HPC在土建工程中的應用

摘 要：現代水泥工業、水泥加工工藝和施工技術飛快發展，凝土材料品種不斷增多，因此新型混凝土材料在工程建設中的地位顯得日益重要。文章基于高性能混凝土，闡述了高性能混凝土的特點，并探討了其在建筑工程中的應用。

關鍵詞：高性能混凝土（HPC）；土建工程；應用

普通的混凝土材料系由膠結材料（石灰、水泥）、細骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水所組成。在性能及其應用

與發展的普通混凝土基礎上，根據添加材料和施工工藝的不同，派生出名目繁多、性能特異、用途不一的新型混凝土，本文以高性能新型混凝為例，探討了其在建筑工程領域中的應用。

1 高性能混凝土（High Performance Concrete）的簡介

混凝土技術發展已有將近180年的歷史，目前，混凝土技術發展又處在一個變革時期。新型外加劑和膠凝材料的出現使既有良好的工作性，又有優異的力學性能和耐久性能的混凝土的生產成為現實。這種新型混凝土稱為高性能混凝土（High Performance Concrete），簡稱HPC。HPC的應用將對混凝土建筑施工技術和混凝土結構性能起重要作用。因此，歐美發達國家都將HPC作為跨世紀的新材料，投入大量人力物力進行研究和開發。

20世紀80年代以來，一些發達國家相繼研制成功高性能混凝土（以下稱HPC），使混凝土進入了高科技時代，日益受到國際材料界和工程界的重視。很多國家把HPC作為跨世紀的新材料加以研究與利用，使其成為當代混凝土研究和應用領域中的一個熱點。

1.1 HPC 的組成。HPC組成材料包括水泥、粗細集料、多種礦物摻合料、水和超塑化劑，其組成和配比要比普通混凝土復雜，要求也高得多。

1.2 HPC的優點。

1.2.1 由于HPC的高強（60Mpa～100MPa）和超高強（≥I00MPa）特性，可使混凝土結構尺寸大大減少，從而減輕結構自重和對地基的荷載，并減少材料用量，增加使用空間，大幅度的降低工程造價。

1.2.2 由于HPC具有高工作性，可以減輕施工勞動強度，節約施工能耗。

1.2.3 HPC的高耐久性可增加對惡劣環境的抵御能力，延長建筑物的使用壽命，減少維修費用及對環境帶來的影響，具有顯著的社會和經濟效益。

2 高性能混凝土在建筑工程中的應用

為了分析高性能混凝土在建筑工程中的應用，筆者首先從高性能混凝土的特性來了解高性能混凝土。

2.1 高性能混凝土特性

2.1.1 新拌混凝土的工作特性。新拌混凝土的工作性是一個綜合指標，如流動性、可泵性、填充性、均勻性等。HPC要求新拌混凝土具有大流動性（坍落度20cm～25cm）及流動度經時損失小，以滿足混凝土集中攪拌、運輸、泵送、澆注的工藝要求。甚至在澆注時要求混凝土不振搗自流平，即好的填充性。最終得到均勻穩定的混凝土。這些要求是普通混凝土難以滿足的。與普通混凝土相比，HPC的組分復雜，多種摻合料與超塑化劑配合使用，其目的是通過這些組分來調整性能。其中最關鍵的技術之一是超塑化劑及其組成。單一成分的超塑化劑（如萘系和三聚氰胺系高效減水劑）雖然對水泥漿有強的分散作用，減水率高達18以上，但并不能滿足HPC對工作性的全部要求。因為單一成分的超塑化劑（SP）難以解決坍落度損失、離析分層等問題。因此，必須將高效減水劑與緩凝劑、引氣劑、穩定劑等組成復合超塑化劑（CSP）才能較全面滿足HPC對工作性的要求。

2.1.2 硬化混凝土的性能?，F代建筑向高層化、大跨度方向發展，因此促進了高強HPC的研究和開發。在高層建筑中，混凝土強度是對應于柱子的軸力。可以說建筑物的層數是由所使用的混凝土強度來決定的。25～30層的建筑物要使用強度36MPa～42MPa的混凝土，30～35層要42MPa～48MPa，更高層的建筑就需要更高強的混凝土，如60層需用100MPa。目前建筑物設計和施工以30～35層（高度約l00m）居多。因此，上述討論的強度范圍60MPa～120MPa的HPC是目前研究和今后發展的方向，而大量使用的強度標號是C40混凝土。在此情況下，配合比設計可以參照普通混凝土的方法，但是主要組成材料和性能應滿足HPC的要求。

2.2 高性能混凝土的推廣應用

全世界每年混凝土用量達100億噸，作為現代工程主要材料的地位依然不被撼動。縱觀混凝土技術的發展進程，其發展主要遵循復合化、高強化、高性能化三大技術路線長期以來，人們過分注重于混凝土的力學性能，主要集中在提高混凝土的強度上，以搞壓強度的比例關系來代表其性能的優劣，而對影響混凝土耐久性則重視不夠，從而導致了許多工程結構的開裂，甚至崩塌。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的維修費急劇增大。如何延長混凝土的使用壽命，發展高性能混凝土勢在必行。

2001年10月用高性能混凝土成功澆搗的航站樓工程第一塊大面積樓板，為澆筑量約800m3的主樓南區二層樓板。該樓板呈長條型，寬約20m，長約80m，厚500mm，澆筑前沿樓板長度方向由南往北布置2條施工泵管，分別提供泵送混凝土。施工澆筑時，投入混凝土生產線2條、混凝土攪拌車22臺、混凝土泵機2臺，施工用時14h，施工過程順利。

全國很多研究單位已經研制出普通泵送高性能混凝土、大摻量粉煤灰高性能混凝土、高流態自密實高性能混凝土、纖維增加高性能混凝土、輕骨料高性能混凝土、水下不分散高性能混凝土港工與海工高性能混凝土、高拋纖維高性能混凝土等等，研制出C30-C80的各種強度等級的高性能混凝土和完備的混凝土耐久性檢測設備，以及掌握了配套的施工成套技術和各種混凝土耐久性檢測技術等。其中具有優異耐久性的C30高性能混凝土即將在地質條件復雜的深圳地鐵工程中大規模使用。

3 結語

我國HPC發展形勢一片良好，但是要使HPC在建筑工程中推廣使用還需一個認識和實踐的過程。隨著我國建筑基礎建設的不斷增強，HPC必將成為新世紀的重要建筑工程材料。

參考文獻：

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