高等混凝土課程論文-高性能混凝土的發(fā)展及應(yīng)用

1、.高等混凝土課程論文 高性能混凝土的發(fā)展及應(yīng)用高性能混凝土的發(fā)展及應(yīng)用楊紹華摘要：自1994年開始，我國(guó)應(yīng)用高性能混凝土已經(jīng)10多年，在不斷研究和應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)高性能混凝土的內(nèi)涵理解也在不斷地完善，也更加貼合實(shí)際工程應(yīng)用。聚丙烯纖維混凝土作為一種高性能混凝土，具有很多優(yōu)秀的性能。進(jìn)入21世紀(jì)，全球都在提倡節(jié)能環(huán)保，所以混凝土為了避免被淘汰，近期較好的解決途徑就是發(fā)展高性能混凝土-綠色混凝土。關(guān)鍵詞：混凝土；高性能混凝土；聚丙烯纖維混凝土；綠色混凝土Development and Application of High Performance ConcreteYAO Kai-cheng（K

2、unming University of Science and Technology，Kunming）Abstract：We have already used high performance concrete for more than ten years from 1994. In the continuous research and application, Scholars at home and abroad to the understanding of the essence of the high performance concrete has been perfect

3、, this kind of understanding is also better close to engineering application. Polypropylene fiber concrete, as a kind of high performance concrete, has a lot of good performance. In the 21st century, people over the world all call on saving energy and protecting environmental, so recent the developm

4、ent of the high performance concrete-green concrete is the good solution to avoid being knocked out.Key words：concrete；high performance concrete；polypropylene fiber concrete；green concrete從1924年波特蘭水泥的發(fā)明算起，混凝土材料至今已有100多年的歷史?；炷烈褟V泛應(yīng)用于土木建筑、交通運(yùn)輸與海洋開發(fā)等方面，甚至航天工業(yè)也有混凝土的足跡，為人類的文明與建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)?；炷?00多年來(lái)的應(yīng)用與發(fā)展過(guò)程

5、也是強(qiáng)度與性能不斷提高的過(guò)程。如果按其強(qiáng)度和性能提高劃分其發(fā)展過(guò)程，混凝土可以簡(jiǎn)單地劃分成普通混凝土、高強(qiáng)混凝土與高性能混凝土。普通混凝土的抗?jié)B性低，耐久性差，工作壽命短。在普通混凝土大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上，發(fā)展了高強(qiáng)混凝土，它的滲透性低于普通混凝土，但高于相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的高性能混凝土，但并不一定具有高的耐久性。高性能混凝土是在高強(qiáng)混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它具有高抗?jié)B性與高耐久性。自從 1994 年清華大學(xué)向國(guó)內(nèi)介紹和發(fā)起應(yīng)用高性能混凝土以來(lái), 高性能混凝土國(guó)內(nèi)土建工程中得到了較多的應(yīng)用。1.國(guó)內(nèi)高性能商品混凝土的研究進(jìn)展及成果中國(guó)對(duì)高性能商品混凝土的研究基本與國(guó)際同步。自上世紀(jì)90年代初期國(guó)家自然

6、科學(xué)基金支持高性能商品混凝土研究開始，在多個(gè)國(guó)家大型科研項(xiàng)目的支持下，我國(guó)在高性能商品混凝土新材料研發(fā)、耐久性控制、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等方面取得突破：開發(fā)了多品種的工業(yè)廢渣摻合料，通過(guò)物理活化和化學(xué)活化解決早期活性、抗裂、收縮等問(wèn)題，并大量應(yīng)用；從控制各種原材料的氯離子和含堿量入手控制商品混凝土的堿-集料反應(yīng)和鋼筋銹蝕反應(yīng)，全國(guó)很多地區(qū)和大型工程都建立了堿集料反應(yīng)分布圖和安全集料礦山；清水商品混凝土技術(shù)及自流平商品混凝土制作的大型體育館看臺(tái)、盾構(gòu)管片、大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筒商品混凝土管都達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)外通過(guò)近20年的研究和實(shí)踐，已經(jīng)得出一些制備高性能商品混凝土的具體技術(shù)措施：水泥、集料、摻合料的

7、性能對(duì)商品混凝土耐久性影響很大，對(duì)其品種需加以認(rèn)真選擇。商品混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減少水泥用量和用水量，降低水化熱，減少裂縫，提高密實(shí)度；合理使用減水劑和引氣劑，改善商品混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)；摻入足量的礦物摻合料，提高商品混凝土耐久性能。按照使用環(huán)境設(shè)計(jì)相應(yīng)的商品混凝土保護(hù)層厚度，預(yù)防外界氣體和液體介質(zhì)滲入內(nèi)部，腐蝕鋼筋。商品混凝土工程拌制過(guò)程中應(yīng)提高商品混凝土拌合物的和易性，并減少用水量；大體積商品混凝土的澆筑振搗應(yīng)控制商品混凝土的溫度裂縫、收縮裂縫、施工裂縫；商品混凝土澆筑后，應(yīng)進(jìn)行充分合理的振搗，提高商品混凝土密實(shí)度和抗?jié)B性，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減少商品混凝土裂縫。結(jié)構(gòu)在使用階段還應(yīng)注意檢測(cè)、維護(hù)和修

8、理，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程更應(yīng)如此。提高商品混凝土耐久性需要從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和后期維護(hù)等環(huán)節(jié)加以重視。目前全世界都已經(jīng)把高性能商品混凝土的研究重點(diǎn)集中到商品混凝土服役壽命的設(shè)計(jì)方面。國(guó)際結(jié)構(gòu)商品混凝土聯(lián)合會(huì)在2006年6月提出了全概率方法的壽命設(shè)計(jì)流程圖，法國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)在2007年提出了商品混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命設(shè)計(jì)指南，歐盟也正在研究提出一個(gè)過(guò)渡的基于性能的耐久性設(shè)計(jì)方法。我國(guó)的GB/T50476-2008商品混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范也是吸納了最新的國(guó)內(nèi)高性能商品混凝土耐久性研究最新成果，根據(jù)商品混凝土的環(huán)境條件進(jìn)行分級(jí)，規(guī)定商品混凝土的最大水膠比和最小

9、水泥用量等參數(shù)來(lái)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。商品混凝土服役壽命的設(shè)計(jì)研究建立的耐久性模型尚有許多不確定因素，有些模型參數(shù)還不能量化，確定這些參數(shù)的難度較大，另外還缺少重復(fù)性好的測(cè)試方法，對(duì)有些破壞類型還缺少可靠的模型，如干濕循環(huán)和硫酸鹽腐蝕等。隨著我國(guó)建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑材料用量不斷增加，尤其混凝土的用量每年均在15億立方米以上。如此龐大用量勢(shì)必導(dǎo)致混凝土的浪費(fèi)并易造成_些工作質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境，這就需要發(fā)展高性能混凝土來(lái)緩解這一矛盾。另一方面，高效預(yù)應(yīng)力混凝土所用的高強(qiáng)低松馳鋼紋線已生產(chǎn)出來(lái)，強(qiáng)度達(dá)到，并能大量供應(yīng)，而混凝土的技術(shù)發(fā)展水平與鋼材的發(fā)展水平還不相匹配。所以發(fā)展高性能混凝土是必然

10、的趨勢(shì)。  其次，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展也是發(fā)展混凝土必須考慮的問(wèn)題，人類已經(jīng)進(jìn)人21世紀(jì)，混凝土應(yīng)該更多地?fù)郊庸I(yè)廢渣摻和料，更多地節(jié)約水泥，有更高的強(qiáng)度和耐久性。高性能混凝土將向綠色綠色混凝土發(fā)展。這樣，高性能混凝土(HPC)應(yīng)該具有下列特征： (1)更多地節(jié)約熟料水泥，降低能耗與環(huán)境污染；(2)更多地?fù)郊庸I(yè)廢料為主的細(xì)摻料； (3)更大地發(fā)揮混凝土的高性能優(yōu)勢(shì)，減少水泥與混凝土的用量。2. 用高性能混凝土特點(diǎn)、分類及工程應(yīng)用高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的。高性能混凝土的基本性能首先

11、是硬化混凝土的耐久性能和塑性混凝土的工作性能；其次是為了滿足人們的特殊需要的某個(gè)或某些特殊性能。為此，高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。概括起來(lái)說(shuō)，高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價(jià)。2.1高性能混凝土的獨(dú)特性能 2.1.1具有高效的強(qiáng)度 混凝土的強(qiáng)度的提升可以幫助建筑物的強(qiáng)度增加，增加建筑物的質(zhì)量，高效的混凝土就是通過(guò)增加水泥等原料的科技含量提高混凝土的整體強(qiáng)度，這樣可以減少建筑物使用混凝土的用量，從而減低建筑物本身的重量，增

12、加建筑物的空間，這樣的結(jié)果最終就是減少建筑成本。 2.1. 2工作性好 高性能混凝土的和易性很好 它具有很好的工作性能，因?yàn)楦咝У幕炷量梢员３指黜?xiàng)原料調(diào)理的科學(xué)，而且具有水分的不流失保持混凝土不出現(xiàn)我們常見的水泥與原料之間的離析，更主要的特點(diǎn)是這種高效混凝土適用于泵作業(yè)，它能很好的適用于泵送混凝土，從而大大加快了施工速度，減少浪費(fèi)提高了工作的效率。2.1.3耐久性好 高性能混凝土可以說(shuō)它的強(qiáng)度是目前所有的混凝土中最好的，它除了具有一般的混凝土的特點(diǎn)以外還具有較長(zhǎng)時(shí)間的耐久性的特點(diǎn)，我們縱看現(xiàn)在的建筑物的事故中，主要就是建筑物的強(qiáng)度不夠，它的壽

13、命都是幾十年，它的建筑材料就是普通的混凝土，但是高效的混凝土具有耐凍、抗?jié)B等特點(diǎn)，它不易被外界的環(huán)境所影響，因此它的性能均優(yōu)于普通混凝土。2.1.4體積穩(wěn)定性 混凝土的體積變形包括收縮變形、彈性變形、徐變變形和溫度變形。體積穩(wěn)定性不良的混凝土?xí)a(chǎn)生收縮開裂，使混凝土的抗?jié)B性及其物理、化學(xué)、力學(xué)性能降低，耐久性下降。由于HPC中摻入大量礦物摻合料，相對(duì)降低了水泥的用量，在水泥水化早期礦物摻合料活性沒(méi)有得到發(fā)揮，所以 HPC早期具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮形變，HPC具有較高的體積穩(wěn)定性。2.2高性能混凝的技術(shù)及適用范圍 2.2.1混凝土的抗裂技術(shù)

14、0; (1)主要技術(shù)內(nèi)容：混凝土裂縫已成為混凝土工程質(zhì)量的通病，如何防治混凝土裂縫是工程技術(shù)人員迫切希望解決的技術(shù)難題。然而防治混凝土裂縫是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括設(shè)計(jì)、材料、施工中每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)?；炷恋目沽鸭夹g(shù)主要是敘述防治裂縫的一些關(guān)鍵，提高混凝土抗裂性能，從而達(dá)到防治混凝土裂縫的目的。對(duì)于高性能混凝土而言，引起混凝土早期開裂的原因是混凝土自收縮和混凝土內(nèi)部的溫度梯度和濕度梯度。 (2)適用范圍：適用于具有較高抗裂要求的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、原材料的選擇、抗裂混凝土配合比的設(shè)計(jì)和施工以及對(duì)混凝土抗裂性能的評(píng)價(jià)。2.2.2自密實(shí)混凝土技術(shù)  (1)主要技術(shù)內(nèi)容

15、：混凝土在自重的作用下，不采取任何密實(shí)成型措施；能充滿整個(gè)模腔而不留下任何空隙的勻質(zhì)的混凝土稱之為自密實(shí)混凝土。本技術(shù)提供的主要技術(shù)內(nèi)容：對(duì)混凝土原材料的技術(shù)要求、自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)即流動(dòng)性、充填性、抗離析性以及保塑性和自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)等。 (2)適用范圍：適用于難以用機(jī)械振搗的混凝土的澆筑。由于自密實(shí)混凝土細(xì)粉含量較大，更應(yīng)重視混凝土抗裂性能。在采取抗裂措施的情況下，自密實(shí)混凝土抗裂性能相對(duì)較差。不適用于連續(xù)墻、大面積樓板的澆筑。2.2.3混凝土高耐久性技術(shù)  (1)主要技術(shù)內(nèi)容：在以往的混凝土配合比設(shè)計(jì)中，主要考慮的是強(qiáng)度指標(biāo)，對(duì)耐久性考慮較少。高性能

16、混凝土以高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性為特征，區(qū)別于普通混凝土。對(duì)于海洋工程、噴灑化冰鹽的公路與橋梁工程、鹽漬地區(qū)的工程，由于氯鹽侵入混凝土導(dǎo)致鋼筋銹蝕，引起混凝土膨脹開裂，嚴(yán)重影響了建筑物使用壽命。提高其耐久性的最重要的技術(shù)措施就是采用高抗氯離子滲透性的高性能混凝土，從根本上提高混凝土本身的護(hù)筋性能。采用常規(guī)材料、常規(guī)工藝可以在常溫下配制出抗氯離子滲透能力和抗凍融能力都較的高性能混凝土。配制的關(guān)鍵在于選用與水泥相匹配的高效減水劑，在水膠比不大于035的條件下，使用粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉等礦物摻和料替代部分水泥作膠凝材料。這些磨細(xì)礦物摻和料在拌制的混凝土中發(fā)揮填充效應(yīng)和火山灰反應(yīng)，使混凝土變得更

17、加致密，從而降低混凝土的滲透性。降低混凝土拌和物的用水量，采用低水膠比是提高混凝土耐久性的關(guān)鍵。 (2)適用范圍：適用于海洋工程、冬季撤除冰鹽的公路與橋梁工程、鹽漬地區(qū)和距離海洋較近的岸上建筑物等處于氯鹽污染環(huán)境下的建構(gòu)筑物。3高性能商品混凝土的性能研究和應(yīng)用分析高性能混凝土是最近建筑工程中應(yīng)用比較廣泛的一種建筑材料，它具有比較高的工作性、高耐久性、高穩(wěn)定性以及高強(qiáng)度性，正是這些優(yōu)點(diǎn)受到世界建筑行業(yè)的青睞，尤其在房屋建筑、橋梁、海港建設(shè)中，應(yīng)用最為廣泛。隨著我國(guó)的房屋建筑正朝向一個(gè)高層化、大型化以及現(xiàn)代化方向發(fā)展，高性能混凝土一定能夠變成這個(gè)世紀(jì)最為重要的建筑工程的材料。 

18、混凝土作為用量最大的人造材料，不能不考慮它的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。傳統(tǒng)混凝土的原材料都來(lái)自天然資源。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的潔凈水，2t砂、3t以上的石子；每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥約需1.5t石灰石和大量燃煤與電能，并排放1tCO2，而大氣中CO2濃度增加是造成地球溫室效應(yīng)的原因之一。盡管與鋼材、鋁材、塑料等其它建筑材料相比，生產(chǎn)混凝土所消耗的能源和造成的污染相對(duì)較小或小得多，混凝土本身也是一種潔凈材料，但由于它的用量龐大，過(guò)度開采礦石和砂、石骨料已在不少地方造成資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀。有些大城市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格的砂石。另一方面，由于混凝土過(guò)早劣化，如何處置費(fèi)舊工程拆除后

19、的混凝土垃圾也給環(huán)境帶來(lái)威脅。 因此，未來(lái)的混凝土必須從根本上減少水泥用量，必須更多地利用各種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充分考慮廢棄混凝土的再生利用，未來(lái)的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高強(qiáng)都意味著節(jié)約資源?！案咝阅芑炷痢闭窃谶@種背景下產(chǎn)生的。 針對(duì)不同環(huán)境類別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并?jù)此估算結(jié)構(gòu)的使用壽命，成為發(fā)展和研究耐久性設(shè)計(jì)方法的主流。目前，高性能混凝土的發(fā)展有以下幾個(gè)方向：一是綠色高性能混凝土，水泥混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，對(duì)資源、能源的消耗和對(duì)環(huán)境的破壞十分巨大，與可持續(xù)發(fā)展的要求背道而馳。綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較

20、多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明顯降低混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土強(qiáng)度特別是后期強(qiáng)度。而且，節(jié)約水泥，減少環(huán)境污染，成為綠色高性能混凝土的代表性材料。二是超高性能混凝土，超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（Reactive Powder con-crete，RPC），其特點(diǎn)是高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa，且具有高密實(shí)性，已在軍事、核電站等特殊工程中成功應(yīng)用。 3.1高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析 3.1.1高性能混凝土的概念 高性能混凝土是近20余年發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土。歐洲混凝土學(xué)會(huì)和國(guó)際預(yù)應(yīng)力混

21、凝土協(xié)會(huì)將HPC定義為水膠比低于0.40的混凝土；在日本，將高流態(tài)的自密實(shí)混凝土（即免振混凝土）稱為HPC；中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。雖然在不同的國(guó)家，不同的學(xué)者或工程技術(shù)人員，對(duì)HPC的理解有所不同。比如美國(guó)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，歐洲學(xué)者更注重耐久性，而日本學(xué)者偏重于高工作性。但是他們的基本點(diǎn)都是高耐久性，這方面的認(rèn)識(shí)是一致的。 3.1.2高性能混凝土的性能 與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能： (1).耐久性。高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉的配合使用，能夠

22、有效的減少用水量，減少混凝土內(nèi)部的空隙，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。 (2).工作性。坍落度是評(píng)價(jià)混凝土工作性的主要指標(biāo)，HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過(guò)程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性好。同時(shí)，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且摻入超細(xì)粉，基本上無(wú)泌水，其水泥漿的粘性大，很少產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。 (3).力學(xué)性能。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料，強(qiáng)度受諸多因素的影響，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，對(duì)于普通混凝土，隨著水灰比的降低，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，高性能混

23、凝土中的高效減水劑對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量。在高性能混凝土中摻入礦物超細(xì)粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，提高強(qiáng)度。 (4).體積穩(wěn)定性。高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。 (5).經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土較高的強(qiáng)度、良好的耐久性和工藝性都能使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土良好的耐久性可以減少結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益；高性能混凝土的高強(qiáng)度可以減少構(gòu)件尺寸，減小自重，增加使用空間；HPC良好的工作性可以減少工人工作強(qiáng)度，

24、加快施工速度，減少成本。前蘇聯(lián)學(xué)者研究 發(fā)現(xiàn)用C110C137的高性能混凝土替代C40C60的混凝土，可以節(jié)約15%25%的鋼材和30%70%的水泥。雖然HPC本身的價(jià)格偏高，但是其優(yōu)異的性能使其具有了良好的經(jīng)濟(jì)性。概括起來(lái)說(shuō)，高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價(jià)。 3.1.3高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題 在高性能混凝土的應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，在高性能混凝土的原材料方面，我國(guó)水泥質(zhì)量不穩(wěn)定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級(jí)配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不合要求；在外

25、加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在高性能混凝土的施工過(guò)程中，施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使HPC的密實(shí)性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這對(duì)HPC的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴(kuò)散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長(zhǎng)期處于水中時(shí)，水分通過(guò)微管擴(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進(jìn)一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，為各種有害介質(zhì)滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和鋼筋銹蝕創(chuàng)造可能；在高性能混凝土的設(shè)計(jì)方面，由于高性能混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不及普通

26、混凝土，而且脆性大，需要特別注意。同時(shí)，在高性能混凝土的研究方面，現(xiàn)在的研究以實(shí)驗(yàn)室研究為主，但是實(shí)驗(yàn)室的情況與實(shí)際工況相差較大，這不利于今后高性能混凝土的推廣應(yīng)用。 我國(guó)高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 (CECS207-2006)中提到：高性能混凝土是具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項(xiàng)力學(xué)性能，且具有高工作性、高耐久性和高體積穩(wěn)定性的混凝土1。清華大學(xué)教授廉慧珍認(rèn)為：高新能混凝土不是混凝土的一個(gè)品種，而是達(dá)到工程結(jié)構(gòu)耐久性的質(zhì)量要求和目標(biāo)，是滿足不同工程要求的性能和具有勻質(zhì)性的混凝土。2我國(guó)高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 (CECS207-2006)還提到：處于多種劣化因素綜合作用下的混凝土結(jié)構(gòu)宜采用

27、高性能混凝土。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件，高性能混凝土應(yīng)滿足下列一種或幾種技術(shù)要求：（1）水膠比；（2）56d齡期的6h總導(dǎo)電量小于1000C；（3）300次凍融循環(huán)后相對(duì)動(dòng)彈性模量大于80%；（4）膠凝材料抗硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)的試件15周膨脹率小于0.4%，混凝土最大水膠比不大于0.45；（5）混凝土中可溶性堿總含量小于3.0kg/m3?；炷吝_(dá)到高性能最重要的技術(shù)手段是使用新型高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉1。由此可見,通過(guò)使用高效減水劑,降低混凝土的水灰比,并使混凝土具有比較大的流動(dòng)性和保塑功能,保證施工和澆注混凝土密實(shí)性,這是高性能混凝土實(shí)現(xiàn)途徑的一方面。另一方面,通過(guò)超細(xì)粉在混凝土中的應(yīng)用,

28、改善骨料與水泥石的界面結(jié)構(gòu),改善水泥石的孔結(jié)構(gòu),提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和強(qiáng)度,這是高性能混凝土實(shí)現(xiàn)途徑的另一方面。為了改善混凝土的抗裂性和耐久性等性能，上世紀(jì)中葉以后，國(guó)內(nèi)外開始研發(fā)纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，包括鋼纖維、合成纖維，尤其是高分子纖維材料在混凝土中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。相對(duì)于其他纖維材料，聚丙烯纖維的價(jià)格低廉，且能在以下幾個(gè)方面顯著提高混凝土的性能：（1）可以抑制混凝土開裂的過(guò)程，有效地減少混凝土干縮時(shí)所引起的微小裂縫，大大提高了硬化后混凝土的抗裂能力和韌性，對(duì)克服高強(qiáng)混凝土的脆性有較理想的效果；（2）聚丙烯纖維能有效控制砂漿的早期塑性收縮裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展，對(duì)混凝土中的裂縫具有細(xì)化作

29、用，能夠降低裂縫的寬度和長(zhǎng)度； （3）明顯提高了混凝土的抗沖擊強(qiáng)度；（4）改善了混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度；（5）提高硬化混凝土的耐火性能；（6）提高混凝土的抗?jié)B性能，可以抵御外界氯離子的侵蝕，保護(hù)鋼筋、防止銹蝕。4 高性能混凝土發(fā)展方向綠色混凝土3綠色的含義可概括為：節(jié)約資源、能源；不破壞環(huán)境，更應(yīng)有利于環(huán)境；可持續(xù)發(fā)展，既要滿足當(dāng)代人的需求，又不危害后代人滿足其需要的能力。水泥生產(chǎn)消耗大量資源( 石灰石) 、能源(煤、電) , 更排放大量溫室氣體; 混凝土又采用巨量砂石集料, 若不加以改革,將成為不可持續(xù)發(fā)展的材料而受到限制, 最終將被取代而銷聲匿跡。發(fā)展 HPC 可能提供一個(gè)近期的解決途

30、徑。因?yàn)? (1)HPC 需用大量細(xì)摻料代替熟料,因此可減少大量 CO2、NOx, 并節(jié)省能源與石灰石; (2) 利用大量工業(yè)廢渣尤其是礦渣與粉煤灰等作為細(xì)摻料, 可改善環(huán)境, 減少污染; (3)HPC 的多種高性能得到充分發(fā)揮, 如因其具有高強(qiáng)度可減小截面,由此可減少水泥與混凝土的用量, 從根本上節(jié)能、節(jié)料, 減少污染。HPC 提高耐久性, 延長(zhǎng)安全使用期, 更是最大的經(jīng)濟(jì)。上述三大特點(diǎn)如充分利用發(fā)揮,大量采用HPC, 并通過(guò)科技創(chuàng)新, 使其進(jìn)一步改進(jìn)提高, 混凝土將成為可持續(xù)發(fā)展的綠色建材。我在 1994 年提出發(fā)展綠色高性能混凝土( GHPC) , 后來(lái)日本、美國(guó)也提出相似的觀點(diǎn), 作為

31、水泥混凝土工作者的努力方向。5 高性能混凝土的應(yīng)用如果把混凝土材料歸納為用途、施工性能及耐久性三方面,未來(lái)展望如表1所示。表14從20世紀(jì)末至今，高性能混凝土在發(fā)達(dá)國(guó)家（例如美國(guó)、加拿大、日本、挪威、德國(guó)、澳大利亞等），得到了廣泛的應(yīng)用。其中德國(guó)現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已達(dá)C110級(jí)，強(qiáng)度等級(jí)為當(dāng)今世界之最；挪威為目前世界上強(qiáng)度等級(jí)第二高的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，已有C105級(jí)超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在發(fā)展中國(guó)家，高性能混凝土也越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工程施工中。我國(guó)高性能混凝土的研究和應(yīng)用雖然起步較晚，但是發(fā)展快，并且在港口建設(shè)，橋梁建設(shè)及水利建設(shè)中已經(jīng)有了很多的應(yīng)用，尤其在特大橋梁建設(shè)中的應(yīng)用更是舉足

32、輕重的。以下簡(jiǎn)單列舉高性能混凝土的兩個(gè)應(yīng)用： （一）高性能混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用   高性能混凝土達(dá)到了使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剛度大、耐久性好的要求，同時(shí)能滿足工業(yè)化預(yù)拌生產(chǎn)和機(jī)械化泵送施工，在世界范圍內(nèi)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。  橋梁工程中，大跨度橋梁的自重往往占總荷載中的大部分。采用高性能混凝土，可以減小自重，降低截面高度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性;其早期強(qiáng)度高，可加快施工進(jìn)度。我國(guó)公路橋梁上應(yīng)用的高性能混凝土有很多實(shí)例。如：楊浦大橋主塔（C50泵送混凝土），四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江公路大橋（420m跨勁性骨架箱形拱橋），廣東虎門大橋（888m跨懸索橋，中孔2

33、70m跨的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋），南京長(zhǎng)江二橋（如采用英國(guó)專家的設(shè)計(jì)方案，可將主跨提高到1100多米，但需提供C80C100的泵送混凝土），杭州灣大橋（70米箱梁采用C50高性能海工混凝土）、東海大橋等。5 （二）高性能混凝土在高層建筑中的應(yīng)用    高性能混凝土首先用于30層以上高層建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種建筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土?xí)r斷面很大。除節(jié)省材料費(fèi)用外，與鋼結(jié)構(gòu)相比，加快施工速度也是采用混凝土結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)。 五.高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題   1.礦渣水泥問(wèn)題。由于礦渣

34、比水泥熟料硬度高難磨細(xì)，造成礦渣水泥中礦渣的粒徑較大，而熟料的粒徑很細(xì)。水泥產(chǎn)品的細(xì)度越小，礦渣與水泥熟料的這種粗細(xì)差別越明顯。由于礦渣顆粒在水泥中較粗大，因此其活性不能得到充分的發(fā)揮，如果礦渣摻量較多，水泥的早期強(qiáng)度則必然降低，不能滿足水泥標(biāo)準(zhǔn)的要求。水泥生產(chǎn)廠為使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)，往往過(guò)分追求水泥的早期強(qiáng)度，不但水泥顆粒過(guò)分的細(xì)，同時(shí)減少了礦渣的摻量。   2.水泥中的堿含量問(wèn)題。水泥生產(chǎn)廠要嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，嚴(yán)格工序質(zhì)量穩(wěn)定產(chǎn)品過(guò)程，將出廠水泥質(zhì)量離散性降低。水泥生產(chǎn)廠家要了解水泥細(xì)度對(duì)HPC質(zhì)量的影響，適當(dāng)降低水泥研磨的細(xì)度。采取分開研磨方式生產(chǎn)礦渣水

35、泥， 分開是將摻入的礦渣與水泥熟料分別按粒徑需要磨細(xì)，水泥熟料比表面積達(dá)到300320m2kg，礦渣用立磨研磨其表比面積達(dá)到420m2kg以上，然后混合均勻配制成礦渣水泥，區(qū)別于混磨礦渣水泥。   3.粗骨料質(zhì)量問(wèn)題預(yù)防處理措施。集中攪拌的商品混凝土站應(yīng)有自己的料石場(chǎng)，以利控制石料的粒徑質(zhì)量。務(wù)必除凈石塊上的表土和夾層土，用先進(jìn)的反擊式破碎機(jī)加工料石，或再用不同類型破碎機(jī)進(jìn)行分級(jí)破碎，以改善石子粒形，減少針片狀粒形，這樣石子貨源穩(wěn)定，質(zhì)量波動(dòng)小混凝土配合比也易控制。集中攪拌商品混凝土站應(yīng)有均勻骨料的設(shè)施，把來(lái)自不同貨流源的骨料進(jìn)行均勻處理后再用，同時(shí)要求對(duì)粗骨料按粒徑分級(jí)存放