1、哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 1 摘 要 自 我国改革开放 以来，国家迅速的发展 ， 一步步的走向现代化，与此同时我国的建设规模 也在不断的壮大 ， 那么 如何保证建筑工程质量 以及 使工程能长久的安全使用下去， 必将是 各级政府和社会各界广泛关注 的焦点 。 大量 的土木工程建设 当 中，混凝土的应用面 是非常 之广，使用次数 很多 。 特别是近几年 来，一种新兴的混凝土技术出现并运用到很多工程顼目中而且迅速的发展着，那就是高性能混凝土。 高性能混凝土 (High Performance Concrete， HPC) 具用许多优点，如具有高高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等 ，
2、正因为这些优良的特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，有许多的重要工程开始采用 HPC，尤其是在海港建筑、高层建筑、桥梁等工程。 本文主要围绕高性能混凝土的发展历史背景和目前国内外的研究现状展开研究的，文章主要介绍了什么是 HPC、 HPC 所具有的特性，枚举了一些有关 HPC在国内外研究领域应用中的主要成就，并展望了 HPC 的未来发展趋势。近几年来，我国建筑逐渐向大型化、高层化、现代化迅速迈进，以此来看，新世纪的重要建筑工程材料必将是 HPC。 关键词 高性能混凝土；定义；特性；发展趋势 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 2 Abstract Since Chinas refor
3、m and opening up, the rapid development of the country , a step toward modernization , while the size of the building is constantly growing, so how to ensure the quality of construction so that the project can be a long and safe use of it, is bound to each levels of government and community-wide foc
4、us. Among a large number of civil engineering construction , concrete application surface is very wide, use many times . Especially in recent years , an emerging concrete technologies emerge and applied to many engineering Xu heads and rapidly developing , and that is high performance concrete . Hig
5、h Performance Concrete (High Performance Concrete, HPC) with with many advantages, such as having a high durability , high resistance, high strength and high dimensional stability , etc. , because these excellent features , is considered the worlds currently most performance comprehensive concrete,
6、there are many important projects began to use HPC, dragon which is in the harbor building , high-rise buildings, bridges and other projects. This paper mainly focus on the historical background of the development of high performance concrete research status at home and abroad and the commencement o
7、f the study , the article describes what is HPC, HPC has the characteristics enumerated some of the HPC research at home and abroad of the main areas of application achievements and prospects for the future development trend of HPC . In recent years, Chinas building gradually to large-scale , high-r
8、ise , modern fast forward, this point of view, an important construction materials in the new century will be an HPC. Key words: Characteristics; development trend of high-performance concrete; define 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 3 目 录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 绪论 5 第二章 HPC 的产生原因和发展现状 6 2 . 1 产 生 原 因 6 2.2 发展现状及发展趋
9、势 7 第三章 HPC 的性能特点和应用研究 8 3.1 HPC 的定义 8 3.2 HPC 的特性 9 3.3 HPC 应用和发展中所遇到的问题 10 第四章 HPC的质量与施工控制 11 4.1 HPC 原材料及其选材 11 4.2 HPC 的施工控制 12 第五章 HPC 的特性 14 5.1 高工作性能 14 5.2 高耐久性能 15 5.3 其他性能 15 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 4 第六章 绿色 HPC 16 6.1 开发绿色 HPC 的必要性 16 6.2 有关绿色 HPC 的可性行 17 6.3 关于绿色 HPC 的发展 17 第七章 HPC 的发展 19 第八章
10、结论 21 致 谢 22 参考文献 23 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 5 第一章 绪 论 自从 1824 年波特兰水泥的出现，混凝土材料到现在已有 100 多年的历史了，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，由普通混凝土向高性能混凝土发展。进入 20 世纪以来，以混凝土为建筑材料的工程结构得到迅速发展，与其他建筑材料相比，混凝土以其良好的综合性能已成为楼宇、桥梁、大坝、公路和城市运输系统等现代化工程结构的首选材料，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量非常大。据统计，当今我国每年混凝土用量约为 109m3，并且随着我国近年来工业 化、城市化进程的快速发展，其用量将
11、不断的快速增长。人类进入 21 世纪，随着科学技术的迅速发展，不断地涌现了一种又一种新型的混凝土。混凝土能否长期坚持下去成为最主要的建筑结构材料，就要求其本身必须具有高耐久性、高工作性、高强度等性能，因此高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然趋势，是混凝土的发展方向。 高性能混凝土 (High Performance Concrete， HPC)是 20 世纪 80 年代末 90年代初，某几个发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，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。与传统混凝土相比，由于高性能混凝土具有高耐久性、高工作性
12、、高强度和高体积稳定性等诸多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，迄今已被不少重要工程所采用，龙其是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用性、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，各国学者也都陆续接受了，认为它是今后混凝土技术的发展方向。 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 6 第二章 高性能混凝土产生的背景和研究现状 2.1 高性能混凝土的产生原因 随着当代海洋、高 层、大跨、军事工程结构的快速发展，对混凝土的要求越来越高 ；但是近四五十年以来，国内外都出现了不少混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故，并有愈演愈烈。这些
13、混凝土工程的过早破坏，其原因并不是因为其强度不够，而是由于混凝土耐久性不良， 这就要求混凝土要不断以提高耐久性为重点的各项性能指标 ,多使用天然材料及利用工业废渣 ,走可持续发展的道路 , 而且做到了 保护环境，在这种环境与前景下，就促使了高性能混凝土的出现、逐步完善与发展。 混凝土作为用量最大的人造材料，必然要考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土 的原材料都是以天然资源为主。每用 1t 水泥，大概需要 0.6t 以上的洁净水， 2t 砂、 3t 以上的石子；每生产 1t 硅酸盐水泥约需 1.5t 石灰石和大量燃煤与电能，并排放 1tCO2，而大气中 CO2浓度增加是造成地球温室效应的主要
14、原因之一。虽然与塑料、铝材、钢材等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小很多，而且混凝土本身也算是一种洁净材料，但由于它庞大的用量，对矿石、砂和石骨料的过度开采，已在不少地方造成资源破坏并严重影响了空气、生态环境以及天然景观；甚至有些大城市已经很难获得质量合格的砂石。另 一方面，由于混凝土的过早劣化，废旧工程被拆除后的混凝土垃圾更是给环境带来了威胁。 因此，未来的混凝土的水泥用量必须大大的减少，其原材料必须更多地利用各种工业废渣；必须把废弃混凝土的再生利用充分考虑在内，那也就是未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高性能都意味着节约资源。“高性能混凝土”就是
15、在这种背景下产生的。 2.2 发展现状及发展趋势 由于混凝土的过早劣化，某些发达国家在 20 世纪 80 年代中期掀起了以提高混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”的开发研究的热潮，而且哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 7 得到了各国政府的高度重 视。自这以后，各国混凝土结构设计规范中逐渐将耐久设计考虑其中，从只重视强度设计向强度与耐久性并重为主。进入 20 世纪 90后代后，土木工程领域将混凝土结构耐久性设计方法作为研究的重点。目前，高性能混凝土的发展有以下几个方向： (1)绿色高性能混凝土 水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，消耗了大量的能源和资源，对环境的破坏更是严重，违背了国家的
16、可持续发展的要求。而粉煤灰混凝土是绿色高性能混凝土研究、应用较多的，粉煤灰混凝土和基准混凝土比起来，在新拌混凝土上的工作性能得到了非常高的提升，混凝土硬化阶段的水化热明显降低 了，同时提高混凝土强度，特别是后期强度。而且节约了水泥，环境污染得到了很大的改善，因此，绿色高性能混凝土将它作为了代表性材料。 (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 con-crete,RPC） ,它具有的特性是高强度，抗压强度高达 300MPa，且具有高密实性，已在核电站、军事等特殊工程中应用成功。 (3)智能混凝土 智能混凝土是在混凝土原有的成分基础上复合智能型成分
17、，使混凝土材料具有自适应、自感知、自修复特点的多功能材料，能够对环境变化进行感知和控制的功能。 由于出现了一系列机敏混凝土如仿生自愈合混凝土、温度自调节混凝土、损伤自诊断混凝土等，为智能混凝土的发展、研究和智能混凝土结构的开发研究应用奠定了基础。 哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 8 第三章 HPC 的性能特点和应用研究 3.1 HPC 的定义 HPC是近 20余年来发展起来的一种新型混凝土。不同国家、不同学者按照各自的经验、认知、目标条件和应用范畴，对高性能混凝土给出了不同的定义和概念。日本学者认为， HPC就是高流态的自密实混凝土（即免振混凝土）；国际预应力混凝土协会和欧洲混凝土学会将水
18、胶比低于 0.40的混凝土称为 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称为 HPC。虽然不同的工程技术人员、不同的学者或不同的国家对 HPC的解释各不相同。例如日本学者强调高工作性、美国学者更注重高强度和尺寸稳定性，而欧洲学者更偏重于耐久性。但是他们都是围绕着高耐久性为基本观点的，也就是他们在这方面的认识是达到了共识的。 总而言之，过去的普通混凝土必定会被 HPC所具有的优良的综合特性所取代，能够预见， HPC将成为 21世纪大量被使用的时代。 3.2 HPC的特性 和普通混凝土相比， HPC具有以下独特的特性： (1)
19、耐久性。 矿物质超细粉以及高效减水剂的配合运用，起到了很有效的减少用水量的作用，使混凝土内部的空隙变小了，可以使混凝土结构安全可靠地工作 50 100年以上，是 HPC应用的主要目的。 (2)工作性。 评价混凝土工作性的主要指标是坍落度， HPC坍落度的控制功能很好；在振捣这个过程当中， HPC粘性比较大，粗骨料下沉速度也比较慢，在同样的振动时间之内，下沉距离较短，均匀性及稳定性很好。与此同时，由于 HPC的自由水少，水灰比低，而且掺入了超细粉，基本上没有泌水，并且还有粘性大的水泥浆，离析 现象基本上不会出现。 (3)力学性能。 由于混凝土是一种非均质材料 ,强度也被诸多因素影响着，影响混凝土
20、强度的主要因素是水灰比，与普通混凝土相比，随着混凝土抗压强度的增大，水灰比的降低， HPC 中的高效减水剂对水泥的分散能力很强、减水率又比较高，能够大幅度降低混凝土单方的用水量。 在 HPC 中掺入矿物超细粉可哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 9 填补 水泥颗粒之间的空隙，提高强度。 (4)体积稳定性。 HPC 具有很高的体积稳定性，也就是说混凝土在硬化的早期就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。 HPC 良好的耐久性、较高的强度以及工 艺性都能使其具有良好的经济性。 HPC 良好的耐久性能够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
21、高强度能够减小自重和构件尺寸，增大使用空间；HPC 良好的工作性能够大大降低工人的工作强度，提高施工效率，减少成本。前苏联学者研究发现用 C110C137 的 高性能混凝土 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 的 本身价格稍高，但它具有的优良性能使它有了更好的经济性。概括来说， HPC 能更好地满足施工工艺要求和结构功能要求的混凝土，可以最大限度延长 混凝土结构的使用年限，减少工程造价。 3.3 HPC 应用和发展中所遇到的问题 在应用 HPC 的过程中也出现了一些问题，有关 HPC 原材料方面，我国水泥质量不太稳定，离散性稍大；有关
22、骨料方面，粗骨料质量稍低，级配方面有些差，含泥量有点大，细骨料细度模数不符合要求。在 HPC 施工过程当中，施工人员的技术水平有待提高，在养护措施方面也欠佳，使 HPC 的质量及密实性不够稳定； 在 HPC 的耐久性上，由于 HPC 微管中的水分蒸发和凝聚而产生的收缩，使得混凝土表面上出现了裂痕，这些问题对 HPC 的抗冻融循环作用、抗氯离子扩散和抗碳化 等都是不利的； HPC 的水灰比低，水泥用量高，硬化后总是处于水中，微管把水分扩散到内部，未被水化的水泥粒子进一步被水化，导致了微膨胀，同样会使 混凝土表面上产生裂缝，为各种有害介质渗透提供了通道，给碱骨料反应的发生、 氯离子侵入及钢筋锈蚀创造了可能性；在 HPC 的设计上，普通混凝土比 HPC 的后期强度增长好，且脆性大，特别需要关注。与此同时，在 HPC 的研究方面，如今的研究主要是实验室研究，但是实际上，实验室的情况和实际工况相差还哈尔滨广播电视大学毕业论文（设计） 10 是较大的，这样 HPC 在 今后的推广应用上就会受一定的限制。
