高性能混凝土的发展和应用

高性能混凝土的发展和应用

1 绪论

高性能混凝土是现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同事又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，如何绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。

本文目的，对典型高性能混凝土的特点及工程应用进行描述，对新型绿色高性能混凝土原料、设计配比、工程应用的论证，以及对新型高性能混凝土发展的展望。

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高性能混凝土的发展和应用

2 典型高性能混凝土的特点及工程应用

高性能是在1990年的一次国际会议上对混凝土提出的新的要求。而高性能混凝土也是今后混凝土技术发展的一个基本方向。对高性能混凝土的定义，国内外的提法不尽相同，但概括起来，可以归结为以下五个方面：

1、 高耐久性，能在正常使用环境下具有超长的使用年限和较小的维护费用；在特殊要求的使用条件下，能满足抗侵蚀、抗冻融等抵抗恶劣使用环境下的特殊要求。

2、 高施工性能，能在具体的施工条件下，顺畅地完成混凝土的运送和浇注，能得到密实性和均匀性优越的混凝土结构。

3、 较高强度，能满足设计承载力所提出的强度要求，且具有足够的后期强度增长能力，并保证在正常使用条件下的强度要求。

4、 高体积稳定性，混凝土凝结前不分层、不离析，硬化后体积变化小，具有较好的抗裂能力。

5、 能满足环境保护和可持续发展的要求。

本章主要对高性能混凝土的主要发展动向进行讨论，重点分析其特点和工程应用范围。

2.1 典型高性能混凝土的特点

2.1.1 超高强混凝土的特点

在我国,一般把C10～C50强度等级的混凝土称为普通强度混凝土，C60～C90强度等级的混凝土称为高强混凝土，C100及C100以上的混凝土称为超高强混凝土。 在混凝土中掺人超细粉物质，可以使硬化水泥石结构致密，孔径细化，改善界面结构，具有高的抗渗性、耐久性和强度，即在混凝土中掺人超细粉物质可以改善高强混凝土的结构并提高其性能。国外已成功研制了立方体抗压强度可达200MPa～800MPa超高强活性细粉混凝土，其抗拉强度也可达25MPa～150MPa，它是一种超高强混凝土，并且这种混凝土在工程实际中也得到了应用。 2.1.2 绿色高性能混凝土的特点

绿色混凝土的“绿色”涵义为：节约资源、能源；不破坏环境，更有利于环境；可持续发展，既满足当代人的需求，又不危害子孙后代。且能满足其需要。 所谓绿色高性能混凝土，是指通过材料研选、采用特殊工艺、制造出来的具有

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特殊结构和表面特性的混凝土；既能减少环境负荷，又能与环境协调，它具有能适应动、植物生长，对调节生态平衡、美化环境景观，为人类构造舒适环境。 绿色高性能混凝土指应具有以下特点的混凝土：可满足混凝土的可持续发展，能减少环境污染，又能与自然生态系统和谐开发；比传统混凝土具有更高的强度和耐久性；可选择资源丰富，能耗小的原材料；能大量利用工业废弃资源，实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的从低排放；适合人居，对人体无害。 2.1.3 机敏型高性能混凝土的特点

混凝土具有自身诊断、自身控制、自身修复等机敏能力功能的机敏型高性能混凝土，如自密实混凝土、内养护混凝土、承受高温的高强混凝土。

机敏混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土，是智能混凝土的初级阶段，是混凝土材料发展的高级阶段。智能混凝土是在混凝土原有的组成基础上掺加复合智能型组分使混凝土材料具有一定的自感知、自适应和损伤自修复等智能特性的多功能材料，根据这些特性可以有效的预报混凝土材料内部的损伤，满足结构白我安全检测需要，防止混凝土结构潜在的脆性破坏，能显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。

2.1.4 普通混凝土的高性能化

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

普通混凝土的高性能化在公路路面研究上有其重要作用，但国内外大量研究与生产应用的高性能混凝土均属于高强度水泥混凝土，基本上是C60以上，此时面临的问题出现了，就是高强度导致了高脆性，如果直接用于路面有不可克服的缺点。我们可以这样理解：高性能混凝土必须具有高的耐久性。同时高性能混凝土也应具有高的强度。但仅仅是高强度，还不一定具有高耐久性。耐久性是高性能混凝土的最重要技术指标。它还要与使用的环境相结合，采取相应的对策，例如掺入矿物质超细粉。

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2.2 高性能混凝土的工程应用

如前所述，高性能混凝土的工程应用已经有了较大的发展，但是由于我国的现状，各种方法和技术还相对落后，仍需要在工程实践中不断使用和检验。因此，本节主要阐述的是高性能混凝土的材料要求、工程应用范围以及简单应用实例。 2.2.1 高性能混凝土的原材料及配合比 1、高性能混凝土的原材料

1.1水泥

（1）水泥的强度等级。高性能混凝土水泥的强度等级必须高，以减少水泥的用量。配制C60或更高强度的混凝土要选用52.5强度或更高强度等级的水泥，配制C50的混凝土也要选用42.5等级的水泥。水泥强度等级的选择要与采用减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺结合起来。采用先进的施工工艺和选用减水率较大的减水剂及比表面积较高的活隆超细粉。可适当选用强度低一点的水泥。 （2）水泥的品种

配制高性能混凝土要采用C3A含量低、强度等级高的水泥。而因生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土应选用不同强度等级及不同品种的水泥。要采用硅酸敖水泥等。在体积较大的混凝土工程，要注意由于水化热温升过大导致的破坏，选用中低热水泥。

为提高高性能混凝土的强度等性能，我国研究开发一些新型的水泥，如调粒水泥、球状水泥、活化水泥等。使水泥水化后的水泥石结构有利强度发展，提高水泥强度。

（3）水泥的用量

水泥用量不但影响新拌混凝土的和易性，还影响混凝土的强度、耐久性及收缩变形等性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，而水泥用量太高，可能发生水化热释放过高，导致混凝土收缩、变形和蠕变性的增加。水泥用量通常以控制在500~620kg/m3为适合，水泥用量要看混凝土要求的强度等级及活性超细粉的性能、掺量确定。 1.2骨料

中、低强度等级的混凝土，一般胶凝材料与骨料间的界面强度是薄弱环节；高强、高性能混凝土，特别是C80及以上强度等级的混凝土，骨料强度是决定混

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