高性能混凝土发展现状及趋势分析

罗金连

摘要：采用文献法和调查法的研究方法，分析了我国近年来的水泥产量增长情况，指出了我国混凝土的发展现状，并进一步阐明了我国高性能混凝土的发展现状及趋势，提出了我国今后对混凝土工作性能研究的必要性。

关键词：混凝土；高性能混凝土；工作性

中图分类号：TV74

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）22010802

1 引言

混凝土是指由胶结料、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料，需要时掺入外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合[1]。在混凝土中砂石等骨料起骨架作用，水和胶凝材料形成的浆体起包裹骨料和填充骨料间隙的作用。

我国每年对混凝土的需求量都很大，年产量一直位于世界前列，这从2000～2013年我国水泥的产量可以直观地反映出来。据统计，我国从2000～2013年，水泥年产量每年都有所增加，其增加比例如表1和图1所示。

2 混凝土的发展历史

混凝土起源于古代，当时以粘土、石膏等为胶凝材料。而混凝土被广泛应用则是自水泥[2]的出现开始，原因是水泥比粘土、石膏等胶凝材料的强度高，耐久性好，节能且造价不高。20世纪初，随着科技的发展，混凝土也得到了飞速的发展，在理论上，水灰比被提出，强度理论得到了深入的研究；在生产和应用上，研制出普通混凝土之外的其他混凝土，如轻集料混凝土等，同时随着对混凝土性能的改善研究，混凝土各种外加剂也开始陆续面世。20世纪60年代，混凝土的发展随着减水剂的发展进入了一个新阶段，当时由于减水劑的应用越来越广泛，使得减水剂的应用研究水平得到了很大地提高。日本首先研制成功高效减水剂，自此高分子材料开始慢慢地进入材料领域，随后又陆续成功研制了另外几种高效减水剂，这使得混凝土进入了一个新的发展时期，高强混凝土等开始被使用。20世纪70年代，流态混凝土开始问世，这很大程度上改善了混凝土的泵送性能，提高了泵送高度，使混凝土的施工技术进入了一个新阶段。到了20世纪90年代，随着新型超塑化剂[3]地出现，混凝土进入了高性能混凝土时代。目前对混凝土的研究就是处于高性能混凝土研究阶段。由此可见，混凝土是随着土木工程地发展和科技地进步而发展起来的。因此，在近代涌现出大批的超高建筑和跨海大桥等大型的建筑物，这些都是土木工程对混凝土的强度、耐久性、和易性等提出更高要求的结果。

3 高性能混凝土的发展趋势

近年来，各国学者及工程技术人员对高性能混凝土的研究越来越深入。但是各国对高性能混凝土不仅提出的要求不同，定义也存在着分歧。美国方面的研究认为[4]，高性能混凝土不仅具有良好的施工性能，而且强度和体积在后期的使用过程中比较稳定，使用寿命长。日本方面的研究认为，作为高性能的混凝土，其填充性应良好，在浇筑的过程中不需要振捣，而且在后期混凝土不但强度足够且耐久性能较好。另外，还有的国家的研究认为，高性能混凝土应该在物理性能上具有比较高的密度、在力学性能上具有比较高的弹性模量，在后期的使用过程中混凝土的渗透小，抗腐蚀性能好。而我国在《高性能混凝土应用技术规程》（CECS207-2006）对高性能混凝土定义：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土[5]。

综合各国对高性能混凝土的定义和要求，总的来说，主要分成四种流派：第一种是高抗渗性，这是混凝土具备高耐久性的重要因素，也可以说是要求良好的耐久性；第二种是高体积稳定性，即是要求混凝土具有高弹性模量等性能；第三种是足够的抗压强度；第四种是良好的施工性能。

目前，对混凝土的研究处于高性能混凝土研究阶段，高性能混凝土的发展进程如下[6]。

（1）第一阶段是工艺创新阶段，这一阶段的高性能混凝土其实是经过振动加压而成型的高强混凝土。在还没有发明高效减水剂时期，工程技术人员制备高强混凝土的方法是降低混凝土水灰比，再使用机械给混凝土加压，把混凝土中多余的水分和空气挤出来，通过减少孔隙率来提高混凝土的强度。但是该种方法不适合在现场施工，一般应用于混凝土预制构件的生产，并要求蒸压养护。

（2）第二阶段是第五组分创新阶段，这一阶段的高性能混凝土是通过掺高效减水剂配置而成的高效混凝土。高效减水剂问世后，通过在普通混凝土中加入高效减水剂这一组分，就可以使得混凝土的水灰比降低，提高其流动性和抗压强度。由于这种方法比较简单，施工容易，使得高强混凝土在此后获得更为广泛的发展和应用。但是，又有新的问题产生，就是仅掺高效减水剂来配制的混凝土，其坍落度损失较大。

（3）第三阶段是第六组分创新阶段，这一阶段的高性能混凝土的特点是通过在混凝土中掺入各种矿物外加剂来改变混凝土的性能。随着外加剂的出现，在工程中常常通过在混凝土中掺入外加剂来改变混凝土的性能，因此矿物外加剂便成为高性能混凝土的第六组分。

4 结语

目前，在工程应用中的高性能混凝土一般需要掺入高效减水剂和矿物外加剂这两个组分。高性能混凝土在应用的过程中虽然有很多优点，但同时也表现出流动性损失严重、造价高等缺陷问题。因此，在设计高性能混凝土时，应根据工程要求的性能设计。其设计时无论是侧重于强度还是侧重于耐久性，首先应该考虑的是混凝土的工作性，以便有利于混凝土的施工。高性能混凝土具备良好的工作性能，是保证混凝土质量的的前提条件。因此，对高性能混凝土工作性的研究是必要的。同时，近年来我国大力研发绿色建材，很多人结合当地资源研究如何制备高性能混凝土。因此，因地制宜、利用当地工业废弃物制备高性能混凝土将会是今后我国高性能混凝土发展的一个重要方向。

参考文献：

[1]吴凯军.浅谈砼工程中外加剂的添加及应用[J].科技信息，2011（3）：11～15.

[2]常建锋.混凝土材料的发展与创新[J].河南水利与南水北调，2010（7）：118～119.

[3]张栋民，张守祺.数字混凝土―混凝土技术发展的新方向[J].混凝土，2012（3）：13～14.

[4]黄学军.体积稳定性对中低强度混凝土高性能化的影响分析[J].建筑技术与应用，2011（8）：11～12.

[5]汪艳鹏.浅谈高性能混凝土的优点[J].建筑技术与应用，2012（13）：126.

[6]汪艳鹏.浅谈高性能混凝土的优点[J].工程技术，2012（8）：126.