浅谈高性能混凝土的发展

刘 攀

（重庆交通大学材料科学与工程学院 重庆 400074）

浅谈高性能混凝土的发展

刘 攀

（重庆交通大学材料科学与工程学院 重庆 400074）

本文首先现介绍了高性能混凝土的定义，然后阐述了高性能混凝土的性能及其应用进展，最后提出了高性能混凝土存在的问题，并展望了其发展方向。

高性能混凝土；性能；发展

0 引言

至波特兰水泥问世以来，水泥混凝土已有近200年的使用历史。由于其良好的综合性能，是目前建筑行业使用最广泛的材料。但是，最初人们过分注重混凝土强度的提高，却忽视了其耐久性，导致其耐久性往往达不到使用要求，进而增大维修或重建成本，也影响去结构的使用寿命。随着科学技术的发展，研究者为了克服混凝土耐久性不足的问题，进一步提高混凝土的使用寿命，在上世纪80年代末90年代初，人们提出了一种新型混凝土——高性能混凝土，它是一种集高强度、高耐久性与高工作性于一体的新型混凝土。和普通混凝土相比，高性能混凝土大幅提高了混凝土的各项工作性能，如强度、工作性、耐久性和体积稳定性等。因此，高性能混凝土必将是今后混凝土技术的发展方向。

1 高性能混凝土的定义

高性能混凝土自提出以来，各国研究者对其进行了大量的研究和应用工作。目前，国内外对高性能混凝土尚无统一的定义0。

美国和加拿大等学者认为，高性能混凝土不仅具备高强度，还应具有高耐久性以及优良的尺寸稳定性和抗渗性等性能。欧洲学者认为，通过高效减水剂降低水灰比，利用硅粉或微填充料填充空隙，采用新型水泥，在一定压力作用下普通混凝土可变为高性能混凝土。日本学者则认为，高性能混凝土就是自密实、高流态、免振的混凝土，他们把高流态、高强和超高强作为高性能混凝土的特性。近年来，美国混凝土学会又发表了一个新的定义：高性能混凝土是一种具有特殊性能组合和均匀性要求的混凝土，通常不能仅采用传统混凝土原材料组分和常规的搅拌、浇筑和养护方法所能获得。吴中伟定义高性能混凝土为：一种高技术新型混凝土，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，它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同的用途要求，保证结构的耐久性、工作性、强度、体积稳定性以及经济合理性。中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将高性能混凝土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施工的混凝土。

2 高性能混凝土的性能

2.1 力学性能

高性能混凝土的力学性能各有特点。其中，纤维混凝土显著地提混凝土的抗压、抗拉、抗冲击韧性等性能；活性粉末混凝土集高强混凝土和纤维混凝土的优势于一体，强度高且低脆性、高抗拉；轻骨料混凝土使用轻骨料代替普通骨料，在保持高强度基础上，大大降低混凝土的结构自重。

2.2 体积稳定性

高性能混凝土由于在原材料选择与配比方面充分考虑了避免各种影响体积稳定性的因素，其弹性模量高，变形小，具体为收缩与徐变小、温度影响小。

2.3 工作性能

在改善工作性能方面，自密实混凝土得到了广泛应用，通过各原材料如胶凝材料、粗细骨料及外添加剂等拌合后，在自重作用下有很好的流动性，能填充满模板，使胶凝材料能够充分包裹骨料，从而达到均匀且密实的结构0。这种混凝土结构粗骨料不易离析，且混凝土表面不泌水。

2.4 耐久性能

高性能混凝土相较于普通混凝土，其具有良好的抗冻性、抗渗性、抗离析、抗泌水及抗化学腐蚀性能0，这是由于高性能混凝土具有较高的密实性和抗渗性。因此，高性能混凝土的Cl-渗透率，也明显低于普通混凝土。所有这些因素都有利于高性能混凝土耐久性的提高。

总而言之，高性能混凝土的各项工作指标和技术参数都可以满足结构的强度、安全性、适用性和耐久性。其各种工作性能均良好，增强结构的安全性与耐久性，延长使用年限。从短期看，虽然高性能混凝土费用较高，但从长期来说，高性能混凝土的应用具有很大的经济效益。

3 高性能混凝土的发展应用

高性能混凝土由于具诸多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海上建筑等工程中显示出其独特的优越性。

1986年，挪威开始对高性能混凝土进行研究并广泛应用于桥梁工程。同时，挪威还是唯一采用高强度高性能混凝土修筑公路路面的国家，明显提高了路面的耐磨性。1991～1997年，瑞典政府和企业联合出资5200万克朗，实施高性能混凝土研究的国家计划。1996年，法国进行了为期4年的“高性能混凝土2000”国家项目的研究，对高性能混凝土材料设计、耐久性及工程性能进行广泛的研究。1998年，美国西雅图双联合广场大楼的柱子采用 C135混凝土，其 28天抗压强度达119MPa。此外，日本的明石海峡大桥、荷兰的东谢尔得挡潮闸工程、美国芝加哥311瓦克大楼、法国西沃核电站、英吉利海峡隧道衬里等都有高性能混凝土的应用。

1992年清华大学着手研究高性能混凝土，并取得重大研究成果。我国许多重大工程中都不同程度应用了高性能混凝土，如杭州湾跨海大桥、青马大桥、三峡工程、东海大桥、苏通大桥、辽宁物产大厦、南京有点中心等。上海东方明珠电视塔、深圳帝王大厦、上海新世界广场以及上海金茂大厦等工程均采用了C60～85等级的高性能混凝土；北京首都国际机场，在柱、梁、板等结构中使用C60高性能混凝土超过150000m3。在2008年开始的高速铁路建设中，许多重要的工程结构都应用了高性能混凝土，其在铁路建设中发挥了巨大的作用。

4 高性能混凝土存在的问题及发展方向

高性能混凝土在发展和使用过程中，其优点明显，但也存在缺点。如低水胶比会引起混凝土的自收缩，引起高性能混凝土早期开裂。高性能混凝土组分多，其性能对原材料敏感性大，因此，如何正确选择和使用高效减水剂及矿物超细粉至关重要。此外，现阶段们往往凭经验进行高性能混凝土的配合比设计，然后再试验调整，缺乏相应的设计规程。

今后高性能混凝土的发展方向主要有绿色高性能混凝土和超高性能混凝土等。绿色高性能混凝土代表了能源消耗少，对自然环境的污染和破坏少，对废弃物的回收利用，实现经济的可持续发展。超高性能混凝土具有很高的强度和密实性，同时，超高性能混凝土也是耐久性最好的混凝土材料，适当配筋后，超高性能混凝土的力学性能甚至可以接近钢结构的力学性能，同时还具有良好的抗爆和耐磨性能。因此，特别适合用于大跨度桥梁工程、抗爆结构以及高磨蚀、高腐蚀环境。

[1]李爱娟.高性能混凝土在沿海高速公路中的应用[D].石家庄铁道大学, 2015.

[2]李崇勇,冯乃谦,李永德.现代高性能混凝土的研究与发展[J].建筑技术, 2003(34):23-25.

[3]徐伟莲,孙新林.浅谈高性能混凝土的研究与发展[J].应用技术, 2011(2):198.

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