1、1高性能混凝土的研究现状与应用前景摘要：高性能混凝土(High Performance Concrete 简称 HPC)有较普通混凝土更为优良的特性，自其产生以来得到了迅速的发展。本文分析了影响 HPC 耐久性、施工性能、力学性能和体积稳定性的影响因素。简要介绍 HPC 的应用情况和存在的问题，并根据现有情况对 HPC 的发展做了预测。 关键词：高性能混凝土耐久性现状应用发展前景 中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 随着科学技术的发展，各种超长、超高、超大混凝土构筑物以及在严酷条件下使用的混凝土构筑物的建造需要不断增加，此类构筑物的施工难度大，对耐久性要求高，普通混
2、凝土已不能完全满足其需要。同时，近年来混凝土结构在使用过程中出现了大量安全性和耐久性问题，造成了一定的人员伤亡和财产损失。因此，高性能混凝土的采用，对促进建筑科学技术的进步、延长建筑物的使用寿命、推动人-建筑-环境的和谐发展具有十分重要的意义。 2、HPC 的性能和研究现状 2.1、耐久性 高性能混凝土的主要特点是高耐久性, 而耐久性则受抗渗性;抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能混凝土中掺2加矿物质超细粉后,混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低,而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构, 使其100m 的孔含量得到明显减少,矿物质超细粉的掺加也使
3、得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高；而高性能混凝土加入了高效减水剂,其水胶比很低,水泥全部水化后,混凝土没有多余的毛细水,孔隙细化,最可几孔径很小, 总孔隙率低。 2.2、工作性 目前仅采用坍落度尚不足以完全反应 HPC 的施工性能，但目前尚未有专门针对 HPC 的检测标准。在振捣的过程中，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 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。 2.3、力学性能 混凝土的强度有抗压强度、抗
4、拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度等。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响。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。2.4、体积稳定性 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。3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。 2.5、经济性 HPC 较高的强度、良好的耐久性和工艺性都
5、能使其具有良好的经济性。HPC 良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；HPC 的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间；HPC 良好的工作性可以减少工人强度，加快施工速度，减少成本。前苏联学者研究发现用 C110C137 的 HPC 替代 C40C60 的混凝土，可以节约 15%25%的钢材和 30%70%的水泥。虽然 HPC 本身的价格偏高，但是其优异的性能使其具有了良好的经济性。 3、HPC 的应用情况和存在的问题 与普通混凝土相比，高性能混凝土弹性模量高、变形小、刚度大、稳定性好，耐久性、抗渗性好，高性能混凝土结构的维修和重建费用少，工作寿命
6、长。高性能混凝土在国内外的工程中得到了广泛应用，主要用于解决以下工程难题。 3.1 钢筋密集、混凝土浇筑困难 受力复杂或承担内力较大的构件，配筋很密，混凝土浇筑非常困难，通过采用高流态的高性能混凝土，能保证顺利施工和工程质量。 3.2 耐磨性要求较高 高等级混凝土结构路面要求较高的耐磨性能，通过配合比优化设计，可以得到耐磨性能较好的高性能混凝土，提高混凝土路面的抗磨损性能。43.3 耐久性要求较高 具有优良耐久性能的高性能混凝土，用于建造码头、船坞、防波堤、采油平台等港口和海洋工程，可大大提高工程结构的耐腐蚀能力和抵抗海浪冲刷的能力。 3.4 提高承载力 随着建筑结构高度的增加，底层受压构件的
7、压力迅速增大，如采用传统混凝土，则构件截面尺寸增大，影响底层的空间要求和使用功能。采用高性能混凝土，在保证构件承载力的基础上能有效减小截面尺寸，满足高层建筑的需求。 3.5 泵送高度大 目前，混凝土的泵送施工非常普遍。对超高层建筑结构，泵送高度大，对混凝土的工作性要求较高。采用工作性能优异的高性能混凝土，可使混凝土的一次泵送高度达到 300m 以上，从而大大降低施工难度。 3.6HPC 存在的问题 在 HPC 的应用过程中也存在一些问题。在 HPC 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
8、乏充分的适用性的研究。在 HPC 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 HPC 的耐久性方面存在结构早期开裂等问题，为后期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 HPC 的设计5方面，由于 HPC 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。 4、高性能混凝土的发展 4.1 绿色高性能混凝土 绿色混凝土，一般说来，应拥有比一般混凝土更高的强度和耐久性，可以实现可循环使用和有害物质的从低排放，既能降低环境污染，又可以与自然生态系统共生，更有利于环境。混凝土与环境协调问题必须加以重视。通过认真
9、研究和设计，混凝土也确实能具备这种效果。 4.2 超高性能混凝土 超高性能混凝土，如活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)，其特点是高强度，抗压强度高达 300Mpa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。 4.3 智能混凝土 智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。 结束语 HPC 诞生时间虽短、各国
10、研究有限，尚无统一标准和结论，但因其自身优异的性能，已得到迅速发展和一定范围的应用。今后，必须加强对HPC 及其结构性能进行系统研究,完善理论体系，制定相关规范和文件，6总结应用经验，优化使用方法，提高使用的有效性和可靠性。那么，HPC定能克服现存不足和问题，向更加高效、环保和经济的方向发展，走优质、低耗、高效、可持续发展之路，必将成为混凝土工程的主导材料，在工程实践中得到更为广泛的应用。 参考文献 1冯乃谦.高性能混凝土结构M.北京:机械工业出版社,2004. 2刘国忠.高性能混凝土的应用与发展M.河南:河南建材,2007. 3初少凤,施养杭.高性能混凝土的研究现状与应用前景M.福建:低温建筑技术,2007. 4夏靖华.发展高性能混凝土J.特种结构,1997. 5唐建华,等.高性能混凝土的研究与发展现状J.国外建材科技,2006.
