高性能混凝土技術(shù)進(jìn)展

高性能混凝土技術(shù)進(jìn)展宋少民2011-2一、對(duì)高性能混凝土的理解我國(guó)著名的混凝土科學(xué)家吳中偉院士十五年前針對(duì)當(dāng)時(shí)科研界過度追求高強(qiáng)度的趨向，及時(shí)提出“有人認(rèn)為高強(qiáng)度必然高耐久性，這是不全面的，因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土?xí)聿焕谀途眯缘囊蛩亍８咝阅芑炷吝€應(yīng)包括中等強(qiáng)度混凝土，如C30混凝土（按照28天齡期）。”吳院士高度重視耐久性，并早在1986年就提出高強(qiáng)未必一定高耐久，低強(qiáng)也不一定就不耐久的觀點(diǎn)是非常有前瞻性的，而且今天他的這個(gè)觀點(diǎn)也是正確的。

一、對(duì)高性能混凝土的理解1997年3月吳中偉教授在高強(qiáng)高性能混凝土?xí)h上又指出，高性能混凝土應(yīng)更多地?fù)郊右怨I(yè)廢渣為主的摻合料，更多地節(jié)約水泥熟料，提出了綠色高性能混凝土（GHPC）的概念。關(guān)于高性能混凝土的定義高性能混凝土不是混凝土的一個(gè)品種。高性能混凝土是針對(duì)具體應(yīng)用和環(huán)境而開發(fā)的，采用常規(guī)材料和生產(chǎn)工藝，達(dá)到工程結(jié)構(gòu)耐久性的質(zhì)量要求和目標(biāo)，滿足不同工程要求的性能和具有勻質(zhì)性的混凝土。特別強(qiáng)調(diào)在特定工程與環(huán)境中的高體積穩(wěn)定性和高耐久性。

Performance和Property高性能混凝土的英文翻譯是HighPerformanceConcrete。Performance（性能）這個(gè)詞不同于Property（性能），Property是指可以通過特定方法和儀器對(duì)混凝土材料進(jìn)行測(cè)定和定量表征的性能；而Performance有成果、表演、技能的意思。在此處是指在特定工程、特定結(jié)構(gòu)、特定施工與管理、特定環(huán)境中混凝土表現(xiàn)出的績(jī)效、狀態(tài)或效果。

Performance和Property相同組成材料、配合比的混凝土可以有相同的Property，但Performance可能不同。所以ACI對(duì)高性能混凝土定義的注釋中強(qiáng)調(diào)：高性能混凝土的特性是針對(duì)具體應(yīng)用和環(huán)境而開發(fā)的。離開這一點(diǎn)談高性能混凝土沒有意義。綜上所述，高性能混凝土是混凝土技術(shù)從傳統(tǒng)理念向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變、革新過程中的產(chǎn)物，并非一個(gè)能做精確界定的簡(jiǎn)單術(shù)語。其所具有的技術(shù)路線和追求目標(biāo)，表明國(guó)內(nèi)外土木工程界科技人員已開始意識(shí)到，通過一定的技術(shù)措施，在一定的技術(shù)參數(shù)條件下，是能夠賦予混凝土高耐久性的，從而保障混凝土結(jié)構(gòu)在特定環(huán)境中具備足夠長(zhǎng)的使用壽命?；炷粮咝阅芑恼J(rèn)識(shí)誤區(qū)近年來，隨著混凝土技術(shù)的飛速發(fā)展，高強(qiáng)高性能混凝土已在工程中大量應(yīng)用。然而混凝土的耐久性問題仍然是困擾工程界的難題，尤其是其體積穩(wěn)定性已成為高性能混凝土發(fā)展的瓶頸。由于高強(qiáng)高性能混凝土具有水膠比低、膠凝材料用量大、骨料用量較少、漿體含量多、且摻加了各種類型外加劑等特點(diǎn)，以及對(duì)高性能混凝土的認(rèn)識(shí)不足等問題，使得目前的高性能混凝土“性能并不高”。混凝土高性能化的認(rèn)識(shí)誤區(qū)譬如尚存在收縮大、早期易開裂、脆性大、耐火性差等缺陷，加上缺乏配套的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、施工和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因此高性能混凝土在施工階段比普通混凝土更容易形成表面上的裂縫。其形成原因十分復(fù)雜，涉及到混凝土材料的變形，施工因素，氣候條件的變化，設(shè)計(jì)方面防裂構(gòu)造措施不足，對(duì)摻加礦物摻合料新拌混凝土的塑性收縮引發(fā)開裂的重視不夠等。誤區(qū)之高強(qiáng)與高性能但在高強(qiáng)混凝土的推廣應(yīng)用上，仍受到某些傳統(tǒng)觀念的有害束縛：有些技術(shù)人員總覺得多用水泥或少用摻合料會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量帶來好處，而不是盡量使用粉煤灰等礦物摻合料和將水泥用量限制到最小程度。目前，還有些人仍把高性能和高強(qiáng)聯(lián)系在一起，甚至有人盲目追求混凝土的高強(qiáng)、“超高強(qiáng)”以至“特超高強(qiáng)”，并以此為“水平”的標(biāo)準(zhǔn)。

誤區(qū)之高強(qiáng)與高性能“高強(qiáng)”僅僅是混凝土性能的一個(gè)方面。大量的工程實(shí)踐表明，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足而導(dǎo)致工程破壞的實(shí)例雖有但卻較為鮮見。而另一方面，許多混凝土結(jié)構(gòu)尤其是處于嚴(yán)酷環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，由于較差的耐久性已經(jīng)或正在遭受嚴(yán)重的損壞。西方國(guó)家報(bào)道的許多開裂的“高性能混凝土”，其實(shí)都是高強(qiáng)度的混凝土。

誤區(qū)之高強(qiáng)與高性能強(qiáng)度和耐久性之間并不存在著密切的關(guān)系，在一般情況下，較高強(qiáng)度的混凝土相對(duì)而言也是比較耐久的，但兩者卻不等同。許多人認(rèn)為“混凝土強(qiáng)度愈高，它在嚴(yán)酷環(huán)境下就愈耐久”。但這需要一個(gè)重要的前提就是混凝土是堅(jiān)固的，亦即混凝土是體積穩(wěn)定性好的。誤區(qū)之高強(qiáng)與高性能高強(qiáng)混凝土雖然有較高的抗拉強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比值隨抗壓強(qiáng)度的增加而減小?？箟簭?qiáng)度為30MPa時(shí)，拉壓比約為1∕12；抗壓強(qiáng)度為60MPa時(shí)，拉壓比約為1∕14。這樣，就使得混凝土的強(qiáng)度越高，其脆性越大，斷裂韌性越小，抵抗突發(fā)荷載（如地震、爆炸)和疲勞（如高聳結(jié)構(gòu)承受的風(fēng)荷載,道路承受的動(dòng)力荷載）的能力越差。誤區(qū)之高強(qiáng)與高性能另外高強(qiáng)混凝土彈性模量也高，在相同收縮變形下會(huì)引起較高的拉應(yīng)力，更由于高強(qiáng)混凝土的徐變能力低，應(yīng)力松弛量較小，所以抗裂性能甚差。高強(qiáng)混凝土一般使用強(qiáng)度等級(jí)高的水泥，且習(xí)慣于使用高水泥用量，會(huì)使混凝土中水化溫升很高，控制不好時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，再加上低水膠比造成的較大自收縮應(yīng)力，增加了混凝土的易裂性。高強(qiáng)混凝土制備技術(shù)應(yīng)該注意克服追求高早強(qiáng)的傾向，這對(duì)混凝土的體積穩(wěn)定性意義重大。

誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”

混凝土拌和物的流動(dòng)性從10年前普遍的70～90mm發(fā)展到現(xiàn)在大量預(yù)拌混凝土的180～200mm，還有的工程用自密實(shí)混凝土來澆筑。自密實(shí)混凝土減輕了振搗的工作量，推動(dòng)了預(yù)拌混凝土的發(fā)展，泵送高度已可達(dá)300m以上，并大大減少了“蜂窩”、“麻面”和“狗洞”等現(xiàn)象，提高了混凝土的勻質(zhì)性。目前很多人以“高流動(dòng)性”為“高性能混凝土”的特征。

誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”普通混凝土需要坍落度在160mm以上才適于泵送；而粉煤灰混凝土坍落度只需80～100mm就可以輕易地泵送。同時(shí)，由于粉煤灰的滾珠潤(rùn)滑效應(yīng)，摻粉煤灰混凝土有較大的有效振搗半徑，還易于振搗密實(shí)。看上去與普通的干硬混凝土外觀相似的粉煤灰混凝土，在高頻振動(dòng)棒的振動(dòng)作用下十分易于成型密實(shí)。誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”按照普通混凝土的粘度來衡量時(shí)，就會(huì)造成不必要地增加用水量、擴(kuò)大水膠比，追求大流動(dòng)性，在澆筑后過渡振搗，不僅影響其作用正常發(fā)揮，而且使較輕的粉煤灰易于上浮，出現(xiàn)人為的分層現(xiàn)象。誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”影響混凝土流動(dòng)性的因素是用水量和高效減水劑，而影響相同流動(dòng)性混凝土用水量的主要因素是骨料的質(zhì)量。我國(guó)目前骨料質(zhì)量越來越差，20多年前砂、石的空隙率一般都在43%以下，而現(xiàn)今北京和深圳的砂石空隙率經(jīng)常在46%以上，有時(shí)接近50%。由于絕大多數(shù)采石場(chǎng)仍使用成本低廉的顎式破碎機(jī)，材質(zhì)越硬的石料，破碎后針、片狀顆粒越多，粒徑小于10mm的顆粒幾乎都是針片狀顆粒，實(shí)際上缺少5-10mm粒級(jí)的顆粒。誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”同時(shí)非常不規(guī)則形狀的粗骨料比例大。砂子由于資源幾近枯竭，北京大部分混凝土攪拌站用的砂子是細(xì)砂加豆石，砂子含石率在25%左右。因此這幾年來混凝土的用水量居高不下，一般都超過175kg/m3，C30以下混凝土用水量更大。因此，對(duì)混凝土大流動(dòng)性的追求，導(dǎo)致混凝土中用水量增大、漿骨比增大。混凝土中漿骨比增大意味著收縮引起開裂的可能性加大。誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”由于混凝土的流動(dòng)性過大，易于操作，易使工人操作不規(guī)范，反而影響勻質(zhì)性；且在混凝土澆筑成型后到混凝土初凝前，由于混凝土中的骨料在自重作用下緩慢下沉，水上浮。摻用過細(xì)的大摻量摻和料時(shí)易產(chǎn)生泌漿而造成硬化后表面起粉。骨料在混凝土內(nèi)部的下沉是不均勻的，在鋼筋下面的混凝土沿鋼筋下方繼續(xù)下沉，鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂，使混凝土沿鋼筋表面產(chǎn)生順筋裂縫。誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”高性能混凝土在工作性方面，必須具備較強(qiáng)的保塑性和一定的流動(dòng)度保持能力。但在流動(dòng)性指標(biāo)上，不必拘泥于坍落度大于180mm以上。只要具有一定的流動(dòng)性，滿足施工所需的和易性、密實(shí)性即可。實(shí)踐表明：摻入大量的粉煤灰后，因其存在大量玻璃微珠而能減小混凝土的需水量，同時(shí)可增加拌和物內(nèi)部粘聚性而大大改善混凝土泌水、離析的性能，而卻可減小拌和物與泵管之間的粘附力而增加可泵性。

誤區(qū)之“高流動(dòng)性”與“高性能”PKMehta在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校一項(xiàng)加固工程中，密配筋的基礎(chǔ)和剪力墻的C30和C40混凝土摻粉煤灰50%和60%，在施工中實(shí)測(cè)拌和物的坍落度為125mm時(shí)，與坍落度為180mm的普通混凝土的泵送性能相當(dāng)，不離析或泌水。實(shí)際澆筑時(shí)坍落度僅為100mm。因此，不能把流動(dòng)性作為混凝土拌和物“高性能”的指標(biāo)，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同工程特點(diǎn)，注重拌和物的施工性能。坍落度的大小要服從于混凝土的勻質(zhì)性和體積穩(wěn)定性。

誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”

由于礦物摻合料的摻入可明顯降低混凝土的孔隙率，改善其微觀結(jié)構(gòu)，從而保證其力學(xué)性能和耐久性能，礦物摻合料的應(yīng)用已經(jīng)成為配制高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)。大量實(shí)踐證明：摻用粉煤灰或其它礦物細(xì)摻料的混凝土，其長(zhǎng)期性能得到大幅度的改善，對(duì)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的使用壽命有重要意義。誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”1982年英國(guó)的Sarwick機(jī)場(chǎng)的停機(jī)坪擴(kuò)建工程，該工程在兩條相鄰的道面上對(duì)摻與不摻粉煤灰混凝土進(jìn)行了對(duì)比。所用粉煤灰混凝土中粉煤灰達(dá)到46％。該工程經(jīng)運(yùn)行4年后所拍的照片清楚地顯示出：與純硅酸鹽水泥混凝土相對(duì)照，摻粉煤灰混凝土道面地表面層抗滑構(gòu)造基本完好，而前者則已坑坑點(diǎn)點(diǎn)，受到一定程度的破壞了。國(guó)外很多工程，摻有大量粉煤灰，而獲得強(qiáng)度和耐久性都十分優(yōu)異的混凝土。但關(guān)鍵的因素是低水膠比。在低水膠比條件下，即使摻有大量粉煤灰，也可以獲得強(qiáng)度和耐久性都十分優(yōu)異的混凝土。

誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”在我國(guó)，許多人認(rèn)為摻粉煤灰或摻其它礦物細(xì)粉的混凝土就是“高性能混凝土”。因此，在一些結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆的普通混凝土墻、板采用了大量的摻合料，特別是摻入大量的粉煤灰。由于這些部位混凝土的強(qiáng)度相對(duì)較低，混凝土的用水量較大，水膠比較大。再加上工程施工速度的不斷加快，一再加速的施工進(jìn)度使得澆筑后的混凝土普遍得不到充足時(shí)間的養(yǎng)護(hù)。

誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”粉煤灰在混凝土中，28天以前基本上不參與化學(xué)反應(yīng)，拌和水基本上供給水泥，使水灰比增大；早期水灰比大，造成早期孔隙率大，水膠比越大，混凝土孔隙率減小得越晚。另外，養(yǎng)護(hù)不足直接損傷了表層混凝土的密實(shí)性與強(qiáng)度，而防止鋼筋發(fā)生銹蝕和外界有害物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部所依靠的就是表層混凝土的密實(shí)性，表層混凝土抵抗外界有害物質(zhì)侵入的能力(抗侵入性或抗?jié)B性)可因養(yǎng)護(hù)不良而成倍降低。誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”現(xiàn)行碳化試驗(yàn)結(jié)果是將試件養(yǎng)護(hù)至28天放在20%濃度的CO2條件下碳化28天得出的，而實(shí)際構(gòu)件混凝土的碳化早在停止養(yǎng)護(hù)后就已開始進(jìn)行。所以用混凝土耐久性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所測(cè)得的碳化性能，給出的結(jié)果就會(huì)過高估計(jì)粉煤灰含量較大且水膠比又偏高的混凝土護(hù)筋能力。誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”李飛博士的試驗(yàn)結(jié)果，分別表示不同水膠比不同粉煤灰摻量的混凝土試件一天拆模后暴露在空氣中90天后的碳化情況。可以看出：當(dāng)水膠比較大為0.5時(shí)，各試樣碳化率均較大，并隨粉煤灰摻量而明顯加速；粉煤灰摻量為60%時(shí)，到90天碳化深度已超過10mm。水膠比為0.4的試樣，粉煤灰摻量小于40%時(shí)，在空氣中暴露90天，碳化深度進(jìn)展不大，而粉煤灰摻量達(dá)60%時(shí)，則碳化明顯深入。當(dāng)水膠比很低為0.3時(shí)，粉煤灰摻量小于40%的試樣在碳化90天以后，碳化深度不大，但粉煤灰摻60%時(shí)的碳化深度仍較大。誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”水膠比0.5暴露90天誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”國(guó)外的研究資料表明，7天養(yǎng)護(hù)的表層混凝土抗二氧化碳擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部的能力，可以是3天養(yǎng)護(hù)的2倍和1天養(yǎng)護(hù)的4倍，如果7天養(yǎng)護(hù)的混凝土可以保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕的年限為100年，則3天和1天養(yǎng)護(hù)時(shí)的相應(yīng)年限將縮短到50年和25年。

誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”因此對(duì)于保護(hù)層厚度很小、強(qiáng)度等級(jí)很低、水膠比較高的混凝土，當(dāng)沒有較好的養(yǎng)護(hù)條件和措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到大摻量粉煤灰混凝土早期孔隙率大、容易發(fā)生碳化而可能引起鋼筋銹蝕的影響，碳化后的混凝土不僅堿度下降，而且因碳化收縮，尤其是先產(chǎn)生干縮與繼而碳化產(chǎn)生收縮的疊加，會(huì)使混凝土孔隙增多、增大造成表面開裂。誤區(qū)之“摻入摻合料”與“高性能”綜上所述，高性能混凝土中應(yīng)加入足夠的礦物細(xì)摻料，前提是水膠比較低。并不是說只要加入“礦物細(xì)摻料”就是“高性能混凝土”。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50746-2008，在一般環(huán)境干濕交替的情況下，為了防止碳化所引起的鋼筋銹蝕，當(dāng)混凝土的水膠比大于0.4時(shí)，粉煤灰的摻量不大于20%。勻質(zhì)性—高性能混凝土追求的目標(biāo)混凝土的勻質(zhì)性是指不同單位體積混凝土之間各組分分布的均勻程度。當(dāng)混凝土材料組成及摻量相同時(shí)，其性能取決于勻質(zhì)性的好壞?；炷潦歉叨炔粍蛸|(zhì)材料，良好勻質(zhì)性是高性能混凝土應(yīng)該追求的目標(biāo)。

勻質(zhì)性—高性能混凝土追求的目標(biāo)由于外加劑的大量使用，混凝土的坍落度已從20年前的70-90mm發(fā)展到現(xiàn)在的180-200mm,甚至已經(jīng)開始應(yīng)用自密實(shí)混凝土。但流動(dòng)性增加的同時(shí)，加大了混凝土勻質(zhì)性下降，目前混凝土(尤其是泵送混凝土等)常摻加幾種外加劑和摻和料,各種組分之間的相容性不良問題也加重了勻質(zhì)性不良的趨勢(shì)。甚至造成新拌混凝土離析、泌水情況發(fā)生，影響工程質(zhì)量。勻質(zhì)性—高性能混凝土追求的目標(biāo)二、對(duì)于高性能混凝土的基本要求高性能混凝土必須滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)，但強(qiáng)度驗(yàn)收齡期可以依據(jù)膠凝材料組成的變化而確定，礦物細(xì)粉摻合料摻加比例較大時(shí)，建議使用56天或90天齡期進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定。在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)必須滿足結(jié)構(gòu)承載和正常使用功能要求。高性能混凝土應(yīng)針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)特征、所處環(huán)境和預(yù)定功能進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。應(yīng)該使用適當(dāng)?shù)哪z凝材料組成和水膠比，并采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)外加劑。

二、對(duì)于高性能混凝土的基本要求處于具有較強(qiáng)劣化因素作用的混凝土結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用高性能混凝土。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件和使用狀況，高性能混凝土應(yīng)滿足下列一種或幾種技術(shù)要求：

1、水膠比不大于0.42；

2、84天齡期的總導(dǎo)電量不大于1500庫侖；

3、84天齡期的混凝土300次快速凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈性模量大于60%；

4、混凝土中可溶性堿含量不大于3kg/m3。三、高性能混凝土組成材料

—水泥高性能混凝土所用水泥熟料不得由立窯煅燒。一般應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定、需水量低、水化熱低的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或其他摻混合材的硅酸鹽類水泥。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥宜與礦物摻和料一起使用。摻和料總量應(yīng)包括水泥中已有的混合材量；使用復(fù)合水泥時(shí)，應(yīng)了解其混合材的品種與摻量，一般來說不宜再摻入礦物摻和料。三、高性能混凝土組成材料

—水泥對(duì)于嚴(yán)重環(huán)境作用（D級(jí)或D級(jí)以上）下的混凝土，宜采用硅酸鹽水泥與大摻量礦物摻和料一起配制或采用專用水泥。高性能混凝土原則上不宜選用早強(qiáng)水泥。高性能混凝土用水泥應(yīng)該與外加劑具有良好的相容性。三、高性能混凝土組成材料

—水泥一般情況下，硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥比表面積≤350m2/kg，其他通用硅酸鹽水泥80μm方孔篩篩余≤10.0%，并且≮2%；對(duì)水泥中堿含量的限制：對(duì)持續(xù)接觸水的構(gòu)件，當(dāng)所用骨料具有堿活性時(shí)，如不摻用礦物摻和料，硅酸鹽水泥堿含量應(yīng)≤0.60%，并≮0.3%；三、高性能混凝土組成材料

—水泥拌制混凝土?xí)r的水泥溫度≯60℃；水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量最好低于26%，最大不得大于27%；按照推薦摻量摻加減水劑后水泥凈漿流動(dòng)度≥180mm。

三、高性能混凝土組成材料

—水泥高性能混凝土用水泥購銷合同中應(yīng)包含買方對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)要求和賣方相應(yīng)的承諾，還應(yīng)包含產(chǎn)品說明作為合同附件。產(chǎn)品說明中應(yīng)包括的主要內(nèi)容為：水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)，熟料礦物組成，混合材品種和摻量，水泥比表面積或80μm篩的篩余量，水泥化學(xué)成分（燒失量、SO3含量、以Na2O當(dāng)量計(jì)的堿含量、氯離子含量），石膏品種和摻量，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，實(shí)測(cè)強(qiáng)度及檢測(cè)期間標(biāo)準(zhǔn)差，水化熱，水泥儲(chǔ)存有效期（強(qiáng)度下降不低于10%的時(shí)間期限）。

三、高性能混凝土組成材料

—礦物摻合料

礦物摻和料應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。礦物摻和料的品種宜為低鈣、低燒失量的粉煤灰、?；郀t礦渣粉或硅灰，亦可使用沸石巖粉、天然火山灰、石灰石粉。礦物摻合料的重要指標(biāo)是細(xì)度和需水量比，應(yīng)該首先選擇細(xì)度細(xì)、需水行為好的摻合料。三、高性能混凝土組成材料

—礦物摻合料混凝土膠凝材料中的礦物摻和料用量（必須含水泥中已有的混合材料摻量）占膠凝材料總量的比值應(yīng)根據(jù)工程特性及其所處環(huán)境通過試驗(yàn)確定。不做具體限制，但必須滿足混凝土各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能的要求。

用于混凝土的粉煤灰燒失量不宜大于6％，配制引氣混凝土，應(yīng)采用燒失量更低的粉煤灰。三、高性能混凝土組成材料

—礦物摻合料高性能混凝土所用礦渣粉比表面積不宜大于420m2/kg，并宜與粉煤灰以小于1∶1的比例復(fù)摻使用?；蛘邌为?dú)摻加摻量超過70%。環(huán)境溫度低于15℃并持續(xù)接觸含硫酸鹽的水，或者因某種原因混凝土中有殘留SO3時(shí)，不宜摻用石灰石粉；有凍融循環(huán)作用的氯鹽、除冰鹽或海水環(huán)境中的混凝土，不得使用含石灰石的礦物摻和料（包括摻石灰石的普通水泥、PII水泥和?；郀t礦渣粉）。三、高性能混凝土組成材料

—礦物摻合料由于石灰石粉具有良好的需水行為和較細(xì)的顆粒粒徑，在上述以外環(huán)境中可以作為混凝土礦物摻合料使用。高性能混凝土對(duì)礦物摻合料的活性不做要求，可以依據(jù)具體工程要求進(jìn)行選擇。礦物摻合料的需水量比不宜大于100%；

礦渣粉比表面積350-420m2/kg，粉煤灰比表面積400-600m2/kg（細(xì)度45μm篩篩余≤15%。三、高性能混凝土組成材料

—粗骨料粗骨料最大公稱粒徑應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的2∕3（在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境條件下不宜超過混凝土保護(hù)層厚度的1∕2），且不得超過鋼筋最小間距的3∕4。配制強(qiáng)度等級(jí)C50及以上混凝土?xí)r，粗骨料最大公稱粒徑不應(yīng)大于25mm。（泵送混凝土用的粗骨料最大粒徑還應(yīng)符合《泵送混凝土規(guī)程》的規(guī)定），不同構(gòu)件、鋼筋保護(hù)層厚度不同時(shí)可按《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476-2008附錄B3的規(guī)定。

三、高性能混凝土組成材料

—粗骨料粗骨料質(zhì)量應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。石子吸水率一般應(yīng)＜2%，用于干濕交替或凍融循環(huán)下的混凝土?xí)r，應(yīng)＜1%。

應(yīng)充分重視骨料的級(jí)配和粒形，采用粒形好的單粒級(jí)石子，兩級(jí)配或三級(jí)配分別投料。級(jí)配后粗骨料的松堆空隙率應(yīng)≯42%，松散堆積密度應(yīng)大于1500kg/m3，緊密空隙率宜小于40%。泵送混凝土用粗骨料中的針、片狀含量應(yīng)＜7%，壓碎指標(biāo)≯10%。當(dāng)使用自密實(shí)混凝土或用于重要工程(設(shè)計(jì)使用年限＞100年)時(shí)，針、片狀顆粒含量宜≯5%。三、高性能混凝土組成材料

—粗骨料配制坍落度低于100mm的混凝土?xí)r，碎石或卵碎石的壓碎指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476-2008附錄B3的規(guī)定。配制低流動(dòng)性的塑性混凝土或低塑性混凝土?xí)r，巖石抗壓強(qiáng)度宜大于混凝土配制強(qiáng)度的1.2倍，或碎石壓碎指標(biāo)≯10％；當(dāng)配制泵送混凝土?xí)r，對(duì)普通石子可不要求強(qiáng)度。三、高性能混凝土組成材料

—粗骨料粗骨料最大粒徑不宜大于25mm，宜采用5-10mm，10-20mm或5-15mm，15-25mm兩級(jí)配粗骨料分倉裝料，分別計(jì)量。對(duì)處于環(huán)境溫度低于15℃并持續(xù)接觸水的環(huán)境和有凍融循環(huán)作用的氯鹽、除冰鹽或海水環(huán)境中的混凝土，使用石灰石質(zhì)的骨料時(shí)，需進(jìn)行抗凍性實(shí)驗(yàn)。三、高性能混凝土組成材料

—細(xì)骨料細(xì)骨料應(yīng)選用滿足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求、質(zhì)地均勻堅(jiān)固，堅(jiān)固性（質(zhì)量損失率）≤8%。吸水率低(一般≯2％，用于凍融環(huán)境時(shí)≯1％)、空隙率?。ㄋ啥芽障堵省?3%）、潔凈的天然砂（含泥量≯1％），不宜使用山砂，不得使用未經(jīng)脫鹽淡化處理的海砂。

砂的含石量（公稱粒徑5～10mm）應(yīng)≤10%。當(dāng)采用人工砂或混合砂配制混凝土?xí)r，人工砂及混合砂的壓碎指標(biāo)值應(yīng)＜25%

三、高性能混凝土組成材料

—細(xì)骨料

含泥量C50以上≤2%；C45以下≤2.5%。人工砂石粉含量MB＜1.4，石灰石質(zhì)石粉C50以上≤12%；C45以下≤15%；硅質(zhì)石粉C50以上≤5%；C45以下≤7%；MB≥1.4，石灰石質(zhì)石粉C50以上≤5%；C45以下≤7%；硅質(zhì)石粉C50以上≤3%；C45以下≤5%。

細(xì)度模數(shù)≥2.5，級(jí)配符合Ⅱ區(qū)砂。三、高性能混凝土組成材料

—骨料砂石供應(yīng)商應(yīng)該供應(yīng)含水率飽和面干以上骨料三、高性能混凝土組成材料

—外加劑外加劑為包括普通各種高效減水劑、引氣劑、緩凝劑等為改善混凝土性能的添加劑。外加劑的勻質(zhì)性、對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有害成分的限值及其他指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)》（GB50119）的規(guī)定。減水劑的減水率應(yīng)該高于20%，應(yīng)該使用優(yōu)質(zhì)引氣劑。

三、高性能混凝土組成材料

—外加劑選用外加劑時(shí)，應(yīng)使用工程所用膠凝材料進(jìn)行相容性、新拌混凝土工作性、混凝土強(qiáng)度、耐久性等試驗(yàn)，確定混凝土中外加劑品種、復(fù)配組成與摻量。摻引氣劑時(shí)需注意引氣劑與其它外加劑的相容性，引氣劑宜后摻。三、高性能混凝土組成材料

—外加劑受凍融、化學(xué)腐蝕等作用的混凝土中，不應(yīng)摻用無機(jī)鹽類的早強(qiáng)劑、防凍劑或摻有含堿金屬鹽和氯鹽的各種減水劑、泵送劑等。C40以上宜使用聚羧酸減水劑。

混凝土拌合物1小時(shí)坍落度保留值≥150mm。四、高性能混凝土配合比的選擇不能過分地提高膠凝材料的用量。膠凝材料過多，不僅成本高，混凝土的體積穩(wěn)定性也差，同時(shí)，對(duì)獲得高的強(qiáng)度意義不大。C30及以下混凝土的膠凝材料不宜高于400kg/m3；C35-40混凝土不宜高于450kg/m3;C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3，最大不得超過530kg/m3。

四、高性能混凝土配合比的選擇低水膠比對(duì)高性能混凝土很重要，依靠高性能減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物細(xì)粉摻合料實(shí)現(xiàn)混凝土的低水膠比，原則上水膠比不大于0.42。盡可能選擇級(jí)配和粒形良好的骨料，通過合理調(diào)整粗細(xì)骨料用量及砂率控制空隙率，保證實(shí)現(xiàn)較低膠凝材料用量、低水膠比下的混凝土拌和物良好和易性。

四、高性能混凝土配合比的選擇在混凝土中應(yīng)該摻加一定量的引氣劑，除高強(qiáng)混凝土外使混凝土的含氣量在3-5%。

摻加一定比例的礦物細(xì)粉摻合料，減少水泥用量和混凝土單位體積用水量。對(duì)于高等級(jí)混凝土，應(yīng)該克服使用高水泥用量追求過高早期強(qiáng)度的不良習(xí)慣。我國(guó)專家黃士元實(shí)驗(yàn)表明混凝土24小時(shí)抗壓強(qiáng)度不超過10MPa左右，或28天抗壓強(qiáng)度不超過50MPa可以大大降低開裂的風(fēng)險(xiǎn)。四、高性能混凝土配合比的選擇按最小漿骨體積比(即最小用水量或膠凝材料總量)原則，盡量減小漿骨體積比。對(duì)于泵送混凝土，不同等級(jí)混凝土最大漿骨比可按下表選擇。

不同等級(jí)混凝土最大漿骨比和用水量強(qiáng)度等級(jí)最大漿骨體積比最大用水量（kg/m3）C30～C50（不含C50）≤0.32≤170C50～C60（含C60）≤0.35≤160C60以上（不含C60）≤0.38≤150四、高性能混凝土配合比的選擇混凝土配合比應(yīng)采用絕對(duì)體積法計(jì)算，骨料應(yīng)采取飽和面干的表觀密度計(jì)算。計(jì)算砂、石松堆空隙率時(shí)，應(yīng)使用飽和面干狀態(tài)的表觀密度和松堆密度。飽和面干狀態(tài)的界定見JGJ52-92《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》中測(cè)定砂、石吸水率方法的規(guī)定。生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)骨料的實(shí)際含水量與飽和面干含水量的差值調(diào)整拌和物中的用水量。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求

培訓(xùn)操作人員和試驗(yàn)檢驗(yàn)人員；設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、混凝土攪拌站各方共同制定施工全過程的質(zhì)量控制與保證措施；制定嚴(yán)密的施工技術(shù)方案，特別應(yīng)制定明確的混凝土養(yǎng)護(hù)措施方案。加強(qiáng)對(duì)施工過程每道工序的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與規(guī)定不符的問題應(yīng)及時(shí)糾正，并按規(guī)定作好記錄。尤其杜絕現(xiàn)場(chǎng)隨意加水和不按照規(guī)定養(yǎng)護(hù)的行為。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求各種原材料均應(yīng)按質(zhì)計(jì)量其允許偏差不應(yīng)超過以下數(shù)值水泥±1%，礦物摻合料±1%；水±1%，骨料±2%，高效減水劑±1%。如果偏差過大將會(huì)影響混凝土的質(zhì)量。

高性能混凝土必須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制，應(yīng)保證拌合物攪拌均勻，攪拌時(shí)間不宜低于90秒，但不宜高于180秒。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求澆注混凝土前，應(yīng)仔細(xì)檢查保護(hù)層墊塊的位置、數(shù)量及其牢固程度和所有配筋位置、數(shù)量、彎折形狀、尺寸等，確保各斷面配筋率和保護(hù)層厚度，保護(hù)層內(nèi)不得有綁扎鋼筋的鐵絲伸入墊塊尺寸應(yīng)保證混凝土保護(hù)層的準(zhǔn)確性，其形狀應(yīng)有利于鋼筋的定位。墊塊一般可采用細(xì)石混凝土制作，其抗侵蝕能力和強(qiáng)度應(yīng)高于構(gòu)件本體混凝土，水膠比不高于0.4。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求應(yīng)注意混凝土澆筑的正確順序，以保證整個(gè)構(gòu)件中混凝土的勻質(zhì)性。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求使用振搗棒時(shí)，需根據(jù)拌和物不同的坍落度確定振搗棒插入間隔、振搗時(shí)間長(zhǎng)短，不可用振搗棒平拖拌和物；一般澆注厚度應(yīng)在振搗棒有效長(zhǎng)度的1.25倍之內(nèi)，一次澆注厚度不大于500mm，振搗上面一層混凝土?xí)r，振搗棒應(yīng)插入到至下一層內(nèi)50mm以上。避免欠振和過振，每點(diǎn)的振搗時(shí)間以表面泛漿和不冒大氣泡為準(zhǔn)，一般不宜超過30秒。五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求拆模時(shí)間除考慮構(gòu)件必須達(dá)到一定強(qiáng)度外，還應(yīng)注意不能造成混凝土降溫速率過快和造成混凝土內(nèi)外溫差＞20℃。降溫速率一般不能大于2℃∕d。

五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求混凝土的養(yǎng)護(hù)包括溫度和濕度的控制，應(yīng)從澆筑前就開始控制混凝土的溫度，熱天要降溫，冷天要保溫。熱天施工時(shí)，如在澆筑混凝土前沒有降溫措施，則不可用涼水養(yǎng)護(hù)。

判斷養(yǎng)護(hù)是否良好的標(biāo)準(zhǔn):必須有效控制混凝土表面的水分蒸發(fā)速率必須在初凝之前開始養(yǎng)護(hù)?；炷了苄蚤_裂的原因

然而這并不是決定塑性裂縫出現(xiàn)與否的唯一因素，它還取決于新拌混凝土的剛度。Ravina和Bloom的試驗(yàn)表明，首條塑性收縮裂縫的出現(xiàn)時(shí)間與初凝時(shí)間有良好的相關(guān)性。眾所周知,隱藏于開裂現(xiàn)象身后的是拉應(yīng)力水平和材料抗拉強(qiáng)度的競(jìng)爭(zhēng)，這些試驗(yàn)現(xiàn)象表明，伴隨著混凝土初凝和剛度的形成，這種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制被激活了。在此之后，在任何抗拉強(qiáng)度處于劣勢(shì)的時(shí)間點(diǎn)上，裂縫具有高的出現(xiàn)概率。

表層混凝土水分的蒸發(fā)速率、泌水速率和初凝時(shí)間都與混凝土的養(yǎng)護(hù)有密切的關(guān)系,因而以上分析顯示了養(yǎng)護(hù)對(duì)防治塑性收縮裂縫的關(guān)鍵作用。保溫材料表面覆蓋保溫保溫圍欄塑料薄膜遮擋大面積施工的擋風(fēng)墻和覆蓋保溫保溫模板塑料保溫模板初始養(yǎng)護(hù)期對(duì)混凝土密實(shí)性影響不同養(yǎng)護(hù)方式對(duì)混凝土滲透性影響?zhàn)B護(hù)對(duì)耐久性的影響?zhàn)B護(hù)條件對(duì)不同水灰比混凝土

空氣滲透性的影響五、高性能混凝土的生產(chǎn)與施工要求應(yīng)盡早采取保濕的措施，且不可中斷。對(duì)受凍融、腐蝕作用的大摻量礦物摻和料混凝土，保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不小于14天。

在混凝土澆注后，養(yǎng)護(hù)措施應(yīng)該防止混凝土表面溫度受環(huán)境因素影響（如暴曬、氣溫劇降等）而引起激烈變化，控制和減少早期塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮。使用透水模板效果現(xiàn)今一個(gè)嚴(yán)重的問題是：許多新結(jié)構(gòu)的施工操作和過去保持一致，過早劣化的現(xiàn)象在不斷增多。這意味著除非我們深入地了解現(xiàn)今的建設(shè)實(shí)踐，深刻地認(rèn)識(shí)影響混凝土結(jié)構(gòu)劣化的主要原因，否則混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化的現(xiàn)象還將以很高的速度不斷繼續(xù)。

P.K.Mehta.BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.ConcreteInternational.Marc