賀紅云 孫偉峰

（許昌市騰飛市政工程集團(tuán)有限公司，河南 許昌 461000）

1 水泥混凝土現(xiàn)狀和問題

水泥混凝土是近代使用最廣的建筑材料。水泥混凝土與其他常用建筑材料相比，生產(chǎn)能耗低、原料來源廣、工藝簡單、生產(chǎn)成本低，并具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點(diǎn)。近百年來，混凝土的發(fā)展趨勢(shì)是強(qiáng)度不斷提高。尤其是近50年來，片面提高強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度而忽視其他性能的傾向，造成水泥生產(chǎn)向大幅度提高磨細(xì)程度和增加硅酸三鈣、鋁酸三鈣的含量發(fā)展，水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度從30MPa左右猛增到60MPa，增加了水化熱，降低了抗化學(xué)侵蝕的能力，流變性能變差。提高混凝土強(qiáng)度的方法除采用高標(biāo)號(hào)水泥外，更多的是增加單方水泥用量，降低水灰比與單方加水量。因此混凝土的和易性隨之下降，加之施工時(shí)振搗不足，易引起質(zhì)量事故?；炷翉?qiáng)度越高，結(jié)構(gòu)延性越差，給結(jié)構(gòu)抗震性能帶來的隱患越大。由于對(duì)施工質(zhì)量的不信任，混凝土的試配強(qiáng)度往往比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高一個(gè)等級(jí)以上，C50混凝土的強(qiáng)度實(shí)際上超過60MPa，加上水泥用量的增加，進(jìn)一步增加產(chǎn)生溫度應(yīng)力、收縮開裂和化學(xué)侵蝕破壞的可能性。于是混凝土耐久性問題愈顯尖銳，因混凝土材質(zhì)劣化和環(huán)境等因素侵蝕，出現(xiàn)混凝土建筑物破壞失效甚至崩塌等事故，造成巨大損失，加上施工能耗、環(huán)境保護(hù)等問題，傳統(tǒng)的水泥混凝土顯示出不可持續(xù)發(fā)展的缺陷。

2 高性能混凝土

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，混凝土耐久性問題卻一直被認(rèn)為是技術(shù)上未能解決的難題，混凝土耐久性指標(biāo)被定在30年、50年，最多也不過100至200年?；炷聊途眯砸殉蔀楦鲊炷量萍既藛T致力研究的重要課題。

盡管不同國家不同學(xué)者結(jié)合各自的認(rèn)識(shí)、實(shí)踐、應(yīng)用范圍和目的要求的差異，對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋，但共同的觀點(diǎn)是：高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)——保證拌合物易于澆筑和密實(shí)成型，不發(fā)生或盡量減少由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，硬化后有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕性。對(duì)不同的工程有其重點(diǎn)的要求，因此，吳中偉教授為高性能混凝土下的定義是：高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。針對(duì)不同用途要求，在耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等性能方面有重點(diǎn)地予以保證。使各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土都可做到高性能。為此，高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水和骨料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效減水劑，減少水泥用量。

近年來，我國高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土的研究、應(yīng)用在發(fā)展較快，但缺少統(tǒng)一的規(guī)劃，由于經(jīng)費(fèi)不足而缺乏系統(tǒng)研究，有很多只是低水平或同水平的重復(fù)。研究的內(nèi)容大多集中在高強(qiáng)度、高流動(dòng)性混凝土的配制和施工。有人認(rèn)為只要加入了粉煤灰或磨細(xì)礦渣，坍落度大就是高性能；有人認(rèn)為達(dá)到高強(qiáng)、泵送就是高性能……實(shí)際上，在高性能混凝土今后的發(fā)展過程中，還要解決材料與工程技術(shù)乃至管理方面的很多難題，現(xiàn)列舉如下。

2.1 如何選擇和使用礦物細(xì)摻料

礦物細(xì)摻料的使用是火山灰材料一石灰膠凝材料一硅酸鹽水泥一混合材料水泥一高性能混凝土的組分這樣一個(gè)否定之否定的發(fā)展過程。礦物細(xì)摻料不僅有利于水化作用，提高強(qiáng)度、密實(shí)度和施工性，增加粒子堆積密度，減小孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，而且對(duì)抵抗侵蝕和延緩性能的劣化等都有較大作用。需要研究以下問題。

2.1.1 礦物細(xì)摻料在混凝土中的使用不同于按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的摻合料水泥，而是將礦物細(xì)摻料作為混凝土中除水泥、水和骨料外的必要組分進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法區(qū)別于傳統(tǒng)的方法。

2.1.2 高性能混凝土摻用大量礦物細(xì)摻料，在混凝土水膠比很低且沒有裂縫的情況下，可有效地起到保護(hù)鋼筋的作用。但是對(duì)于受彎構(gòu)件，當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，碳化性能如何?如何檢查鋼筋銹蝕情況?由此推算礦物細(xì)摻料的上限應(yīng)是多少?

2.1.3 按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)屬于相同級(jí)別的礦物細(xì)摻料，實(shí)際使用時(shí)的效果會(huì)有很大差別(如強(qiáng)度發(fā)展、凝結(jié)性能、流變性能等)。為保證礦物細(xì)摻料的穩(wěn)定性，如何準(zhǔn)確而全面地評(píng)定礦物細(xì)摻料的活性?如何科學(xué)地分類?如何根據(jù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合，以取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮其有利作用?

2.2 高效減水劑與復(fù)合外加劑的開發(fā)改性和使用以及相關(guān)問題

高效減水劑解決了高性能混凝土的低水膠比和低用水量與施工性之間的矛盾，因而成為不可缺少的組分。如何使用以便更好的發(fā)揮其效率，還有很多工作要做。

2.2.1 目前我國用量最大的萘系高效減水劑生產(chǎn)十分分散，質(zhì)量差別很大，不利于集約化生產(chǎn)和總體質(zhì)量的提高。如何優(yōu)選品牌達(dá)到生產(chǎn)規(guī)?；蕴岣吆头€(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量?

2.2.2 開發(fā)新品種時(shí)不僅應(yīng)注重提高其減水率，而且應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)，要認(rèn)真進(jìn)行毒性檢驗(yàn)和在混凝土中的溶出實(shí)驗(yàn)。最近有些單位從改進(jìn)生產(chǎn)工藝來提高現(xiàn)有萘系高效減水劑的減水率，是值得提倡的。

2.2.3 高效減水劑的作用受使用方法的影響。目前主要在配制混凝土?xí)r摻入，其中與拌合水同時(shí)加入的方法效果最差，國外多采用液體高效減水劑后摻法，可提高減水率，減少混凝土坍落度損失。但最有效的方法是在生產(chǎn)水泥時(shí)與水泥共同粉磨，則高效減水劑的品種和摻量對(duì)水泥性能的影響規(guī)律如何?水泥檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如何與之相適應(yīng)?

2.2.4 高效減水劑與其他外加劑以及細(xì)摻料復(fù)合使用的產(chǎn)品化、定型化。

2.3 適應(yīng)高性能混凝土需要的高性能膠凝材料的研究與生產(chǎn)應(yīng)用

目前國產(chǎn)水泥質(zhì)量差異很大，一項(xiàng)工程在施工時(shí)經(jīng)常更換不同牌號(hào)的水泥。水泥和高效減水劑相容性很不穩(wěn)定，不能適應(yīng)低水膠比高性能混凝土的需要，給高性能混凝土施工質(zhì)量控制造成很大困難。預(yù)先在工廠從流變性能的需要進(jìn)行石膏、摻合料和外加劑等各組分的選擇和配合比優(yōu)化，再選擇合適的水泥熟料，調(diào)節(jié)其他輔助材料，以合適的參數(shù)共同磨細(xì)，制成適用于不同強(qiáng)度等級(jí)高性能混凝土的膠凝材料，則可大大簡化施工過程，穩(wěn)定混凝土質(zhì)量。用于混凝土?xí)r，可在達(dá)到相同施工性時(shí)，選用較低的水膠比；在得到高流動(dòng)性的同時(shí)，拌合物不離析、不泌水，有良好的可泵性和填充性，硬化后可得到良好的耐久性。

2.4 配合比選擇和施工質(zhì)量控制的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)

高性能混凝土對(duì)原材料和施工管理要求較高，應(yīng)當(dāng)建立配合比選擇的專家系統(tǒng)以及質(zhì)量管理和施工控制的計(jì)算機(jī)軟件，以提高混凝土工程質(zhì)量和施工效率。目前有些同志嘗試編制軟件，但因力量分散、數(shù)據(jù)和參數(shù)的數(shù)量不足，以致缺乏普遍性。建議由權(quán)威性管理部門投入經(jīng)費(fèi)，組織實(shí)力雄厚的單位和專家集中攻關(guān)。

2.5 完善高性能混凝土的性能，使其向理想化發(fā)展

高性能混凝土大量使用礦物細(xì)摻料，既提高了混凝土性能，又減少了對(duì)水泥的需求，同時(shí)可降低煅燒熟料時(shí)CO2的排放。因大量使用粉煤灰、礦渣及其他工業(yè)廢料，減少了自然資源和能源的消耗以及對(duì)環(huán)境的污染。安全使用期長，可減少因修補(bǔ)或拆除造成的浪費(fèi)和建筑垃圾。同時(shí)高性能混凝土適應(yīng)了人類更大規(guī)模改善和保護(hù)環(huán)境、節(jié)省資源和能源的需要，因此高性能混凝土是可持續(xù)發(fā)展的混凝土，但對(duì)高性能混凝土仍要一分為二，發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，以期不斷完善。

3 結(jié)語

高性能混凝土具有很豐富的技術(shù)內(nèi)容，但其核心是保證耐久性，不能片面追求任何單一性能，這需要我們不斷全面地認(rèn)識(shí)和改造，使其向理想化發(fā)展。

[1]吳中偉.高性能混凝土(KPC)的發(fā)展趨勢(shì)與問題.建筑技術(shù)，1998，(1).

[2]吳中偉.環(huán)保型高效水泥基材料[J].混凝土，1996，(4).