天然资源与能源的消耗。

2、充分利用工业废渣，更多地采用废渣，如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料以节约水泥；利用中水等作为混凝土的拌合用水，以节约水资源，在改善混凝土耐久性的同时保护环境。

3、采用先进生产工艺，对大量建筑垃圾进行资源化处理，使之成为可利用的再生混凝土骨料，减少对天然砂石的开采。

4、最大限度地发挥高性能混凝土的优势，使其高强、高性能化，减少结构面积或结构体积，改变我国建筑结构的肥梁、胖桩、深基、厚墙的局面，节省混凝土用量，减轻自重。

5、扩大绿色高性能混凝土的使用范围。

四、绿色高性能混凝土的研究现状

在高性能混凝土技术发展过程中，首先以高强为标志的技术迅速发展。由于水泥细度和水化速率在提高， 混凝土中胶凝材料用量在加大，总体细成分用量也在加大，以及外加剂的广泛应用和水胶比显著减小，在这些因素的影响下，混凝土在提高强度的同时，也使体积稳定性、裂缝、脆性和耐火性等问题凸现出来，严重影响了混凝土的耐久性和安全性。国内外都有共识:单纯高强并非高性能，高耐久性和安全性才能满足结构物使用寿命增长的需求。西方发达国家混凝土耐久性预期寿命已指向100年以上甚至更长，我国目前一般建筑大多以50年为目标，总体上处于落后，如不重视，尚有维修和重建的不良前景，甚至重蹈西方已有建筑不堪维修重负的覆辙。

五、绿色高性能混凝土存在的问题

1、成本问题

高性能混凝土对原材料、生产线以及生产管理水平有着较高的要求，因此其造价也相应的比普通混凝土成本高出许多（大于50%），从而制约了绿色高性能混凝土的推广应用。因此，一方面要加强科研力度、降低造价，另一方面要大力推广绿色高性能混凝土的应用。

2、早期开裂问题

混凝土开裂早已引起人们的关注，其并不是高性能混凝土所独有的，而绿色高性能混凝土同样存在着这个问题。国内清华大学安明哲博士对绿色高性能混凝土由于低水胶比引起的自收缩问题进行了较为全面的探讨，结果发现：自收缩主要发生在3d内，并随龄期的延长而逐渐变慢。自收缩随水胶比的减小而增大，以初凝到1d时最明显。针对这种自收缩，研究者提出了许多抑制措施。

3、技术、设备问题

目前国内在绿色高性能混凝土的应用方面大多处于尝试阶段，缺乏较完整系统的基础应用研究，且研究仅限于不全面的实验室试验研究，与实际工况的情况相差较大，不利于绿色高性能混凝土的推广应用，在相关的技术规范方面亟待完善。

六、绿色高性能混凝土的研究展望

1、注意研究低强高性能混凝土

目前，高性能混凝土必须是高强混凝土(大于C50)的观点大大限制了高性能混凝土的应用范围。事实上，大量使用的钢筋混凝土建筑物。如低层和多层房层以及高层房层的上层构件。以及大体积水下建筑物和基础工程，对强度要求并不高(C25--C30左右)，但对耐久性、工作性、均匀性、体积稳定性、低温升等有一定甚至很高的要求，必须采用高性能混凝土。

2、加强对绿色高性能混凝土配套技术的研究开发

着重解决高性能混凝土和绿色高性能混凝土由于低水胶比引起的自收缩问题，进一步水化造成的裂纹问题，由于高强度带来的脆性问题等。

3、提高混凝土材料的绿色度

混凝土的主要原料水泥是一种资源代价、能源代价和环境代价巨大的材料。每生产l t水泥除放出大量的粉尘外，还排放出约l t的温室气体CO：，因此，要提高混凝土的绿色度，必须采用有效措施．减少水泥的使用量。在高性能混凝土中科学地大量使用粉煤灰等矿物掺合料，既是提高混凝土性能的需要，又可减少对水泥产量的需求；既可减少煅烧熟料时CO：的排放，又因大量利用粉煤灰、矿渣及其他工业废料而有利于保护环境。

4、降低高性能混凝土的成本

经济问题长期困扰着混凝土工作者，并成为混凝土技术进步的障碍。目前，大部分高性能混凝土的成本比常规混凝土高30％以上，制约了高性能混凝土的推广应用。与此同时，大量的试验研究证实。高性能混凝土不一定要高成本，低成本生产高性能混凝土是完全可能的。

结语

绿色高性能混凝土是混凝土产业的发展方向，是我国建设节约型、环保型社会发展道路方针的具体体现。加大对绿色高性能混凝土的研究，使绿色高性能混凝土创造出更多的经济效益和社会效益，在加快研究与开发的同时也要重视绿色高性能混凝土的宣传推广工作，尽快普及应用到建设工程中，充分发挥其经济、社会和环境效益。

参考文献

覃维祖．《大力发展绿色高性能混凝土》．建筑技术．2005(1)：12―16．

吴中伟.《绿色高性能混凝土一 一混凝土的发展方向》凝土与水泥制品，1998〔1〕：36

高性能混凝土篇2

关键词：混凝土；耐久性；C100混凝土

中图分类号：TU755文献标识码：A

前言

随着我国工农业的发展，我国用电量大增，线路的回路走廊也越来越宽。为了减少回路走廊，高强度大弯矩混凝土电杆就应运而生，另外铁路支柱产品大部分应用在盐碱地，强度、抗冻性能，抗氯离子渗透性能都要求极高。为了满足市场需求，我们严格按照国家标准，配制了C100高性能混凝土。

一、高性能混凝土是以耐久性为基本要求，能够满足工业化预拌生产、机械化泵送施工的混凝土。在性能上，按混凝土龄期发展三阶段而具有这样一些特点：

（一）强度高；

（二）新拌混凝土有良好的流变学特性：不泌水、不离析甚至能达到自流密实；

（三）硬化过程中水化热低、体积稳定、无裂缝或者少裂缝；

（四）硬化后结构致密，抗渗性优良，渗透系数可比普通混凝土低1-2个数量级，具有高度的耐磨耐腐蚀性。

二、C100高性能混凝土配制情况如下：

（一）原材料

1、水泥

采用鹤壁同力P042.5普通硅酸盐水泥,性能见表一：

表一：

2、粗细骨料

选用确山朱古洞石场的碎石。粒级5-20mm,连续级配，含泥量0.4%， 针片状含量0.6%，压碎指标6.2%，石子的容重为1618kg/m3。

选用泌阳河砂，细度模数3.2，含泥量0.8%。

3、掺和料，采用两种，一种是硅粉，一种是磨细矿渣。主要功能是提高混凝土的强度，降低坍落度的损失。后期主要是增强混凝土的抗冻抗渗及耐腐蚀性。

（1）采用北京慕湖牌超细硅粉，化学成份如表二：

表二硅粉成份含量

（2）采用山西彤阳S105超细矿渣微粉，化学成份如下表三：

表三矿渣粉成份含量

4、外加剂试验采用北京慕湖有限公司生产的FDN型萘系高浓高效减水剂。掺高效减水剂有很好的早强和增强作用。主要技术性能指标如表四：

表四减水剂性能指标

（二）8试验选用的公式为：Rn≥（R+T）+K1σ

R- 设计强度标准值

T-温度修正系数，一般为4-6Mpa

混凝土强度标准差，σ取3.5Mpa

K1 -常数，2.0-2.5

当T取5Mpa，K1取2.0时，配制C90高强混凝土的试配强度为：Rn=105Mpa。

1、首先确定单方水泥用量，配合比如表五:

从表五可以看出采用单方水泥用量为500kg强度比较高，故采用编号2的水泥用量，减水剂掺量选2%。

2、确定砂率、石子粒径、水灰比、配合比如表五：

表五

由表五可看出单方水泥用量500kg，硅粉用量9.8%，砂率35%，石子粒径5-25，水灰比为0.285配制出来的C100混凝土强度高，所以我们选用编号1，A组配合比。

3、我们又采用鹤壁42.5级不同批次的水泥，做了如下验证实验，见表六：

从表六可以看出，不同批次的鹤壁水泥均能满足C100混凝土的设计强度。

表六 不同批次水泥强度

4、我们采用鹤壁P052.5级水泥，采用与42.5级水泥相同的配合比，试验情况如表七所示：

表七不同强度等级水泥

由表七可以看出，用鹤壁P052.5级水泥配制的混凝土明显高于42.5级配制的混凝土，所以，如果配制更高标号的混凝土应该优先选用高强度等级水泥。

表八加入 105级矿渣

5、我们又对采用两种掺合料与一种掺合料，和两种掺合料不同配比进行试配，其结果如表八。从表八可以看出，两种掺合料同时采用，混凝土的强度及耐久性能均有显著的提高。

三、总结

目前我们配制的高强混凝土，大量应用到了大弯矩混凝土电杆和电气化铁路混凝土支柱的生产中，应用结果表明，我们配制的C100高性能混凝土无论是强度还是和耐久性能都能满足生产产品的各项技术要求，而且生产出的混凝土产品表面光滑，颜色清亮，外观非常美观。在应用的过程中还应注意以下事项：

（一）搅拌混凝土时应采用二次投料法，即先投入砂、石、水泥、减水剂及少量的水，搅拌匀均后，加入碎石。二次搅拌时间不少于90S且不大于3分钟。

（二）应严密监测粗骨料、细骨料的含水率，以免混凝土流动度过大，强度偏低。

（三）混凝土严禁掺入氯盐和可溶性硫酸盐。

（四）硅粉、矿渣是重要的掺合料，要严格检验其化学成份。

（五）离心时必须保证慢速80-120转/分钟，持续2-3分钟，同时进行擀光，以保证大端内壁光滑。高速离心时间不低于15分钟，低速过渡要缓慢。添头必须在高速离心前进行。

（六）养护窑的养护制度为升+衡+降=6.0h使用普通硅酸盐水泥时，最高温度不大于85℃。

（七）生产出的产品蒸气养护出窑后，应防止干燥收缩裂缝和温度应力裂缝，应养护充分。脱模后，当平均气温大于5℃时一般要覆盖麻袋湿养，最少不低于7天。

参考文献：

[1]、朱清江，高性能混凝土研制及应用，中国建材业出版社.

[2]、冯浩、朱清江，混凝土外加剂工程应用手册，中国建筑工业出版社.

[3]、JGJ-55-2000普通混凝土配合比设计规程.

作者简介:

高性能混凝土篇3

【关键词】高性能混凝土；高强度；高耐久性；高体积稳定性；高工艺性

一、前言

混凝土主要有两个方面的性能,分别为新拌混凝土的施工性能和硬化混凝土的使用性能。因而对于高性能混凝土来说，它的性能一般情况下包括高流动性以及能够长期使用的力学性能和耐久性能等两个方面。在大幅度的提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作而成的混凝土就是高性能混凝土。高性能混凝土作为一种新型高技术混凝土，它设计的主要指标是其耐久性，而适用性、施工性、强度、体积稳定性和经济性等是主要考虑的几个方面。

二、高性能混凝土的性能要求

从90年代以来，高性能混凝土在我国已经在大量工程项目中被采用。对于高性能混凝土的要求很多，除了强度要达到一定的要求，如50Mpa或60Mpa，还要满足增加高尺寸稳定性(高弹模、低收缩、低温度应变等)和高抗裂性等方面的要求。本文主要从高性能混凝土应该具备的高强度、高耐久性、高体积稳定性、高工艺性等性能做简要分析研究。

1、高强度

高强度就是指混凝土所应该具有的满足结构要求的强度值,通常情况下，并不是强度越高就代表混凝土的质量就越好。很多专家的观点都认为高性能混凝土不一定是高强度的,但是高强度的混凝土一定是高性能混凝土。因此，高强度除了代表混凝土的强度等级外,还在一定程度上反映了混凝土的强度质量。而混凝土的强度质量就是不仅仅强调混凝土的强度等级,还应该达到强度具有较小的分散性,同时混凝土的韧性也非常好,后期强度增长要稳定等等，只利用超强度等级来满足混凝土强度的设计等级的做法是极为不合理而且不科学的。总体来说，要重视混凝土强度的质量。提高混凝土的强度等级, 有利于节约原材料的使用量、同时提高结构的耐久性、还可以降低结构的自重等。如果混凝土的强度等级由C30 提高到C60,对受压构件而言可以节约混凝土30%～40%,对受弯构件而言也可节约混凝土15%～20%。

2、高耐久性

对于混凝土的耐久性的分析可以从人为劣化和自然老化两个方面来进行。人为劣化具体是指混凝土结构在使用过程中,由于生活、生产和管理等方面的一些客观原因，可能会因为长久的冲刷和磨损而导致混凝土的使用功能降低的情况；可能因为不断撞击而产生损伤或裂缝而导致混凝土的结构强度的降低；可能因为油、碱、酸的等化学物质的腐蚀作用破坏了混凝土的内在结构；可能因为渗透和温度等的自然作用使混凝土遭受了一些直接的损伤。自然老化具体是指混凝土在土壤、大气以及水中, 随着时间的推移而发生的性能方面的变化,例如日晒雨淋、干湿较替、气温变化、冻融循环等自然现象的作用,使混凝土产生剥落、裂缝、疏松等各种现象,从而使得混凝土的结构安全度严重降低；同时二氧化碳的侵入也将导致混凝土发生碳化现象,这便会造成混凝土对钢筋的防锈保护方面的作用严重降低。

要对上述耐久性的问题进行解决,就需要从多个方面同时着手,例如可以提高混凝土的密实度和它的抗渗性能,或者延缓混凝土老化和劣化的进程;在混凝土中掺加一些防老化和劣化的材料, 从而提高其抗老化和劣化的能力;同时还可以多做一些维护保养工作,增长混凝土的使用寿命。另外,如果在施工的过程中出现用料不当,或者操作不慎的情况等也会对混凝土的耐久性产生不良影响，例如施工中使用活性碱骨料,由于水泥和外加剂的含碱量非常高高,会导致骨料产生碱骨料反应,严重破坏混凝土的内部结构;施工质量没有得到保证, 混凝土强度远远达不到所规定的要求,甚至有些发生了裂缝等,致使钢筋出现锈蚀现象,对整个结构的安全构成了威胁。综上所述，在施工过程中进行材料的选用时要十分谨慎,在达到规范所规定要求的基础上，严格按照配合比、运输、搅拌、养护、支模等各个步骤进行,进而确保混凝土的耐久性符合要求。

3、高体积稳定性

混凝土的体积是否稳定，对整个结构的受力性能都会产生直接的影响。一般情况下，应该尽量提高混凝土的体积稳定性，从而保证整个结构的受力性能良好。通常而言，混凝土的体积稳定性可以分成三类,第一类是由于承受了荷载的作用致使混凝土发生了体积变形, 例如徐变变形和弹性变形等;第二类是混凝土在自身的凝结过程中发生了体积变形,统称为收缩变形；第三类是混凝土受到温度的影响例如高温或者低温等而发生了体积的变形,统称为温度变形。

如果混凝土发生了不均匀收缩的现象，就会在其结构内部产生一定的内应力,这便容易导致大大小小的裂缝出现,裂缝会使混凝土强度和耐久性都无法达到规定要求。混凝土发生收缩现象是由很多原因造成的，主要原因如下：第一，对于刚成型的混凝土，由于固体颗粒会不断往下沉淀，混凝土表面会有水分浸出，这必然导致了其体积的缩小。第二，水泥与水发生水化的化学变化时，会出现体积缩小的现象。第三，对于凝固后的混凝土，其结构内部的水分会不断蒸发，进而导致了体积缩小的现象。通过对以上造成混凝土收缩原因的归纳总结，可以看出在以后的施工过程中，为尽量避免严重发生收缩现象，应该从降低用水量和水泥浆用量等方面开始进行解决。还应该通过采用弹性模量高的集料来提高提高混凝土的弹性模量，防止其在受到力的作用后发生过大的弹性变形。

混凝土和普通结构的材料相同，在外界温度发生变化时，会因为材料的热胀冷缩而出现膨胀或收缩的现象，进而出现了体积变形，在这种情况下，如果混凝土承受了荷载作用就会因为结构内部内应力的产生而导致被破坏的后果。另外，在发生水化反应时，由于混凝土各个部分的温差很大，也会有内应力进而出现裂缝现象。

混凝土形成过程中本身具有很多不得不关注的特性，所以在混凝土的设计和施工中，必须要进行全面考虑，综合分析各种因素的可能会造成的影响，进而避免一些不良后果的产生。

4、高工艺性

保证混凝土质量的重要指标就是其工艺性能。只有具有了较好的工艺性能，混凝土才有可能满足高强度、高耐久性和高体积稳定性等方面的要求。混凝土的工艺性能包含很多方面并且需要生产过程中的很多项指标来进行描述，目前，在国际上还没有形成一个统一的关于混凝土高工艺性的标准。

三、总结

在目前情况下，除了混凝土的强度已经有了明确的标准外，其他几个方面均没有统一的定量要求。从各个方面来看，由于高性能混凝土所具有的种种优势，混凝土未来的发展会逐步趋向于高性能混凝土的发展。对于高性能混凝土四个特征指标，可以在满足具体工程要求的基础上，由建设、设计和施工单位共同提出,进而改变目前对结构混凝土只提强度等级的要求。

参考文献

[1]徐东方,姚民乐.高性能混凝土配合比研究[J].建材技术与应用.2005(6)

[2]赵国藩.高性能混凝土发展简介[J].施工技术.2002(4).

高性能混凝土篇4

关键词：高性能混凝土；性能特点；影响因素；注意事项

一、前言

高性能混凝土（HPC）是一种新型高技术混凝土，出现于20世纪80年代末90年代初，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，它以耐久性为首要设计指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能重点予以保证，正是由于HPC的诸多优异性能，使得HPC在诸多工程中得到了广泛的应用。

二、高性能混凝土的特点

区别于传统混凝土，HPC具有易于浇筑、捣实而不离析、早期强度高、韧性高、体积安定性好、耐磨度高、抗冲击性能好、在恶劣环境下寿命长等性能。被认为是目前性能最为全面的混凝土，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。至今已在不少重要工程中被采用。

对高性能混凝土，一般认为，抗压强度可以作为混凝土性能的代表性指标，强度越高，性能就越好。然而工程经验证明，海港建筑物、桥梁、公路、污水工程建筑物等，不是因混凝土强度不够、而是因耐久性问题使结构遭到破坏。因此在高性能混凝土应用中，对高性能混凝土的各项性能指标的影响因素应通盘考虑，而不应当只追求高抗压强度。

三、高性能混凝土的性能

3.1高性能混凝土拌和物工作性：

区别于普通混凝土拌和物，高性能混凝土拌合物有良好的流动性、抗离析性。

其流动性多用坍落度和坍落扩展度进行评价，在坍落度测试完毕后规定时间内，待拌和物蠕变流动稳定时，量测其扩展的直径，该直径即坍落扩展度。坍落扩展度对混凝土流动性的评定比坍落度直观。坍落度相近时，坍扩度越大，拌和物的工作性越好。拌和物的抗离析性，可以用坍落流动速率及压力泌水率来评定。

凝结时间方面：高性能混凝土在配置上采用低水胶比，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，高性能混凝土的凝结时间视外加剂与掺和料的品种与掺量不同明显加快或减缓，掺矿渣或硅粉对凝结时间影响相对较小，而主要由外加剂的影响控制。

3.2硬化混凝土的性质

硬化混凝土的性质主要有强度、弹性模量、收缩与徐变、抗碳化性、耐磨性、抗介质渗透性、抗冻融性、抗碱骨料反应能力。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

四、影响高性能混凝土性能的因素分析

对HPC性能影响较大的因素主要有原材料质量、水胶比、掺合料的选择及用量、外加剂、配合比的设计及优化、施工质量控制。

4.1原材料品质

混凝土中材料的技术指标及均匀程度直接影响到混凝土的各项性能

水泥：除了用量以外，应充分考虑水泥与高性能外加剂的相容性问题，两者相容性好才可获得低用水量大流动性、且坍落度经时损失小的效果。

对于粗骨料其品质除了应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（ JGJ52）外，不同粒径粗骨料的配合比例决定了混凝土的密实程度，通过做最大密度试验计算出不同粒径骨料的最佳比例，使粗骨料空隙尽可能的小。

矿物掺合料作为混凝土不可缺少的组分，掺入矿物掺合料的目的在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，使水泥石结构更为致密，从而能有效阻断可能形成的渗透路径。选择掺合料时，需从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵进性能等诸方面加以平衡选择。在考虑掺合料活性的同时，充分利用各种掺合料的不同粒径，在混凝土内部形成紧密充填，增强混凝土的致密性。

外加剂方面应进一步重视解决外加剂和水泥的适应性，减少混凝土的泌水率，减少混凝土坍落度的经时损失。单一成分的外加剂已不能很好发挥其作用，而单纯以减水为目的外加剂也不能达到超高泵程的混凝土的使用目的，为此需针对具体工程配制特定要求的多组分复合外加剂来满足高性能混凝土的工作性要求。

4.2混凝土配合比的设计

混凝土的组成是以石子为骨架，以砂子填充石子间的间隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减少砂石间的摩擦阻力，保证混凝土有足够的流动性，因此在进行配合比设计时，几个参数的选择十分重要：

4.2.1水胶比，低水胶比是高性能混凝土配制特点之一，为达到混凝土的低渗透性以保证其耐久性，无论设计强度多少，配制高性能混凝土的水胶比一般都不能大于0.38，以保证混凝土的密实度。

4.2.2浆集比：水泥浆与集料的比例即为浆集比，高性能混凝土的特点是流动性大、水胶比小，为保证混凝土有足够的流动性要求较大的胶凝材料总量，但随浆集比的增大，混凝土的弹性模量会下降，混凝土的收缩也会增加，按规范规定应不大于550Kg/m3为宜，为减少收缩，实际工程应用中采用大掺量掺加粉煤灰、矿粉等掺合料取代部分水泥减少混凝土的干缩，增加密实度，提高抗侵蚀能力。

4.2.3砂石比：即砂率。在水泥浆一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响混凝土的工作性，根据最佳配合比例骨料的空隙率，选择适宜砂率，使得细骨料能很好的填充粗骨料的空隙。

和普通混凝土相比，高性能混凝土配合比设计上水胶比低，胶结料量大，浆集比大，粗集料少。规范中配合比设计的鲍罗米公式已经不适用，只能作为参考，实际应用中应以所测得的拌合物及硬化产物的技术指标来决定。

4.3高性能混凝土的施工质量控制

4.3.1在混凝土的施工过程中，如更换水泥、外加剂、矿物掺合料的主要材料的品种及规格，应重新进行配合比选定试验，并对配合比混凝土的拌合物性能、力学性能和耐久性能进行检验，检验结果应分别满足要求。

4.3.2施工环境或施工工艺发生变化时需对混凝土配合比进行调整。由于配合比选定周期较长，会对施工造成影响，因此在施工准备以及配合比选定阶段应做好配合比的备选工作。

4.3.3搅拌投料顺序及搅拌时间：搅拌时宜先向搅拌机中投入细骨料、水泥

、矿物掺和料，搅拌均匀后再加入所需用水量（外加剂与水同时加入），待砂浆搅拌均匀后再投入粗骨料并继续搅拌至均匀为止。总搅拌时间宜控制在2min。

4.3.4混凝土现场控制

混凝土入模前，应对拌和站首盘混凝土测定温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率的工作性能，拌合物性能满足配合比要求时方可入模浇筑。混凝土浇注时，混凝土下料口与浇筑面之间距离不能过大，否则混凝土易离析，振捣时以混凝土表面出浆为宜，同时应避免漏振和过振。混凝土振捣完成后，应及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，尽量减少暴露时间，防止混凝土表面水分蒸发。

结语：

承上，由于高性能混凝土的诸多特性，决定了其性能影响因素诸多，胶凝材料的品质和质量稳定性、配合比设计及验证、施工过程控制是影响高性能混凝土质量的主要因素。在进行高性能混凝土的配合比设计时首先要根据设计要求、原材料状况进行试配，并验证各项性能，通过施工过程严格的质量控制以确保高性能混凝土发挥优异特性。

参考书目:

[1]吴寅.关萍.影响建筑混凝土性能的因素研究[J].新型建筑材料.2007 (05).

[2]解咏平.检测建筑工程施工混凝土性能技术的研究[J].山东建筑工程.2009（03）.

[3]程健．混凝土高强度性能的应用与检验[J].安徽建筑工程技术学院学报.2007 (02).

[4]关铁勇.石运涛.建筑混凝土技术与性能在工程中的应用[J]．建筑科技与管理.2009(03)．

高性能混凝土篇5

1试验概况

1.1试验材料与构件制备

用超细水泥替代硅粉制备新型UHPC[3,4]，配合比见表1错误！未找到引用源。。其中，超细水泥52.5级，比表面积570m2/kg；42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积350m2/kg；S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积408m2/kg；40～70目天然石英砂；西卡高效聚羧酸减水剂，按固体掺量计算。UHPC的钢纤维体积掺率一般为0.5%～3.0%[5]，本试验按1.5%采用，钢纤维抗拉强度大于2850MPa，平均长度及长径比分别为10mm和60。采用搅拌机将拌合物搅拌均匀，搅拌完成后浇筑构件和试块，并振捣密实。拌合物流动性良好，易施工。待试件具有初始强度后拆模，并采用90oC蒸汽养护3d。构件的浇筑与养护见图1。试验得到的UHPC基本力学性能指标为：100mm边长立方体抗压强度平均值140.2MPa，100mm×100mm×300mm棱柱体轴心抗压强度均值115.1MPa，弹性模量Ec为50GPa；试件抗拉强度试验方法同文献[6]，由于使用了较低的钢纤维体积掺率且纤维长度较短，故抗拉强度实测平均值ft为5.8MPa。高强钢筋力学指标测试结果见表2。钢筋弹性模量Es按《混凝土结构设计规范（GB50010-2010）》[7]要求取200GPa。

1.2构件设计与试验方法

试验梁包括4根矩形梁和2根T形梁，梁长均为3200mm，钢筋采用HRB500级高强钢筋，沿梁底通长布置。加载装置与梁截面尺寸见图2，试验梁的实际安装情况见(a)矩形梁(b)T形梁图3。考虑到钢纤维的增韧作用，配置单排纵筋的梁均未配置箍筋，配置多排纵筋的梁每500mm设置一直径6mm的HPB235箍筋以固定纵筋，保护层厚度10mm。位移计布置在跨中、加载点和两个支座处，且跨中增设线性差动位移计（LVDT）精确测量试验梁跨中竖向位移。梁跨中UHPC表面沿截面高度方向及钢筋表面粘贴应变片。在各级荷载下，采用裂缝宽度观测仪测量梁体的裂缝宽度。试验梁的配筋率ρ、截面有效高度h0和换算截面抵抗矩W0见表3。

2试验结果

梁的荷载—挠度曲线见图4，梁纯弯段裂缝照片见图5。由荷载—挠度曲线可知，高强钢筋UHPC梁的挠度曲线与混凝土梁无本质区别，大致由开裂前、裂缝出现后至钢筋屈服和钢筋屈服后三阶段组成。第一阶段：加载初期，弯矩小，梁尚未开裂，表现出弹性变形特征，挠度随荷载线性增长，且梁的刚度不变。第二阶段：达到开裂弯矩后，梁刚度降低，挠度增长速度加快，曲线出现拐点。在纯弯段及加载点附近的梁底位置先出现裂缝，裂缝数量、宽度和高度均随荷载的增长而增加。继续加载，挠度进一步增加，纯弯段裂缝越来越密集，并且剪弯区也逐渐出现裂缝。第三阶段：荷载进一步增大，钢筋屈服，荷载—挠度曲线上出现拐点，梁的挠度急剧增大而荷载增长很小，曲线水平发展，裂缝在纯弯段区域已十分密集；进一步加载，UHPC受压区局部压酥，受拉区有主裂缝产生。对于T2梁，由于浇筑缺陷（梁左侧加载点位置的上表面略凹）且配筋率较高，荷载达到300kN时，梁左侧加载点靠翼缘两侧产生应力集中，使翼缘与腹板交界处被局部压裂；当荷载值超过390kN，位于其下方的UHPC突然撕裂，出现斜拉破坏现象。T2梁刚度计算分析时仅采用局部破坏前的试验参数作为有效数据。

3开裂弯矩计算分析

水工混凝土及钢筋混凝土结构设计规范[7-9]中均以材料力学的开裂弹性计算公式为基础，即假定UHPC开裂时受压区和受拉区应力图形均为三角形，并引入截面抵抗塑性影响系数γ（弹塑性抵抗矩与弹性抵抗矩之比）进行修正计算开裂弯矩。(1)式(1)中，γ可选用混凝土类材料受拉区塑性化的应力图形进行换算，或使用数理统计方法确定[10],前者更为严谨；后者更为简便，且可满足应用要求。故本文选用第二种方法，即根据开裂弯矩和抗拉强度实测结果计算并拟合出其计算公式。本试验所用矩形梁截面尺寸和UHPC的抗拉强度测试方法与文献[6]相同，故采用该文献值和本文试验数据推出γ值，并进行分析。文献[6]采用HRB400级钢筋，UHPC抗拉强度均值10.2MPa。回归分析可知钢筋级别对UHPC梁的γ值无明显影响。对于混凝土梁，计算时一般考虑截面高度而不考虑截面形状对γ的影响，因此本文中截面尺寸对γ的影响也近似认为由截面高度引起。分析发现UHPC梁的截面高度h在小于400mm时对γ有明显影响。由开裂弯矩和抗拉强度实测结果计算的γ及相应的拟合曲线见图6。由于配筋提高了材料的极限变形，强化了UHPC梁受拉区的塑化能力[11]，γ值随钢筋用量的增加而增大，并在配筋率达到0.025时趋于稳定。为便于计算和应用，文献[6,12]的γ曲线均采用二折线。对试验数据进行拟合分析发现，考虑截面高度和配筋率的影响后，γ曲线可按式(2)和(3)计算。

4短期刚度与挠度计算分析

4.1直接计算方法

4.1.1刚度计算公式的建立由材料力学和钢筋混凝土梁的刚度计算基本原理可知，高强钢筋UHPC受弯梁短期荷载作用下截面抗弯刚度Bsf可按下式计算：(4)式中，Es为梁受拉钢筋弹性模量；As为梁受拉钢筋面积；h0为截面有效高度；ψ为钢筋应变不均匀系数；η为裂缝截面处的内力臂系数；ζ为UHPC受压边缘平均应变综合系数；αE为梁受拉钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；ρ为梁受拉钢筋配筋率。4.1.2参数ψ、η、ζ的确定（1）受拉钢筋应变不均匀系数ψ由于钢纤维的加入可使构件裂缝变得更加细密均匀，故受拉钢筋应变不均匀系数ψ仍按《GB50010-2010》的关系式进行保守计算：(5)式(5)中，ρte为按有效受拉UHPC截面面积计算的受拉钢筋配筋率；σs为试验荷载下构件纵向受拉钢筋等效应力。（2）开裂截面内力臂系数η试验结果表明，与钢筋混凝土梁相似，在使用荷载下，高强钢筋UHPC梁处于第二阶段工作状态，截面相对受压高度ξ变化很小，故内力臂增长不大。本次试验由实测截面应变得到的η值在0.81～0.91之间波动，其变化范围与钢筋混凝土梁区别很小，故可取与《GB50010-2010》相同的简化计算值0.87。（3）受压UHPC边缘平均综合应变系数ζζ=vξωη反映了四个参数对受压UHPC边缘平均应变cε的综合影响。(6)在正常使用阶段弯矩（0.5～0.8Mu）范围，UHPC的受压应力应变曲线处于线性上升段，该阶段弹性系数v（约为1）与应力图形系数ω（约为0.75）基本恒定，ξ随M的增长减小，η则随之变大，且ξ与η在该工作阶段的变化不大，两者作用的结果使M在使用荷载范围内对ζ的影响不大，故在挠度计算时可假定ζ与M无关，主要取决于UHPC强度、配筋率与受压区截面形状。

4.2简化计算方法

掺入钢纤维可使钢筋混凝土梁的刚度提高10%～40%[13]，可推断钢纤维的掺入也是强化UHPC梁刚度的主要因素之一。

4.3挠度计算结果对比分析

跨中挠度实测值与分别采用Bs、Bsf、Bsf1和Bsf2计算的挠度值对比见UHPC梁的短期刚度和挠度。相对而言，直接计算方法中各刚度参数均根据试验和分析得到，修正算法中的式(10)形式上较为简单，故推荐采用以上两种方法计算短期刚度。

5裂缝宽度计算分析

对于高强钢筋UHPC梁，决定裂缝宽度的本质特征仍是主裂缝间混凝土与钢筋的应变差，只是在UHPC基体开裂的基础上由于钢纤维的阻裂增韧作用降低了裂缝宽度，故UHPC构件的裂缝宽度以钢筋混凝土构件的经验公式为基础计算：本试验未考虑长期效应，故τ0（长期效应系数）取1，其余参数均按《GB50010-2010》取值并计算。分析发现，由于钢纤维的贡献，将计算的最大裂缝值乘以0.7的修正系数后所得结果与实测梁底跨中纯弯段位置最大裂纹宽度符合较好，其实测值与计算值之比的均值为1.0，变异系数0.038。

6结论

1）高强钢筋UHPC梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似，但UHPC梁中钢纤维的承拉和阻裂作用使梁整体刚度得到了提高。2）通过拟合分析得到了钢筋UHPC梁的截面抵抗塑性影响系数，使用该系数计算的开裂弯矩与试验值吻合良好。3）分析并确定了高强钢筋UHPC梁的钢筋应变不均匀系数、开裂截面内力臂系数和平均综合应变系数，从而得到了高强钢筋UHPC梁的短期刚度计算公式。4）计算发现，计算钢纤维混凝土结构短期刚度的方法适用于高强钢筋UHPC梁。5）高强钢筋UHPC梁的最大裂缝宽度实测值明显低于规范《GB50010-2010》的计算结果，对计算值乘以0.7的修正系数后可用于计算UHPC梁的最大裂缝宽度。6）由于高强钢筋UHPC梁的研究样本较少，ψ的取值偏保守，裂缝宽度计算则需要进一步积累相关试验数据，以获得适用性较高的计算参数。

高性能混凝土篇6

关键词：高性能混凝土；耐久性；影响因素

高性能混凝土是在高强混凝土基础上发展来的，即为高强混凝土的进一步完善，是目前混凝土发展的一个重要领域。近些年来，由于在高强混凝土的配制中，不仅加入了超塑化剂，也掺入了活性磨细矿物掺合料，与高性能混凝土的组分材料相似，因此，至今国内外有些学者仍然将高性能混凝土与高强混凝土在概念上有所混淆，不同的国家，不同的学者根据高性能混凝土性能特征上各有所不同曾提出过不同的解释和定义。

1 高性能混凝土耐久性的意义

混凝土的耐久性是当前国际上与之相关学科最为重要的前沿研究领域之一。混凝土的耐久性，通俗来讲，是建(构)筑物的使用年限。近几十年来由于混凝土耐久性不足，在建筑物或构筑物的计基准期内，容易出现质量问题，导致结构可靠度降低。为维持结构必要的安全性和适用性，需要大笔维修费用。如果不能继续使用，则往往予以拆除，成为不可再利用的大宗垃圾，占用大片土地，造成巨大的经济损失，这是各国普遍存在的现象。工程实例教训所花费的经济、环境代价是昂贵和惨痛的。

2高性能混凝土耐久性的影响因素

高性能混凝土耐久性指混凝土在使用过程中抗大气、环境作用的能力。其内容主要包括：混凝土抗化学侵蚀，碱―骨料反应，冻融循环性能，抗氯离子浸透性或钢筋锈蚀等，目前高性能混凝土一般采用“双掺”技术制备，即在混凝土中加入矿物料及高效外加剂，混凝土的工作性、强度等得到了很大改善，但混凝土还是出现了裂缝，在环境因素的侵蚀作用下其耐久性下降，甚至出现混凝土建筑物崩塌事故。

2.1 抗渗性。混凝土使用期间，会与环境中的水、气体以及其中所含侵蚀介质的侵入并产生物理和化学反应而逐渐破坏。抗渗性是指混凝土抵抗这些介质向混凝土内部渗透作用的能力。渗透主要通过水泥内部毛细管或某些微裂缝所形成透水通路。混凝土的抗渗性能的高低直接反应混凝土耐久性能。

2.2 碱-集料反应。碱-集料反应是混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的破坏性膨胀反应，从而影响混凝土的安全性。该反应会导致整体开裂破坏，预防其造成破坏的方法可以使采用控制混凝土中当放碱含量，也可以加入大量的矿物外加剂来代替水泥。

2.3 硫酸盐侵蚀破坏。水泥基材料硫酸盐侵蚀破坏的实质是有环境水中的硫酸盐离子进入水泥石内部与一些固相组分发生化学反应，生成一些难溶的盐类矿物而引起混凝土膨胀、开裂、剥落和解体，也会使水泥中CH和C-S-H等组分溶出或分解，导致水泥基材料强度和粘结性能损失。

2.4 混凝土碳化。混凝土是多孔性材料，大气中的二氧化碳能够渗入混凝土内与氢氧化钙产生化学反应，是混凝土碱性减低形成碳化层，导致混凝土结构的膨胀、松散和开裂等。

2.5 钢筋锈蚀破坏。主要原因：一是混凝土碳化，当碳化达到钢筋表面时，使钢筋表面与混凝土粘结生成的氧化铁薄膜破坏，从而锈蚀。二是混凝士中氯离子的侵蚀作用，当氯离子渗入到钢筋表面吸附于局部钝化膜处时，钢筋表面的氧化铁薄膜被破坏，造成钢筋锈蚀。掺入大量矿物外加剂后，水泥混凝土具有高碱性，可有效保护钢筋不被锈蚀。

2.6 冻融作用。冻融破坏主要原因是混凝土内部渗水的空隙或毛细管受冻后，水结冰后体积膨胀，对孔壁或毛细管壁产生一定的内压力作用而导致结构破坏，混凝土经受多次冻融循环作用后，强度逐渐减低，最终导致破坏。

3提高混凝土耐久性的技术途径

3.1掺入高效减水剂。在保证混凝土拌合物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌合水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌合物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性相斥的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。

3.2掺入高效活性矿物掺料。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物料(矽灰、矿渣、粉煤灰等)中含有大量活性SiO及活性AlO，它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。有些超细矿物掺料，其平均粒径小于水泥粒子的平均粒径，能填充于水泥粒子之间的空隙中，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。

3.3消除混凝土自身的结构破坏因素。除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱，SO，C等可以引起结构破坏和钢筋腐蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。

4高性能混凝土耐久性问题及优化措施

4.1早期抗裂性差。早期开裂是高性能混凝土的早期收缩大、早期弹性模量增长快、抗拉强度并无显著提高、比徐变变小等因素共同导致的。混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的体积缩小。其按作用机理可分为自收缩、塑性收缩、硬化混凝土的干燥收缩、温度变化引起的收缩变形及碳化收缩变形五种。

4.2 改善措施。防止混凝土早期开裂主要是抑制混凝土的收缩。措施：①可采用优质原材料，优化配合比，加强对混凝土的养护；②加入短纤维增强阻裂；③采用减缩防裂剂等。

4.3 高性能混凝土推广应用存在的问题。第一，高强高性能混凝土缺乏通用的设计规程和有关材料、施工及验收标准；第二，制备高性能混凝土所用原材料价格较贵；第三，高性能混凝土材料组成与普通混凝土有所不同，所以在施工工艺上有特殊的要求；第四，高性能混凝土收缩大、脆性高、耐火性差等有待改善和提高性能。

5 结束语

人类进人21世纪，面临着“人口膨胀、资源能源短缺以及环境恶化”三大问题。混凝土材料是资源和能源消耗大户，也是重要的环境污染源。混凝土材料和技术直接影响着人类可持续发展。因此：

（1）必须重视和提高混凝土耐久性，减少工程隐患和工程的重复建设周期，尽可能的使同一工程应用更长的时间，以节约混凝土用量，节约有限的人力、物力和财力。

（2）高性能混凝土是提高混凝土耐久性的有效手段，需要对其研究和应用更加深入，降低成本，扩大它的应用范围。

（3）加大对低品位骨料的有效利用，再生骨料和人造轻骨料的研究开发，减轻环境负荷。

（4）进一步研究和发展混凝土劣化机理和维护方法，降低混凝土结构后期维护和加固成本。

高性能混凝土篇7

【关键词】高强高性能混凝土；水泥；技术

引言

随着社会的发展，人们的生活生产水平不断提高，因此人们对建筑的质量和性能也提出了更高的要求，为了满足人们对建筑的新要求，就必须要建筑工程中施工技术的研究力度，从而使建筑的质量和新能得到进一步提高。而随着科学技术的发展，建筑行业的发展速度也随之加快，在当前的建筑领域中，各种施工技术和施工材料以及施工设备都得到了长足发展，并且还涌现出了大批先进的施工技术和施工材料以及施工设备。随着这技术和材料以及设备在现代建筑工程中的应用，为现代建筑质量水平的提高和促进建筑行业的快速发展起到了不可估量的作用。而在现代的一些高层重载和大跨度的建筑工程中，通常会应用到高强高性能混凝土技术，随着高强高性能混凝土技术在这些高层重载和大跨度建筑工程中的应用，使得高层重载和大跨度建筑工程的质量和性能都有了实质性的提升，因此使得高强高性能混凝土在当前的高层重载和大跨度建筑工程中倍受青睐。通常，我们将强度等级在C60以上的混凝土称之为高强混凝土，其主要原材料有高强水泥和砂、石原材料等混合加工而成。为了使这些建筑工程的质量更上一层楼，加大对高强高性能混凝土技术的研究力度不仅意义重大，而且迫在眉睫。本文从高强高性能混凝土组成出发，对高强高性能混凝土进行了深入研究，并且对高强高性能混凝土技术进行了详细阐述，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的高强高性能混凝土施工起到一定的参考作用。

一、高强高性能混凝土组成

1、水泥

配置高强高性能混凝土选用最多的是硅酸盐系水泥，其次也采用普通水泥或矿渣水泥，强度等级的选择一般是：C50～C80混凝土宜采用强度等级为52.5号水泥，C80以上的混凝土应选择强度等级为63.5号以上的水泥。1m3混凝土中的水泥含量应尽量控制在500kg以内，水泥和其他掺合料的总量不应超过580kg/m3[1]。

2、掺合料

（1）硅粉：一种升差硅铁时产生的烟灰，俗称“硅灰”，是高强高性能混凝土配制中应用时间最早、应用次数最多、应用技术最成熟的一种掺合料。硅粉中含有大量活性SiO2，通常比表面积可以达到15000m3/kg，其火山灰活性较高，可以填充水泥的空隙，从而大大提高了混凝土的密实度和强度。其掺入量一般为5%～10%。

（2）磨细矿渣：可以提高混凝土的早期强度和耐久性，矿渣的细度越大，其活性就越高，对混凝土强度的提高越有帮助。其掺入量一般为5%～10%。

（3）粉煤灰：配置高强高性能混凝土应优选使用I级灰，它的主要是有效降低混凝土的水灰比，使细微粉末的填充效应和火山灰的活性效应相结合，已达到提高混凝土的强度、和易性的作用。其掺入量一般为15%～20%[2]。

3、粗、细集料（碎石、砂）

高强高性能混凝土一半采用级配良好的中砂或粗砂，细度模数应超过2.6。其含泥量不超过1.5%，当配制C80及以上的混凝土，其含泥量应控制在1.0%你内。石子应选用碎石，最大骨料粒径不得超过25mm。对强度等级大于C80以上的混凝土，最大骨料粒径不得超过20mm。其中针片状碎石含量不宜超过5%，含泥量不超过1.0%。

二、高强高性能混凝土的主要优缺点

1、高强高性能混凝土的早期强度高，但后期强度增长速度比普通混凝土要慢得多。

2、高强度高性能混凝土由于强度高，故抗渗、抗冻、抗碳化、耐蚀等耐久性指标比普通混凝土都要高，从而可以大大提高建筑物的使用年限。

3、由于高强高性能混凝土强度高，因此构件截面尺寸可大大缩小，从而可以改变“梁柱肥大”而不美观的问题，既可以减轻建筑物的自重，还可以增加建筑物的使用面积。

4、由于高强高性能混凝土的密实度好，抗渗、抗冻、抗碳化、耐蚀等耐久性指标均优于普通混凝土，因此，高强高性能混凝土出高层建筑工程和大跨度工程外，还可以广泛用在铁路、公路、桥梁（隧道）、海港、码头工程，它耐海水侵蚀和冲刷的能力也大大高于普通混凝土，可以延长使用年限。

5、由于高强高性能混凝土的强度比传统的混凝土要高，因此对水泥的强度要求也更高，而由于高强水泥在水化时会产生极大的热量，因此很容易时混凝土产生裂缝或者导致混凝土易脆裂，从而影响到混凝土的质量和性能。

三、两种高强高性能混凝土

1、钢纤维混凝土

在现代的建筑工程中，通常会应用到钢纤维混凝土，所谓的钢纤维混凝土就是指由水泥和粗细集料以及其他混凝原材料与钢纤维组合而成的混凝土结构，由于钢纤维混凝土结构中含有大量的钢纤维，因此使得混凝土的抗压和荷载以及抗剪能力得到了大幅度提高，因此其在现代的建筑工程中也倍受青睐。

2、钢管混凝土

自19世纪80年代其，钢管混凝土就被广泛的应用在了建筑工程中。所谓的钢管混凝土实际就是一种将混凝土灌注在薄壁钢管中形成的一种混凝结构。其主要应用在建筑结构的首要部位，随着钢管结构混凝土在建筑工程中的应用，使得建筑的荷载能力得到了大幅度提升，并且由于钢管混凝土不需要配筋，因此还是混凝土的施工效率得到了有效地提高，进而为加快建筑工程的施工进度和提高建筑工程的质量性能都起到了不可估量的作用。

四、结束语

高性能混凝土篇8

关键词:高效减水剂,高性能混凝土

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

在工程建筑用材中，混凝土的用量之大、范围之广是其它任何材料所不能取代的。普通混凝土已不能满足现代化施工的要求，化学外加剂已成为混凝土除了水泥、砂、石和水之外的第五种必不可少的组分。混凝土外加剂(Concrete Additives)是指在混凝土的拌制过程中, 掺入的用以改善混凝土性能的物质, 其掺量不多(一般不大于5%), 但对改善拌和物的和易性, 调节混凝土的凝结硬化时间, 控制强度发展和提高耐久性等方面起着显著的作用[1]。20世纪90年代初出现的高性能混凝土( High Performance Concrete ,以下简称HPC) 就是超塑化剂与混凝土材料科学相结合的成功范例。对于HPC的定义，目前国内外虽有不同解释,但有几点则是共同认定的,即它必须在混凝土施工过程中具有极好的可施工性,在应用中应有较好的力学性能及良好的耐久性能[2]。许多国家将HPC作为跨世纪的新材料,投入大量人力、物力进行研究和发展,部分国家已开始用于一些重要工程。

2 高效减水剂简介

2.1 高效减水剂的分类

当前常用的高效减水剂主要有:萘系(萘磺酸盐甲醛缩聚物) 高效减水剂，磺化三聚氰胺甲醛树脂高效减水剂，聚羧酸系减水剂以及氨基磺酸盐系高效减水剂等[3]。

2．2 高效减水剂的特性:

① 减水率高,可减水18%～20%。② 减少坍落度损失。③ 在保持强度恒定值时,则能节约水泥10%以上。④ 不含氯离子,对钢筋无锈蚀作用。

2.3 使用高效减水剂的经济性

在混凝土中掺入适量的减水剂,可在保持新拌混凝土和易性相同的情况下,显著地降低水灰比;倘若基准混凝土的水灰比为0.5 ,混凝土中的水泥用量为360 kg/m3 ,掺入高效减水剂后,在相同坍落度的条件下,减水率为20% ,则水灰比可降至0.40 (混凝土中的用水量可减少36kg/m3 以上) 。由于减水,将对混凝土的强度、抗冻、抗渗等一系列物理力学性能产生良好的影响,掺减水剂后,新拌混凝土的减水率一般为6%～10% ,若掺加具有较强分散能力的减水剂时,其减水率可达12%～25%。

3 高效减水剂对配制高性能混凝土的作用

3.1 力学性能方面

由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响,但各种强度之间有一定的关系,一般可以用抗压强度的关系表现。水灰比是影响混凝土强度的主要因素,对于普通混凝土,随着水灰比的降低,混凝土的抗压强度增大,但对于HPC ,由于低水灰比下存在搅拌困难、振捣不充分等问题,其强度提高不是无限制的,最高达到水泥的强度界限[4]。在HPC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。但由于矿物细粉过细，所需水灰比就会很大，而掺入高效减水剂后,其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，从而降低硬化水泥浆体的孔隙率及改善孔隙尺寸分布使混凝土的强度增大。

3.2 耐久性方面

混凝土的耐久性破坏主要有:混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀、碱- 骨料反应、冻融破坏等。混凝土碳化是指由大气环境中的二氧化碳引起的混凝土pH 值下降的过程,碳化的主要负面影响是引起钢筋的锈蚀问题。氯离子侵蚀是指混凝土生产或结构使用过程中侵入氯离子,当混凝土中的氯离子含量达到一定限值时,会促成混凝土中钢筋的锈蚀。钢筋锈蚀是钢筋表面钝化膜破坏后在水和氧气充足的情况下发生的电化学锈蚀,钢筋锈蚀会减小钢筋的有效面积,导致混凝土保护层膨胀脱落,破坏钢筋与混凝土之间的粘结,影响结构物的安全性。碱- 骨料反应是指混凝土中的碱与具有活碱性的骨料之间发生膨胀性反应,反应后混凝土体积膨胀、力学性能下降。冻融破坏是指混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的破坏作用,其破坏作用主要是使混凝土发生冻胀开裂和表面剥蚀,危害结构物的安全。目前,对于HPC 耐久性的评定没有统一的指标和方法,对其进行试验和评价基本仍沿用普通混凝土的方法和指标。

要改善混凝土的耐久性，就要在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38 以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38 以下。所以高效减水剂在HPC中应用,可以显著减少混凝土拌和用水,降低水胶比,改善混凝土孔结构,提高混凝土密实性。

3．3 工作性方面

坍落度是评价混凝土工作性的主要指标,反应混凝土拌和物在重力作用下的流动和变形能力。在HPC的配制过程中加入高效减水剂和矿物质超细粉, 可以很好的控制坍落度,但在与普通混凝土在坍落度相同的情况下,粘度较大,这使其在泵送过程中需施加更大的压力。而在振捣的过程中,由于HPC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。同时,由于加入高效减水剂，HPC 的水灰比低,自由水少,且掺入超细粉,基本上无泌水,其水泥浆的粘性大,很少产生离析的现象。而自密实混凝土不需机械振捣,在施工现场无振动噪声,可进行夜间施工,混凝土质量均匀,钢筋布置较密或者构件体型复杂时也可进行浇筑,施工速度快,现场劳动小。

3.4 体积稳定性方面

混凝土的体积稳定性是指混凝土在抵抗物理、化学作用下产生变形的能力。混凝土的体积变形包括收缩变形、弹性变形、徐变变形和温度变形。收缩变形是混凝土的固有特性,不均匀的收缩变形会引起混凝土的内应力产生裂缝,影响强度和耐久性;弹性变形是所有材料共有的变形,弹性模量越大,变形越小;徐变变形是混凝土在荷载作用下随时间增加而产生的不利变形,会影响结构的使用安全;温度变形是指混凝土在约束条件下热胀冷缩或者因内外温差而产生的变形。体积稳定性不良的混凝土会产生收缩开裂,使混凝土的抗渗性及其物理、化学、力学性能降低,耐久性下降。影响混凝土体积稳定性的因素很多,包括水泥颗粒的细度、用水量、骨料情况等。

高效减水剂对于改善高性能混凝土胶凝体系收缩有着显著的影响[5]。众所周知，脆性性能是混凝土体积稳定性的一个重要指标，而混凝土强度的拉压比(标准试件抗拉强度与抗压强度的比值)通常可以作为宏观上衡量其脆性的一项最简便、实用的指标，拉压比值的降低就意味着混凝土的脆性增大，即混凝土的体积稳定性有降低的趋势。另外高效减水剂种类不同，其对混凝土试件抗压强度的影响也不同，其中以聚羧酸高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂对混凝土抗压强度的影响较大，而萘系高效减水剂的影响较小。所以在掺入高效减水剂以改善混凝土体积稳定性时，要根据混凝土配合比及减水剂种类的不同进行全面考虑。

4 结语

综合各方面可以看出，掺入高效减水剂可以大大地改善混凝土的和易性，降低泌水率，增大流动性，显著延长混凝土的初凝时间，使早期的水化放热降低，降低水灰比，减少干缩。在施工中可以延长可振捣时间、减少离析和提高混凝土的均质性。在新拌混凝土和易性相同的情况下，降低水灰比，提高了混凝土的强度，使混凝土致密，因而抗渗性提高。可见高效减水剂对混凝土的高性能化起着至关重要的作用，成为高性能混凝土不可或缺的组分[6]。高效减水剂的开发，可以使高性能混凝土技术在工程实践中得以广泛应用。

参考文献

[1] 彭小芹，马铭彬.土木工程材料[M].重庆大学出版社.2001，94-96.

[2] 宋剑飞，袁海萍，王立新.高性能混凝土中掺加外加剂的应用研究.河北建筑工程学院学报.2007

[3] 胡柳柳，王祥.减水剂对混凝土性能的研究.山西建筑.2007

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

[5] 冯乃谦．高性能混凝土[M]．北京：中国建筑工业出版社，1996．