高性能混凝土研究與發展趨勢

李輝　謝鑫

摘 要：文章介紹了高性能混凝土的研究背景、定義、主要組成，并論述了高性能混凝土良好的耐久性、工作性、體積穩定性等性能，提出了高性能混凝土發展中存在的若干問題，并由此分析了高性能混凝土的發展趨勢。

關鍵詞：高性能混凝土；發展趨勢

1 高性能混凝土的研究背景

混凝土結構自19世紀中期開始應用以來，憑借其材料利用合理，整體性好等優點已成為世界各國占主導地位的結構，相應地，混凝土也已成為房屋建筑，道路橋梁等工程結構的首選材料。隨著近些年來工業化，城市化的發展，為了滿足現代生活的需要，工程結構正逐漸向超高層，大跨度，結構輕質化方向發展，高性能混凝土應運而生。

在上個世紀九十年代初，美國首先公開定義了高性能混凝土。它由高強混凝土逐漸發展過來，更加強調混凝土結構的耐久性，是一種全新的混凝土類型，在工程經濟，節能環保等方面有重大意義。

2 高性能混凝土的定義

各國各學派對高性能混凝土研究的側重點不同，提出的高性能混凝土的定義也有差異。美國一些學者認為具有易于澆筑，早期強度高，耐久性好，使用壽命長等特點的混凝土即可稱之為高性能混凝土。這種混凝土一般用于對材料要求較為嚴格的工程結構；日本一些學者認為高強，超高強和高流態是高性能混凝土的最大特點。還有學派則強調高性能混凝土須自流平，免振自密實；中國的馮乃謙教授強調高性能混凝土的耐久性，能保證混凝土結構有較長的設計使用壽命。吳中偉院士則認為高性能混凝土最大特點是采用了新型高效減水劑和礦物質超細粉，并且對原材料采用了嚴格的控制，大大地提高了普通混凝土的性能。

3 高性能混凝土的主要組成

3.1 高性能水泥

主要是硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。另外國內外也出現了各種需水量低，但仍能保持一定的坍落度的新型水泥，如球狀水泥，活化水泥等。

3.2 礦物質超細粉

包括硅粉、超細礦渣、超細粉煤灰等，能改善混凝土的流動性，提高強度和耐久性，是高性能混凝土不可或缺的組成成分。

3.3 新型高效減水劑

如氨基磺酸系高效減水劑和多羧酸系高效減水劑。不同于一般的萘系高效減水劑，它們能更好的控制混凝土的坍落度損失。

3.4 骨料

一般選用花崗巖、石灰巖等骨料。要求級配和物理力學性能良好，且是無堿活性骨料。

4 高性能混凝土的性能

4.1 耐久性

高效減水劑和超細粉摻料的運用，使高性能混凝土結構致密，有害介質不宜侵入，使高性能混凝土具有很長的使用壽命。

4.2 工作性

高性能混凝土用水量低，粘聚保水性好，很少發生離析，具有高流態和自密實性，坍落度損失小，施工質量易于保證。

4.3 力學性能

由于高效減水劑和超細礦物粉的使用，提高了混凝土的均勻致密性，而且高性能混凝土的水灰比小，高性能混凝土強度高。

4.4 體積穩定性

高性能混凝土選用了高彈性模量和高強度的骨料，且水化熱較小，硬化后收縮變形小，體積穩定性好。

4.5 經濟性

較高的抗壓強度，能夠減輕結構自重，降低工程造價，從而獲得較大的經濟效益；可靠的耐久性大大地減少了工程結構后期的維護修理費用，增加結構的使用年限；良好的可泵性和自密實性有效地加快了施工速度，縮短了工期，減少了巨額費用。

5 高性能混凝土發展中存在的問題

雖然高性能混凝土具有優良的性能，但至今主要以試驗研究為主，尚未在我國普遍使用。主要存在一下幾個問題：（1）高性能混凝土特別是高強度混凝土早期的收縮變形很大，造成早期混凝土開裂現象嚴重，影響了高性能混凝土耐久性。（2）高性能混凝土在后期階段其強度增長很小，而且脆性較大。（3）高性能混凝土對材料組成要求高，而國內水泥質量參差不齊，對骨料限制要求也不高，使得實際的混凝土性能不理想。（4）高性能混凝土中高效減水劑與水泥的相容性不理想，隨著水泥的水化，水泥漿體的流動損失過快。

6 高性能混凝土的發展趨勢

6.1 綠色高性能混凝土

綠色混凝土強調了混凝土的可持續發展，它采用綠色環保水泥，最大限度減少耗能，充分利用工業廢渣，最終達到節約資源，改善環境的目的。

6.2 清水混凝土

清水混凝土一次澆筑成型，無須剔鑿修補，減少了大量建筑垃圾，而且直接采用現澆混凝土表面作為裝飾面，無需使用涂料、飾面等化工產品，有利于環保。

6.3 普通混凝土高性能化

目前國內常用的混凝土強度等級為20～50N/mm2，而高性能混凝土強度一般較高，許多優越性能無法發揮，這大大地限制了高性能混凝土在工程中的應用。隨著混凝土技術的發展，高性能混凝土強度下限應調低，充分利用高性能混凝土的良好性能，以解決混凝土耐久性不足的問題。

7 結語

高性能混凝土是一種全新的混凝土，是未來混凝土發展的一個重要方向。

高性能混凝土利用再生骨料，經濟合理，節能環保，改善環境，有利于混凝土的可持續發展，符合國家發展戰略，是普通混凝土發展的必然趨勢。

繼續加強對高性能混凝土各組成成分的研究，發展新品種，新技術，促進高性能混凝土在實際工程中的應用。

參考文獻

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[2] 張敏，劉玉玲.淺談高性能混凝土的應用與發展現狀[J].公路交通科技（應用技術版），2012（05）.

[3] 李崇智，馮乃謙，李永德.現代高性能混凝土的研究與發展[J].建筑術，2003（01）.

作者簡介：李輝，男，本科，研究方向：土木工程；謝鑫，男，本科，研究方向：土木工程。