論混凝土結構耐久性及高性能混凝土的應用

安徽三建工程有限公司 安徽省合肥市 230001

摘要：高性能混凝土技術的不斷發展與研發應用對工程建筑的質量、環境保護等方面都有極其重要的積極意義。雖然我國目前的高性能混凝土發展形勢非常良好，但高性能混凝土還得經歷一個認識和實踐的工程來使自己廣泛地應用于建筑工程中。本文對混凝土結構耐久性及高性能混凝土的應用進行了分析探討。

關鍵詞：高性能混凝土；特性；應用與發展

一、高性能混凝土的定義

高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是一種全新的混凝土，是以混凝土的結構耐久性設計為基礎，通過提高普通混凝土的性能并利用現代混凝土技術而生產出來的新型混凝土，于20世紀90年代初由一些發達國家所提出。高性能混凝土以結構耐久性為主要設計指標，并憑借其大量的優良特性，目前已在橋梁、海港建筑、高層建筑等重要工程中得到較多的應用。因其具有較高的耐久性能，所以可能將基礎設施工程的使用壽命延長到100年。不僅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、環境條件的適應性、經濟合理性等方面也產生了明顯的效益。

二、關于混凝土強度與耐久性

混凝土強度對耐久性有明顯影響，如C30以下的混凝土，由于水膠比較大、膠凝材料用量少，混凝土密實性較差、耐久性能不良。高強混凝土水膠比較小、膠凝材料用量大、水泥用量多，水化熱較大，混凝土內部自由水量不足、自干燥收縮大、體積穩定性及抗裂性能差，對混凝土耐久性能不利，這是業內專家普遍認為“高強不一定耐久”的主要原因。這樣看來，對混凝土耐久性能有利的范圍應是C30～C55強度等級的混凝土，如將C60～C100的混凝土納入到高性能混凝土范疇，與高性能混凝土應具有優異的耐久性能要求不符。

三、提高混凝土耐久性的途徑

要提高混凝土的耐久性，必須降低混凝土的孔隙率，特別是毛細管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果純粹的降低用水量，不但混凝土強度降低，而且混凝土的耐久性也同時降低。目前提高混凝土耐久性的主要途徑有以下幾點。

1、摻入高效減水劑

施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時相應地增加用水量，這樣就會促使水泥石結構中形成過多的孔隙。當加入減水劑后，減水劑的定向排列，使水泥質點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩定的懸浮狀態，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝狀的絮凝體內的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。

2、摻入高效活性礦物摻料

普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩定性的不足，是混凝土不能超耐久的一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質的組成。活性礦物摻料（礦渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO 2及活性Al 2 O 3，它們能和水泥水化過程中產生的游離石灰及高堿性水化矽酸鈣產生二次反應，生成強度更高，穩定性更優的低堿性水化矽酸鈣，從而達到改善水化膠凝物質的組成，消除游離石灰的目的。

3、消除混凝土自身的結構破壞因素

除了環境因素引起的混凝土結構破壞以外，混凝土本身的一些物理化學因素，也可能引起混凝土結構的嚴重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學收縮和干縮過大引起的開裂，水化熱過性過高引起的溫度裂縫，硫酸鋁的延遲生成，以及混凝土的堿集料反應等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結構破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、SO 3等可以引起結構破壞和鋼筋蝕物質的含量，加強施工控制環節，避免收縮及溫度裂縫產生，提高混凝土的耐久性。

4、保證混凝土的強度

在混凝土能充分密實條件下，隨著水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的強度不斷提高，與此同時，隨著孔隙率降低，混凝土的抗滲性提高，因而各種耐久性指標也隨之提高。在高性能混凝土中，除摻入高效減水劑外，還摻入了活性礦物材料，它們不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強度的同時，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

四、高性能混凝土的應用發展前景

隨著現代混凝土的技術發展，混凝土中加入的各種化學外加劑的性能要求都發生了很大的變化，如：防水劑、泵送劑、防凍劑等。雖然現代混凝土的技術水平在不斷的提高，而國內仍然大多使用的是萘系復合型的減水劑，使得混凝土坍落度損失的問題得不到根本性的解決，另外國內各地的原材料變化和技術水平差異較大，一般達不到技術要求。目前在國內達到C50及C80強度以上的高強高性能混凝土還沒有完全的普及和推廣使用，而普遍使用的中低強度等級的高性能混凝土在實際工程應用中還存在較多的問題，包括免振搗自密實混凝土。但在國外，尤其在一些發達國家，其免振搗自密實混凝土及高強高性能混凝土發展較為成熟，并已普遍應用與實際工程中。所以國內的高性能混凝土的研究和發展還存在非常大的空間。

眾所周知，建筑物的建造會使用大量的自然能源和大量自然資源，并且會產生巨大的環境污染。并且隨著我國政府對國內保護環境及節約能源的要求越來越高，建筑對環境產生的負面影響越來越受到社會的廣泛關注。因此，高性能混凝土應該限制水泥用量來達到得混凝土的高性能，堅持可持續性的發展原則，達到建筑節能的目的。21世紀前后，吳中偉等提出了綠色混凝土的概念，如果將高性能混凝土與環境保護、生態保護和可持續發展結合起來考慮，則成為綠色高性能混凝土（GHPC）。它是大量采用工業廢渣細摻料，水泥用量降低30%-50%的低水泥用量生態混凝土。并且由于摻加了新型的高性能外加劑，大大增加了超細礦物摻合料的使用量，由此衍生出大摻量礦渣、大摻量粉煤灰等免振搗綠色高性能混凝土。綠色混凝土不僅大大節約了能源、減少了污染，而且具有更好的穩定性、耐久性。另外真正的綠色高性能混凝土必須使用綠色水泥，因為普通的水泥在生產中

會高溫煅燒鈣質原料和硅質原料，消耗大量的能源并造成巨大的污染。如果用免燒水泥或者無熟料水泥配制生產出來的混凝土，不僅能大幅度降低能耗，還能達到節能的目的。吳中偉先生在高性能混凝土的基礎上指出了三大要點：（1）節約資源、能源；（2）不破壞環境，更有利于環境；（3）可持續發展，既要滿足當代人的需求，又不危害后代人滿足其需要的能力。對綠色高性能混凝土的大力研究和應用，不僅可以對混凝土的發展起重要作用、促進建筑節能進程的目的，并為高性能混凝土提供了非常明確的發展方向。

結束語

隨著我國建筑基礎建設的不斷增強，高性能混凝土憑借其優良的特性必將成為新世紀的重要建筑工程材料。通過上述分析可以看出，高性能混凝土將會越來越多的應用于建筑工程中，從而取代普通混凝土，并且正符合時代的潮流向著綠色無污染材料的方向發展，憑借其優良的特性高性能混凝土必將成為我國近期混凝土的發展方向。

參考文獻：

[1]方萬里.抗氯鹽高性能混凝土抗氯離子滲透性能時變規律實驗研究[D].華南理工大學，2014.

[2]文濤.抗氯鹽侵蝕高性能混凝土配合比設計與耐久性調控[D].廣西大學，2014.

[3]林雅蓮.高性能混凝土及其在閩南地區的綜合應用[D].華僑大學，2014.

[4]李琦.天津海濱環境高速公路耐久性混凝土施工研究[D].天津大學，2014.