高性能混凝土技术开发与应用研究

雷阳

【摘要】现如今，在经济高速发展的情景之下，有很多的产业也都有了超前的发展，高性能的混凝土也不断地在技术上有很多的开发，本文主要就是介绍了高性能的混凝土的特性，由于影响高性能的混凝土的性能的因素有很多，本文结合了实践应用，从原料和配合比设计、生产技术等技术环节发展，探讨了高性能混凝土的配制施工技术，并对高性能混凝土的发展趋势作出展望。

【关键词】高性能混凝土；技术开发

一、高性能混凝土的研究现状

自20世纪60年代开发了应用高效减水剂之后，混凝土迈进了高强度和高流态的新领域，而在之后的90年代开发了粉体工程，使混凝土技术更上一层楼，迈进了高性能的时代，近年来C60高性能混凝土应用越来越广泛了，大到铁路建设、桥梁建设小到公路、建筑物这些工程都应用了C60高性能混凝土，除了C60混凝土以外，C80混凝土也在工程中试点进行应用。国际上现在工程上获得应用的强度为90MPa、100MPa、110MPa、120MPa甚至还有些大于150MPa、200MPa的高性能混凝土也在个别的工程上得到了应用，但是这些强度很强的高性能混凝土结构工程如桥梁、道路、海港和污水建筑物还是过早的遭到了破坏这些破坏不是由于强度不够，而是耐久性不足。修复这些损坏的混凝土建筑物的费用非常的昂贵，拿美国来说吧，每年由于修复劣化混凝土的费用多达2000亿美元之多，这个数据很说明问题，于是有很多的设计者意识到了混凝土耐久性的重要性，所以开始往使用年限较长的高性能混凝土结构上面发展，例如如何将混凝土的施用年限从三五十年增加到100年。针对这一个问题，发达国家早在20世界80年代开始就掀起了改善混凝土材料那就行的研究高潮，并且在很多方面都得到了重视。一直到现在这个问题一直都是土木工程领域中研究的重点，现在高性能混凝土发展的方向主要是有三个方向，一是绿色高性能混凝土，二是超高性能混凝土，三是智能混凝土。

二、高性能混凝土性能研究

高性能混凝土是一种新型混凝土，这种新型混凝土是进20年才发展起来的，欧洲的一个混凝土学会和国际预应力混凝土协会将HPC定义为水胶比低于0.40的混凝土，而在日本，将HPC定义为高流态的自密实混凝土也就是一种免振混凝土，在我们中国将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并且符合工业化生产与施工的混凝土。我们可以看到HPC的定义虽然在不同的国家有不同的定义和理解，但是这些定义的基本点都是高耐久性，不同的国家在这方面的认同也是一致的。要想提高混凝土的耐久性就必须能够有抵抗风化作用、物理消耗、化学侵蚀和其他的破坏过程的能力，如果能够做到这点，说明高性能混凝土不仅有高强度还应该具有高刚度，而且体积的变化也应该很小，物理性质上不透水，氯离子难以渗透、高弹性模量、热应变小等等特点。由于这么多的特点和要求，高性能混凝土在组成和结构上和普通的混凝土有很多的不同，我总结了一下，高性能混凝土在结构上有以下几个特点：

（1）孔隙率通常比较低，基本上不存在大于100nm的孔；

（2）高性能混凝土中的水化物中Ca（OH）2的含量减少，而C-S-H和Aft含量增多；

（3）未水化颗粒多还有矿物细掺料等各级中心质效应增，除此之外中心质网络骨架也得到强化；

（4）界面过渡层厚度较小，而且孔隙率比较低低，取向程度下降，水化物结晶颗粒大小也得到减少，所以更加接近于水泥石本体水化物的分布，所以高性能混凝土的性能能够得以加强。

除了在结构上的特点之外我还总结了高性能混凝土在组成地上的特点：

1）一般情况下水灰比（W/C）≤0. 38，由于当水灰比>0.38时，水泥如果全部水化后，水泥石中会含有水泥凝胶、凝胶水、毛细水和空隙。这四种物质之中毛细水在混凝土中是可以扩散渗透的，即当W/C>0.38时，混凝土中有毛细管的存在，会产生抗渗性降低，耐久性降低的情况。所以配制高性能混凝土时，水灰比不应大于0.38。

2）要想降低混凝土中水灰比，就必须要有高效减水剂，高效减水剂是降低混凝土中水灰比的必须材料同时也是高性能混凝土不可或缺的组分。高效减水剂除了具有高的减水率外，还具有有效控制塌落度损失的功能，这两点充分的使混凝土具有良好的工作性能。

3）如果对高性能混凝土有抗冻的要求的时候，应添加引气剂，或者其他的有利于高性能混凝土达到要求的一些物质。

三、高性能混凝土在结构工程中的应用

高性能混凝土在结构中的应用时首先需要材料的选择和配合比的设计要正确，高性能混凝土的耐久性在很大一个程度上是决定一个工程是否具有耐久性的重要的依据，混凝土的制造和施工决定了混凝土的性能，也决定了施工工程的质量，保证高性能混凝土的质量问题就成为了我们在施工中重要的因素，其中影响混凝土的性能的因素主要有加料的正确与否、拌合的彻底性和均匀性、运输和搬运的过程中混凝土拌合物的不离析、振捣的密实程度，养护是否充分等等因素都保证着高性能混凝土质量，都是影响混凝土质量的重要的因素。在进行施工应用的过程中，高性能混凝土可以应用普通的混凝土的施工设备，但是其在施工的时候的质量控制应该更加的严格，首先其配料的计量误差要在一定允许的范围之内，原材料的质量变化的检查次数要增加，混凝土的拌合眼彻底的均匀的进行，而且还应该保证新搅拌的混凝土应该具有良好的施工性能。HPC特别强调的一个方面就是为了有利于浇筑的有力进行，应该具有适宜的和易性，只有具备了最基本的适合浇筑的和易性才能够保证满意的浇筑的质量，一般情况下HPC都是需要較大的，比如说10到20cm的坍落度。但是由于HPC的胶凝的材料用量比较的大，水灰比比较的小，混凝土的拌合物比较的粘稠，所以坍落度损失的速度比较的快，但是如果坍落度的损失过于大的话，会造成不利于混凝土浇筑、密实和均匀化发展，会影响整个结构的质量。所以我们在高性能混凝土施工的过程中出了要求高效的减水剂具有良好的控制塌落度损失性能之外，还应该注重施工组织的安排，在施工组织的安排中应该尽量的减少混凝土塌落度的损失，使工程的质量达到最好，损失达到最少。

除此之外，我们知道高强和高性能的混凝土都具有比较高的水化温升，而且根据混凝土的成分和环境条件的不同一般都是在浇筑后的二十四小时到四十八小时的时候到达最高的温度，所以HPC施工一般情况下不能过早的拆模，而且一般在拆模之后不能够立即就一走模板，应该让其保持现状继续的维护几个小时，这样做的目的是为了避免其遭受到冷击，如果在拆模之后马上就移走了模板的话，会使其遭受冷击。与此同时，要想获得不透水的表面的重要步骤的话就要正确的抹面和水养护，对于低水灰比的HPC，不仅需要保持内部水分的不蒸发，而且还需要注重从外部环境中补充水分，进行外界潮湿养护是一个从外部环境补充养分的一个重要的而且有效的方法，进行外界潮湿的养护可以充分的保证混凝土充分水化能够提高混凝土的综合性能。

参考文献

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