浅析高性能混凝土技术

(西昌学院土木与水利工程学院 四川 西昌 615000)

随着建筑物的高度不断增长，普通混凝土已经不能满足结构的需求，高性能混凝土应运而生。高性能混凝土是指采用常规材料和常规工艺生产，满足混凝土结构的各项力学性能指标，具有高强度、高耐久性、高体积稳定性和优良的工作性能的混凝土。

一、高性能混凝土

(一)概述

时代的演进细致入微，传统混凝土已经越过了方兴未艾，遭遇了滑铁卢。其在建筑构造中进退两难，举步维艰。超大型混凝土构筑物及重大混凝土建筑要求越来越高，也要求混凝土的施工性能、耐久性能越来越好。对于斥巨资维护更新老化的钢筋混凝土结构，考虑混凝土使用对环境的影响等等一系列问题，都影响着混凝土的不断发展进步。由此可见，高性能是未来混凝土的大势所趋，减少水泥的用量、更多的利用工业上的废渣、再生利用废弃混凝土是未来混凝土惨淡经营的主要方向。从上世纪80年代起，发达国家便掀起了研究“高性能混凝土”的热潮，各国混凝土设计时不再只重强度，而是强度与耐久性并重。自清华大学的教授对国内引进了“高性能混凝土”的概念后，打破了国内两眼一抹黑的落后状态，找到了计日程功的终南捷径，不塞不流，不行不止，也算是筚路蓝缕，劳苦功高。

1.高耐久性。通过合理地减少水的使用量，从而控制混凝土内部的空隙，将矿物质超细粉与高效减水剂配合使用，使混凝土有效工作时间达50-100年，是研究高性能混凝土的主要目的。

2.高工作性。坍落度是混凝土工作性的重要指标。混凝土在振捣时，HPC的粘性好，骨料下沉速度慢，可知其坍落度控制较好；相同的振捣振动时间，HPC和易性好，坍落距离短，均匀性好，稳定性高。由于HPC的用水量少，水灰比较低，又掺入超细粉，基本无泌水现象，密实度高，直接提高强度。

3.体积稳定性。HPC混凝土硬化的早期，水化热较低；后期收缩变形小，有良好的体积稳定性。

4.高强性。强度和耐久性不可分割，概念不同但又互相联系，他们本质上都与混凝土内部结构紧密相关，随着混凝土内部组织的紧实，降低孔隙率，直接提高了混凝土的强度，抗渗性能也随之提高。

5.经济性。HPC的水灰比较低，所以在一定程度上节约了水泥用量；强度的提高，节约了钢材的用量；耐久性的提高，降低了后期维修更新的费用，使用寿命延长；HPC的高强性更是减小了构件的截面尺寸，增大了使用空间；其高工作性可降低工人工作强度，减少成本，大幅度提高施工进度。综上，高性能混凝土可以更好地达到结构的功能以及施工技术和工艺的要求，延长结构的使用寿命，降低其工程造价。

二、高性能混凝土技术

(一)对原材料的技术要求

1.水泥。水泥宜选取硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，混合材料宜选取矿渣或者粉煤灰，最好不选用早强水泥。当骨料中有碱-硅酸反应发生时，生产C40及以上混凝土时，水泥中碱含量不超过0.06%。游离CaO含量≤1.5%，MgO含量≤5.0%，SO3含量≤3.5%，比表面积在300-350m2/Kg范围内。

2.矿物掺和料。(1)粉煤灰：C50及以上混凝土细度≤12%，C50以下混凝土细度≤20%；CaO含量≤10%，游离CaO含量≤10%，SO3含量≤3.0%，氯离子含量≤0.02%，含水量≤1%。(2)矿渣粉：比表面积在350-450m2/Kg，密度≥2.8g/cm3,SO3含量≤4.0%，氯离子含量≤0.02%，含水量≤1%,MgO含量≤14%;7d活性指数≥75%，28d活性指数≥95%。

3.骨料。(1)细骨料：宜选用级配合理、空隙率小、吸水率低的天然河砂或机制砂，不得使用海砂。含有颗粒状硫化物杂质时，需重新确认其是否满足HPC的耐久性要求。粒径大于5mm的砂砾含量不大于5%。(2)粗骨料：宜选用质地均匀、线胀系数较小的碎石。应选用二级或多级级配，粗骨料的最大平均外径不应大于保护层厚度的2/3,且不超过钢筋最小间距的3/4；配置C50以上预应力混凝土时，粗骨料最大平均外径不超过25mm。

4.外加剂。减水率>20%，含气量：对于非抗冻混凝土需≥3.0%，对于抗冻混凝土需≥4.5%，压力泌水率比≤90%，常压泌水率比≤20%，收缩率比≤135%。

三、高性能混凝土的发展趋势

(一)超高强混凝土

混凝土技术的一日千里，摒弃了传统混凝土的胶柱鼓瑟，现今更是远求骐骥，其对原材料和施工技术要求愈发严格，高性能混凝土各性能逐步提升，而混凝土强度是其很重要的一个性能，因此在高性能混凝土后续技术发展中，超高强混凝土会越来越受各国青睐，其不仅具有高性能混凝土的各大优良性能，并且具有长期发展与应用的优良而综合的经济性。据了解，我国已经在工程建筑中运用了C100以上的超高强混凝土，而国外在实验室配置的高强度混凝土的抗压强度已超过800MPa,强度1000MPa的极高强度的混凝土也即将面世。

(二)绿色高性能混凝土

绿色混凝土是指在建筑工程运用中达到节能环保，经济实用的要求，其绿色性质具体表现在混凝土的制作材料和施工过程能够道法自然，实现可持续发展。目前，绿色混凝土有再生混凝土和自密实混凝土，其不仅具有绿色效益，又具备高性能混凝土的各项优异性能。“绿水青山就是金山银山”，实现十九大报告提出的“五位一体”可持续发展，是我国现在的主要目标和奋斗方向。

四、结语

世界科技的蓬勃发展，其彰示着建筑行业的巨大潜力，高性能混凝土技术一点会在世界舞台上流光溢彩，熠熠生辉。它将以超乎建筑工程要求范围而存在，从各个方面超过我们使用100多年的传统混凝土。HPC代表着工程技术的又一飞跃，我们作为土木工程的一份子感到骄傲与自豪，这样的技术需要更大限度的传承和发扬，更大广度地运用到社会经济建筑工程中。