浅谈高性能混凝土的研究与发展

徐伟莲，孙新林

浙江 湖州 313000

0 引言

由于高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，其被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，被各国学者所接受，它在大幅度提高常规混凝土性能的基础上，采用现代化混凝土技术，选用优质原材料，除水泥、集料外，必须掺加足够数量的活性细掺料和高性能外加剂的一种新型高技术混凝土。因此，研究和开发高性能混凝土具有重要的意义。

1 高性能混凝土的特性

高性能混凝土又被人们称为3高混凝土，即高耐久性、高工作性、高力学性能：

1）高耐久性：高性能混凝土具有优异的抗掺和抗介质侵蚀能力。且具有高弹模、低收缩、低涂变和低温度应变，硬化过程中体积稳定的特性，细观结构致密，不易产生宏观及微观裂缝，抗掺性能优良。混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀、碱－骨料反应、冻融破坏等几方面是对混凝土的耐久性的主要破坏。

2）高工作性：混凝土工作性的主要有良好的填充和抗离析能力的同时，还兼有反映混凝土拌合物在重力作用下的流动和变形能力。高性能混凝土流动度高，可泵性好，自密实和免振捣等能力均优异。

3）高力学性能：由于高校减水剂和矿物超细粉的使用，从而减少水的用量，水灰比大大降低，改善水泥颗粒之间的空隙和界面结构，提高混凝土的力学性能。混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度等。

4）经济和理性：从总体效益来讲，高性能混凝土其优异的性能使其具有了良好的经济型。因为高性能混凝土有其较高的强度、良好的耐久性和工艺性，同时运用大量的工业废渣，副产品等，节约能源并且保护了环境。

2 高性能混凝土研究与应用现状

高性能混凝土的诞生与发展是工程发展的需要。近十多年来，很多国家都对高性能混凝土进行了大量的研究开发工作。我国虽然起步较晚，但近年来高性能混凝土发展迅速，在国内外的高层建筑、大跨桥梁、海上建筑、公路等建设中的应用越来越多。如上海东方明珠电视塔，北京西客站，首都机场新航站，大跨桥梁上海大桥，京津塘高度公路等。

各国学者对于高性能混凝土进行了大量的研究，内容涉及高性能混凝土的作用机理、原材料、强度与水胶比的关系、配合比设计以及应用推广等的方方面面。我国工程院院士吴中伟教授，并指出：绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向，更是混凝土的未来。绿色高性能混凝土应最大限度的对资源和能源的消耗，最大限度的对资源进行综合利用，最有效地保护环境，保护资源，并且可再回收循环利用。绿色高性能混凝土终将取代传统的资源、能源消耗巨大硅酸盐混凝土，成为未来建材的发展方向。

免振自密实混凝土是近十年来由日本首先研究开发并付诸工程应用的一项近代混凝土技术。其中较典型的工程应用是跨度为1990m的明石海峡大桥（悬索桥）因采用自密实混凝土施工，缩短工期20%。由于免振自密实混凝土在工程上应用可以取得提高混凝土质量、改善混凝土施工操作环境、提高劳动生产率、加快施工进度等技术经济效果，以其优异的性能，引起了土木工程界广泛的关注。

3 结论

随着社会的发展，国内外应用高性能混凝土建造的工程将越来越多。可以预期，高性能混凝土在工程上的应用领域将迅速扩大，并取得更大、更多的技术经济效益，必定会成为21世纪的混凝土的发展方向。在高性能混凝土今后的发展过程中，仍然还有许多材料与工程方面的难题需要解决与探讨。这些问题的解决对今后混凝土的发展起到有力的推动作用。高性能混凝土的研究与开发利用，对传统混凝土的技术技能有了重大的突破，对节能、工程质量、环境与劳动保护等方面都具有重大的意义。就水泥基材料科学技术而言，下列几方面亟待研究：

1）矿物细掺料符合叠加效应的研究与应用

为了充分掌握高性能混凝土性能，方便施工，应研究细掺料的科学分类和品质标准，并对细掺料的活性机理进行研究，在复合化原理的基础上，采用现代研究手段与方法，各种科学进行系统研究。高性能混凝土是一种多组分复合材料，矿物细掺料不仅有利于水化作用和强度、密实度和工作性，而且减少孔隙率，改善孔结构。两种或两种以上矿物细掺料同时加入，以进一步改善混凝土特性，各组分的叠加效应表现得十分明显。

2）水泥基材料的组成、结构与性能关系

材料组成、结构与性能的关系式近代材料学科的一个核心问题。为使高性能混凝土的各种性能得以进一步提高，必须对材料组分的微粒尺寸、级配、孔结构、集料界面区结构，以及组分间的相互作用、物理力学、热学性质的差别进行系统的研究。

3）标准、规范、规程等的制定与完备

高性能混凝土与普通混凝土在材料、配合比及生产施工工艺各方面，尽管大范围是相同的，但具体上仍然有很重要的差别。现行用于普通混凝土的标准、规范、规程有不适于高性能混凝土之处。因此，现阶段需要积极积累经验，制定出适于高性能混凝土的标准和规程，并使之不断完善。

[1]黄士元.高性能混凝土发展的回顾与思考.混凝土，2003，97：3-9.

[2]黄士元，蒋家奋，杨南如，等.近代混凝土技术陕西科技出版社，1998.

[3]冯乃谦.高性能混凝土.建筑工业出版社，1996.

[4]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土.中国铁道出版社，1999.

[5]吴中伟.绿色高性能混凝土.混凝土的发展方向.混凝土与水泥制品，1998.