高性能混凝土技術的運用

楊建合

摘 要：本文主要介紹了高性能混凝土的產生的時代背景，國內外對其研究現狀以及其在工程領域的運用。因時代的發展和社會的需要，高性能混凝土應運而生。關于其定義，眾說紛紜。高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優良的力學性、體積穩定性以及成本經濟性，使得其在基礎設施建設領域得到廣泛的使用，尤其是在道路工程、橋梁工程則更為普遍。

關鍵詞：高性能混凝土;工作性;耐久性;體積穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.039

1 前言

近年來，隨著改革開放和現代化進程的不斷深入，我國基礎設施建設日趨完善。國家基礎設施的建設規模越來越大，與此同時，對基礎設施建設的質量也提出了更高的挑戰。為了解決這個實際的技術問題，一種先進的混凝土技術逐漸運用到建筑工程的施工當中。這種技術稱之為“高性能混凝土”（High Performance Concrete），國際上簡稱HPC。

高性能混凝土（HPC）概念是于上世紀80年代末，由西方發達國家首次提出，其主要目的是為了提高建筑工程混凝土結構的耐久性，要求可以為基礎設施工程具備一百年及其以上的使用壽命。高性能混凝土因為其具備耐久性、高強度性以及結構體積的穩定性等特點，在世界不少重大建筑工程領域被廣泛的運用，尤其是道路橋梁、特高層商業建筑以及國家水利工程設施等方面。可以說，高性能混凝土將會是未來世界混凝土技術的風向標。

2 高性能混凝土的研究現狀

上世紀90年代，在美國馬里蘭州，NIST（美國國家標準與工藝研究院）和ACI（美國混凝土協會）聯合主辦了的國際混凝土研討會上，首次給定了高性能混凝土的定義，皆指具有所要求的性能和勻質性的混凝土。這就要求高性能混凝土需要具備物理力學性質優、抗壓強度高、材料韌性好、結構體積穩、使用壽命長和耐惡劣環境的性能。

高性能混凝土的提出實際上經歷了漫長的研究過程，不同國家、不同的學者也依照各自的工程要求和實際運用針對高性能混凝土提出了不同的定義。而研究比較多的國家當數美國、法國、日本、加拿大以及中國。

美國學者P. K. Mehta研究認為高性能混凝土不僅要求其強度較高，最應該要具備的特性是耐久性，耐久性是高性能混凝土的根本。其次混凝土的體積的穩定也是高性能混凝土應有的性能，這就要求該混凝土結構具備力學彈性模量高、抗滲透性強、工作效率高和干縮率低、徐變率低、溫度應變低的物理特點。

日本學者小擇伊雅和岡村浦研究認為高性能混凝土首要具備的性能不是其耐久性，而應該是它的高工作性，這就要求該混凝土的流動性較高、具備粘聚性和可繞柱性。同時能夠適應溫度的變化，達到低溫升、高抗滲和低干縮。

法國學者Malier研究認為與日本學者小擇伊雅觀點相似，高性能混凝土的特點在于有良好的工作性，其次要具備工程經濟性和耐久性， 特別是大型的基礎設施，諸如橋梁、水利工程以及機場等。

我國學者也對高性能混凝土做了很多的研究，黃大能教授提出，高性能混凝土應具備高強度性，但良好的耐久性是前提，體積穩定性是基礎。

3 高性能混凝土的運用分析

3.1 高性能混凝土的性能

相比于傳統的混凝土，高性能混凝土具備以下獨特的性能。

（1）工作性：高性能混凝土的坍塌度控制功能好，在混凝土的振搗過程中，混凝土的粘性高，粗料下降的速度慢。此外，在高性能混凝土中，自由水含量低，超細粉的摻入也使得混凝土無泌水，泥漿的粘性大，不容易出現離析。

（2）耐久性：耐久性是高性能混凝土一個重要的參數指標，在制作的過程中，采用高效的減水劑配合超細粉混合使用，達到降低混泥土結構內部空隙的目的。結構空隙的降低會提高建筑的使用年限。

（3）力學性能：決定混凝土強度大的一個重要參數是混凝土的水灰比，高性能混凝土具備較低的水灰比，使得其具備較高的抗壓強度。高效減水劑的使用使得混凝土的單位用水量也得到了減少。

（4）體積穩定性：高性能混凝土除了具備工作性、耐久性和良好的力學性質外，還具備較高的體積穩定性，即混凝土在硬化早期不易發生體積形變，硬化后期收縮變形小。這就達到了混凝土結構表現很強的體積不變形。

（5）實用經濟性：高性能混凝土除了在施工技術上具備良好的性能外，其在建筑成本上表現低價的經濟性。耐久實用的混凝土結構大大減少了因傳統技術消耗的建筑維修費。

3.2 高性能混凝土的運用

高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優良的力學性、體積穩定性以及成本經濟性，使得其在基礎設施建設領域得到廣泛的使用，尤其是國家大型的道路工程、橋梁工程及水利工程，當然，商業高層建筑也越來越偏向使用高性能混凝土。下面介紹高性能混凝土在橋梁工程和道路工程方面的應用。

（1）橋梁工程的應用。現今世界范圍內，大多數國家的橋梁建設基本上使用的都是高性能混凝土材料。在橋梁工程的施工過程中，高性能混凝土的使用，能夠較好的減少橋體構件的截面積，從而達到減少橋梁施工工期的目的。此外，橋梁因為其所在的環境條件（山區、河流、海洋），長期會受到泥石流、風暴和水流侵蝕的影響，往往會降低其使用的年限。而高性能混凝土則高效地解決了這個腐蝕和損害的問題，極大地提高了橋梁的抗損能力，提高橋梁的使用年限。

（2）道路工程的使用。當今世界，城市化進程加快，道路工程建設是城市化建設的一個重要部分。道路工程需要考慮一個重要的方面則是耐久性，道路長期經受大型車輛的碾壓，傳統的混凝土道路往往厚度巨大，以此來解決道路破損的問題，而高性能混凝土材料不僅可以提高道路路面的抗損能力和使用年限，同時也極大地降低道路的厚度，側面是減低了道路的施工成本。

4 結論

因時代的發展和社會的需要，高性能混凝土應運而生，關于其定義，眾說紛紜。高性能混凝土材料在美國首次提出之后，相繼在法國、日本、加拿大以及中國得到了很大的研究進展。高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優良的力學性、體積穩定性以及成本經濟性，使得其在基礎設施建設領域得到廣泛的使用，尤其是國家大型的道路工程、橋梁工程。可以說，高性能混凝土的使用將會是未來世界建筑工程的趨勢。

參考文獻：

[1]吳中偉.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[2]丁大鈞.高性能混凝土及其在工程中的應用[M].北京：機械工業出版社，2007.