高性能混凝土的特性及其應(yīng)用

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）由美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）在1990年正式提出，它的出現(xiàn)極大地改變了人們對(duì)混凝土的傳統(tǒng)認(rèn)知。作為一種新型的混凝土，高性能混凝土的耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性等重要特性，相較普通混凝土具有很大的改善和提高，在節(jié)能、節(jié)材、經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保方面具有重要意義。因其結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)，外加其他許多優(yōu)良性能，當(dāng)前在高層建筑、橋梁、海港建筑等重要工程中應(yīng)用較為廣泛。

一、高性能混凝土的特性

（一）高耐久性

混凝土的耐久性對(duì)于一些特殊工程中的特殊部位非常重要，是控制工程質(zhì)量及結(jié)構(gòu)功能的主要指標(biāo)。研究表明耐久性主要受其抗?jié)B性的影響，而高性能混凝土中加入的強(qiáng)效減水劑，會(huì)降低混凝土的水膠比，在水泥水化后，毛細(xì)水較少地存在于高性能混凝土內(nèi)部，且孔隙較普通混凝土更細(xì)小、孔隙率降低。同時(shí)，摻入的減水劑及其他外摻劑能使混凝土的界面結(jié)構(gòu)得以改善，提高其密實(shí)度及抗?jié)B性，進(jìn)而提高其耐久性。另外，工程實(shí)踐中經(jīng)常在高性能混凝土中加入礦物質(zhì)超細(xì)粉是一種性價(jià)比較高的外摻劑，不僅可以縮小其內(nèi)部的孔隙，大大提高混凝土的抗裂性能，還能提高其耐久性。

（二）良好的工作性

普通混凝土在成型過程中，因其自身工作性的限制，容易受外部條件及工人施工水平的影響，產(chǎn)生分層、離析等現(xiàn)象。而高性能混凝土能夠有效避免這一弊端，憑借其優(yōu)越的工作性，在施工過程中很好地滿足不分層、不離析、易充滿模型等工作要求。這樣既確保了施工時(shí)混凝土的質(zhì)量均勻，提高混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能，也能減少返工率，提高施工效率和工程質(zhì)量。此外，一般混凝土的坍落度在拌和站到工地的運(yùn)輸過程中會(huì)越來越小，到達(dá)工地后坍落度大大降低，給施工帶來了一定的難度。而在高性能混凝土中，由于摻入了磨細(xì)粉煤灰，減少了混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失，即使長(zhǎng)途運(yùn)輸也不會(huì)影響其正常的工作性能，很好地滿足了施工要求，因此，高性能混凝土具有較好的工作性。

（三）較高的體積穩(wěn)定性

目前，國(guó)內(nèi)已有的相關(guān)研究表明，在混凝土中加入適量的礦物摻合料、膨脹劑等添加劑能夠較好地改善其收縮過程。正是高性能混凝土摻入了多種添加劑，在混凝土硬化成型的過程中早期水化熱較低，變形受溫度的影響不大，在硬化的后期收縮變形低，在后期的使用過程中具有低收縮、低徐變的特點(diǎn)，具有較好的體積穩(wěn)定性。

（四）較好的經(jīng)濟(jì)性

高性能混凝土的耐久性可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的壽命周期，減少因結(jié)構(gòu)破損而產(chǎn)生的維修費(fèi)用。而其較高的強(qiáng)度及較好的力學(xué)性能能夠減小混凝土的構(gòu)件尺寸，節(jié)約建筑材料的同時(shí)減輕自重，擴(kuò)大建筑結(jié)構(gòu)的使用空間。此外，良好的工作性能不僅能夠提高工人的工作效率，節(jié)約時(shí)間，縮短項(xiàng)目工期，而且能夠有效避免因施工質(zhì)量不符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)而造成的返工，減少工程項(xiàng)目的施工成本。總的來說，高性能混凝土在達(dá)到施工工藝要求的同時(shí)，還能很好地滿足構(gòu)件的結(jié)構(gòu)功能要求，延長(zhǎng)使用年限，相比普通混凝土結(jié)構(gòu)更具經(jīng)濟(jì)性。

三、高性能混凝土在工程中的應(yīng)用

（一）在道路中的應(yīng)用

將高性能混凝土應(yīng)用到路面工程中，能夠使路面的承受能力增強(qiáng)，破損率大大降低，延長(zhǎng)使用壽命。因此，近年來，高性能混凝土在工程領(lǐng)域中備受好評(píng)，在我國(guó)的道路工程中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。例如，在青藏鐵路沿線施工時(shí)，低溫、高海拔的施工環(huán)境給灌注混凝土帶來了一定難度，為了滿足混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，混凝土應(yīng)具有卓越的耐腐蝕、耐風(fēng)蝕的優(yōu)良特性，為了減少因水化熱對(duì)周圍凍土造成的擾動(dòng)，混凝土應(yīng)具有在低溫、負(fù)溫條件下良好的早強(qiáng)性能，而以上特性正是高性能混凝土所具備的。因此，應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體要求和施工條件，發(fā)揮其多方面的優(yōu)良特性，因地制宜，實(shí)現(xiàn)較好的應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益。

（二）在橋梁中的應(yīng)用

橋梁的建設(shè)綜合技術(shù)難度較大，系統(tǒng)性強(qiáng)，對(duì)各個(gè)方面質(zhì)量要求都很高。橋梁的主梁和橋墩部位應(yīng)用高性能混凝土較多，主要是因?yàn)樗ぷ餍阅芎谩⒎€(wěn)定性高、強(qiáng)度大、力學(xué)性能好、耐久性強(qiáng)、抗腐蝕能力高，相較于普通混凝土，不僅可以擴(kuò)大橋梁的跨越長(zhǎng)度，還能延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，減少工程事故的發(fā)生率，為工程建設(shè)帶來長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益。因此，在一些氣候條件惡劣、施工難度系數(shù)大的地區(qū)，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量且高效經(jīng)濟(jì)的工程建設(shè)離不開高性能混凝土。例如，天津特大橋墩臺(tái)混凝土除了根據(jù)配合比要求采用相應(yīng)等級(jí)的水泥和粗細(xì)骨料外，還添加了優(yōu)質(zhì)摻和料和高效減水劑，使得混凝土具備了水膠比低，耐久性高，密度高，工作性能好的特點(diǎn)，為大跨徑橋梁施工提供了有效的質(zhì)量和安全保障。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的飛速發(fā)展，高性能混凝土因其諸多的優(yōu)良特性，已成為當(dāng)下建筑領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題。高性能混凝土相較于普通混凝土而言，在許多方面都實(shí)現(xiàn)了很大的突破。首先，工作性能好，改善了工人的勞動(dòng)條件，提高工作效率，減少返工率，縮短工期。其次，采用高性能混凝土的建筑結(jié)構(gòu)耐久性、穩(wěn)定性較好，使用壽命長(zhǎng)，力學(xué)性能好，不僅能夠節(jié)約能源、資源，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，降低工程成本，還能減少環(huán)境污染，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色建筑材料。