陳立軍，竇立巖

（吉林建筑工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130018）

混凝土材料是由氣液固三相構(gòu)成的一種復(fù)雜的非均質(zhì)體，而且其結(jié)構(gòu)和性能隨時(shí)間與環(huán)境的變化十分顯著又十分漫長(zhǎng)。因此，增加了混凝土組成結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、性能和使用性能及其相互關(guān)系的研究難度。至今混凝土生產(chǎn)技術(shù)的理論仍不夠成熟，相對(duì)于混凝土世界的多變性和復(fù)雜性，混凝土材料的一些基本概念還過于籠統(tǒng)，其內(nèi)在含義不夠清晰和完善，缺乏具體的細(xì)化和命名。對(duì)于不同孔結(jié)構(gòu)的混凝土和不同的環(huán)境條件，這些概念之間的相互關(guān)系又是復(fù)雜多變的，容易使人產(chǎn)生概念的混淆和認(rèn)識(shí)的片面，有時(shí)甚至可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的操作。因此，對(duì)混凝土的這些基本概念及其隨孔結(jié)構(gòu)變化的相互關(guān)系，以及混凝土孔結(jié)構(gòu)的演化過程和趨勢(shì)，進(jìn)行更細(xì)致的研討是非常必要的。

1 混凝土基本概念的細(xì)化及其相互關(guān)系

1.1 混凝土強(qiáng)度概念的細(xì)化及其與耐久性的關(guān)系

混凝土材料的強(qiáng)度與其它大多數(shù)材料的強(qiáng)度有一個(gè)重要的區(qū)別，就是混凝土強(qiáng)度與時(shí)間的相關(guān)性十分密切，而且不同組成結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度與時(shí)間的相關(guān)性又完全不同。通常，混凝土的強(qiáng)度是指28d抗壓強(qiáng)度，而混凝土的最高強(qiáng)度一般是5年強(qiáng)度。在很多情況下，這兩種強(qiáng)度并不成正比關(guān)系。也就是說28d抗壓強(qiáng)度相對(duì)較高的混凝土，其5年強(qiáng)度可能存在相對(duì)較低的情況；而28d抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低的混凝土，其5年強(qiáng)度也會(huì)存在相對(duì)較高的情況。如果說混凝土的強(qiáng)度與耐久性有關(guān)，其5年強(qiáng)度與耐久性又存在較好的相關(guān)性，那么28d抗壓強(qiáng)度與耐久性的相關(guān)性則是不確定的。因此，在討論混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系時(shí)，闡述混凝土強(qiáng)度的概念一定要強(qiáng)調(diào)具體的齡期。也就是說應(yīng)當(dāng)將籠統(tǒng)的強(qiáng)度概念細(xì)化為具體的齡期強(qiáng)度，并且時(shí)刻謹(jǐn)記各齡期強(qiáng)度之間、尤其是早期強(qiáng)度與長(zhǎng)期強(qiáng)度之間變化不定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

混凝土強(qiáng)度與耐久性的關(guān)系一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。在組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件均相同的情況下，混凝土的強(qiáng)度與耐久性之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但這兩種性能隨著混凝土組成結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件的變化，可能發(fā)生相似或相反的變化［1］。即使強(qiáng)度等級(jí)完全相同的混凝土，因其組成結(jié)構(gòu)和所處環(huán)境條件都有可能不同，故其強(qiáng)度與耐久性的對(duì)應(yīng)關(guān)系也會(huì)發(fā)生變化。目前，這種變化規(guī)律尚未被完全掌握，所以我們無(wú)法在較大的組成結(jié)構(gòu)變化范圍內(nèi)和不同的環(huán)境條件下，根據(jù)混凝土的28d強(qiáng)度推斷混凝土的使用壽命。

1.2 混凝土滲透性概念的細(xì)化及其相互關(guān)系

混凝土滲透性是一個(gè)非?；\統(tǒng)和復(fù)雜的概念，它不僅包括氣體和液體的滲透性，而且包括在不同種類驅(qū)動(dòng)力作用下的滲透性。

根據(jù)混凝土產(chǎn)生液體滲透作用的驅(qū)動(dòng)力，可以將混凝土滲透性概念進(jìn)一步細(xì)化為以下3個(gè)概念：一是液體在毛細(xì)孔壓力作用下滲入混凝土的性能，可以稱為毛細(xì)孔壓力滲透性（或者稱為常壓滲透性）；二是混凝土在液體壓力（或重力）作用下滲入混凝土的性能，可以稱為水壓力滲透性；三是在不同離子濃度的滲透壓力作用下滲入混凝土的性能，可以稱為濃度差滲透性（或者稱為離子滲透性）。在不同的情況下，混凝土滲透性的三種含義對(duì)混凝土耐久性的影響不同。其中，水壓力滲透性和毛細(xì)孔壓力滲透性之間的相關(guān)性是變化的，在很多情況下是相反的；離子滲透性與毛細(xì)孔壓力滲透性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也是不確定的［2－5］。

此外，根據(jù)3種驅(qū)動(dòng)力影響混凝土滲透性的作用效果，還可以將混凝土滲透性劃分為兩個(gè)方面，一是滲入性，二是滲漏性。兩者的關(guān)系在很多情況下也是相反的。毛細(xì)孔壓力能夠增大混凝土的滲入性，卻減小混凝土的滲漏性（因毛細(xì)孔壓力能隨著滲透深度的變化而轉(zhuǎn)變方向［6］）；水壓力和離子滲透壓力既能夠增大混凝土的滲入性，也能增大混凝土的滲漏性（因兩者的作用方向不會(huì)發(fā)生變化）。其中，對(duì)混凝土耐久性有重要影響的是滲入性而不是滲漏性。因此，研究混凝土滲透性的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在滲入性方面。對(duì)于混凝土抗?jié)B等級(jí)的劃分也應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步細(xì)化為抗?jié)B漏等級(jí)和抗?jié)B入等級(jí)，以強(qiáng)化對(duì)滲入性概念及其測(cè)試方法的重視程度。

不同的滲透性概念之間既有區(qū)別也有聯(lián)系，其相互關(guān)系會(huì)隨著混凝土孔結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生變化，即在特定情況下會(huì)呈正比關(guān)系或反比關(guān)系。如：對(duì)于以毛細(xì)孔為主要孔隙的混凝土而言，水壓力滲透性和毛細(xì)孔壓力滲透性一般呈反比關(guān)系。即混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔越細(xì)，其水壓力滲透性越小，但其毛細(xì)孔壓力滲透性反而越大。此時(shí)，這兩種性能之間絕不能互相代替和表示。對(duì)于引氣混凝土而言，由于引入氣泡的直徑（主要為20～200μm）遠(yuǎn)大于毛細(xì)孔的直徑，使連通的毛細(xì)孔變成了間斷的毛細(xì)孔。此時(shí)，毛細(xì)孔壓力的作用方向在每一小段毛細(xì)孔當(dāng)中都是變化的。毛細(xì)孔壓力在每一小段毛細(xì)孔當(dāng)中的反向作用，能夠同時(shí)降低混凝土的毛細(xì)孔壓力滲透性和水壓力滲透性，從而使兩者的相關(guān)性趨于一致。使用引氣混凝土既能減小混凝土的滲入性，也能減小混凝土的滲漏性。所以，在評(píng)價(jià)混凝土的滲透性時(shí)，應(yīng)慎重考慮不同的滲透性概念及其隨孔結(jié)構(gòu)變化的相互關(guān)系。

1.3 混凝土抗凍性概念的細(xì)化及其相互關(guān)系

混凝土抗凍性測(cè)試和評(píng)價(jià)方法當(dāng)中存在的一個(gè)較大缺陷，就是實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件與實(shí)際環(huán)境條件往往是不一致的，而混凝土在實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下抗凍性的相對(duì)高低，常被用來(lái)判斷混凝土在實(shí)際環(huán)境條件下抗凍性的相對(duì)高低。這反映出不同環(huán)境條件下抗凍性的概念還不明確，它們之間的區(qū)別和復(fù)雜的變化關(guān)系也未被認(rèn)識(shí)清楚，因而未引起人們足夠的重視。

混凝土的抗凍性根據(jù)其所處的環(huán)境條件，一般可以分為3種情況：一是完全處于水中的抗凍性，二是暴露于大氣中的抗凍性，三是暴露于大氣中同時(shí)又接觸水面的抗凍性。已有研究表明，處于不同環(huán)境條件下，混凝土抗凍性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不是固定不變的，而是隨著混凝土孔結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化而發(fā)生變化的［7－10］。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的變化有時(shí)可能會(huì)相差較大、甚至相反，即在某種環(huán)境條件下相對(duì)抗凍的混凝土，在另外一種環(huán)境條件下卻可能相對(duì)不抗凍。

在使用條件下，導(dǎo)致混凝土抗凍性變化的主要因素有兩個(gè)：一是混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，二是外界的環(huán)境條件。兩個(gè)影響因素單獨(dú)或同時(shí)發(fā)生變化，都會(huì)影響混凝土的抗凍性。這就決定了具有不同孔結(jié)構(gòu)的混凝土在不同環(huán)境條件下，其抗凍性變化規(guī)律具有復(fù)雜性。由于孔結(jié)構(gòu)的不同，有些混凝土在不同環(huán)境條件下的抗凍性可能呈正比關(guān)系，也有些混凝土在不同環(huán)境條件下的抗凍性可能呈反比關(guān)系。如：對(duì)于以毛細(xì)孔為主要孔隙的混凝土而言，其大毛細(xì)孔只有直接與液體接觸時(shí)才能被液體填滿，在大氣中大毛細(xì)孔不僅不吸收潮濕空氣中的水分，其中原有的水分反而會(huì)被排入空氣中［6－9］，從而使在大氣中的混凝土孔隙內(nèi)部含水率（即飽和度）相對(duì)較低，在水中的混凝土孔隙內(nèi)部含水率相對(duì)較高；其微毛細(xì)孔在大氣中，因能產(chǎn)生毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象而使孔隙內(nèi)部含有較高的水分，甚至使硬化水泥石整體（包括水化產(chǎn)物和孔隙）在濕空氣中的含水率相對(duì)較高，而在水中的含水率相對(duì)較低［9］（當(dāng)然，含水率會(huì)隨著水泥石在水中和濕空氣中的存放時(shí)間及空氣濕度等因素的變化而變化，使混凝土的安全無(wú)虞期不同，也會(huì)影響混凝土的抗凍性）。故以大毛細(xì)孔為主要孔隙的混凝土相對(duì)以微毛細(xì)孔為主要孔隙的混凝土，在大氣中的抗凍性一般會(huì)相對(duì)較好，在水中的抗凍性通常會(huì)相對(duì)較差［7－9］，兩者存在相反的情況。而對(duì)于引氣混凝土而言，由于引入的氣泡不僅能降低混凝土在水中的滲入性和滲漏性，而且能同時(shí)降低混凝土在大氣中的毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象，故引氣混凝土在水中的抗凍性與在大氣中的抗凍性，一般應(yīng)呈正比關(guān)系。

更重要的是在不同環(huán)境條件下抗凍性即使呈正比關(guān)系的混凝土，由于環(huán)境條件和混凝土孔結(jié)構(gòu)的不同，抗凍性的比例關(guān)系也不一樣。已有研究表明，普通混凝土的抗凍性室內(nèi)試驗(yàn)與自然狀態(tài)的比例關(guān)系為1∶10.6，引氣混凝土的抗凍性在這兩種條件下的比例關(guān)系為1∶13.6［10］。由此可知，引氣混凝土的室外與室內(nèi)抗凍性比值大于與普通混凝土的室外與室內(nèi)抗凍性比值。也就是說引氣混凝土與普通混凝土相比，室內(nèi)抗凍性相同，室外抗凍性卻相對(duì)較高；室內(nèi)抗凍性相對(duì)較低，室外抗凍性卻可能相同或相對(duì)較高。

在沒有準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確切地表明其它各種混凝土（如非引氣型高強(qiáng)混凝土）在不同環(huán)境條件下抗凍性比例關(guān)系的情況下，對(duì)于不同孔結(jié)構(gòu)的混凝土，我們不能也無(wú)法用某一種環(huán)境條件下抗凍性的相對(duì)高低，去判斷處于其它環(huán)境條件下的抗凍性。因此，需要將混凝土籠統(tǒng)的抗凍性概念細(xì)化區(qū)分為不同環(huán)境條件下的抗凍性，并明確各種抗凍性概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。不能輕易用某一種環(huán)境條件下的抗凍性概念代替或表示處于其它環(huán)境條件下的抗凍性概念。

1.4 混凝土密實(shí)概念的細(xì)化與孔結(jié)構(gòu)的分類命名

為了描述混凝土水泥漿體內(nèi)部孔隙的尺寸范圍（包括7個(gè)數(shù)量級(jí)）有多么寬廣，國(guó)際混凝土界的著名教授Mehta P K列出了相似的范圍［11］：以人的身高（相當(dāng)于CSH中的層間孔）為起點(diǎn)，經(jīng)過類似埃菲爾鐵塔、珠穆朗瑪峰等6個(gè)級(jí)別的變化后，以火星直徑（相當(dāng)于漿體中帶入的氣孔）為終點(diǎn)。在如此巨大的孔徑變化范圍內(nèi)，同時(shí)伴隨著混凝土化學(xué)組成和環(huán)境條件的變化，混凝土性能和使用性能的變化不是簡(jiǎn)單的線性，這已是不爭(zhēng)的事實(shí)。在不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境條件下，其變化規(guī)律應(yīng)具有不同的周期性和重復(fù)性［12－13］。因此，我們應(yīng)注意改變一些習(xí)慣性的思維和不完善的用語(yǔ)，例如“混凝土密實(shí)度越大或水膠比越小，耐久性越好”以及“增加混凝土密實(shí)度，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)”等等，要注意強(qiáng)調(diào)這些語(yǔ)言所適合的孔徑范圍及其合理名稱，以及混凝土所處的環(huán)境條件。同時(shí)，應(yīng)按混凝土的主要孔徑尺寸及其性質(zhì)和混凝土的相應(yīng)密實(shí)程度，將混凝土的孔結(jié)構(gòu)合理地分類和命名，并使混凝土的密實(shí)概念進(jìn)一步細(xì)化，具體方法建議如下：

1）超密實(shí)混凝土：以超微孔（半徑r＜10nm）為主要孔隙的混凝土。其孔隙內(nèi)部冰點(diǎn)極低，且不會(huì)產(chǎn)生碳化收縮等現(xiàn)象［14］。

2）高密實(shí)混凝土：以微毛細(xì)孔（10nm＜r＜100nm）為主要孔隙的混凝土。其孔隙內(nèi)部冰點(diǎn)較低，但會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象（系指對(duì)平液面不飽和的蒸汽在毛細(xì)孔中液化的現(xiàn)象）和毛細(xì)孔壓力增大的現(xiàn)象。毛細(xì)孔凝結(jié)和毛細(xì)孔壓力是毛細(xì)孔所具有的2個(gè)重要性質(zhì)。毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象可使混凝土孔隙內(nèi)部的含濕量增大，但在大氣中只有微毛細(xì)孔才能產(chǎn)生毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象，大毛細(xì)孔不僅不吸收潮濕空氣中的水分，其中原有的水分反而會(huì)被排入空氣中［2，6－9］；毛細(xì)孔壓力可使混凝土的自收縮和毛細(xì)孔壓力滲透性增大，造成混凝土早期裂縫增多，接觸液體時(shí)的滲透深度加大，而毛細(xì)孔壓力大小與毛細(xì)孔半徑亦呈反比關(guān)系，且始終具有使液體由外部滲入內(nèi)部的作用方向，當(dāng)液體由毛細(xì)孔一端滲入達(dá)到另一端時(shí)，毛細(xì)孔壓力會(huì)改變作用方向［2，6－9］。

3）中密實(shí)混凝土：以大毛細(xì)孔（100nm＜r＜1 000nm）主要孔隙的混凝土。其孔隙內(nèi)部不易出現(xiàn)毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象和毛細(xì)孔壓力增大的現(xiàn)象。

4）非密實(shí)混凝土：以非毛細(xì)孔（r＞1 000nm）為主要孔隙的混凝土。其毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象和毛細(xì)孔壓力滲透性較?。?，6－9］，但受壓力水和重力水引起的滲透性大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不易提高。

5）引氣型混凝土：以孔徑20～200μm的氣孔切斷聯(lián)通的微毛細(xì)孔和大毛細(xì)孔，從而減輕毛細(xì)孔壓力和水壓力（在每一段毛細(xì)孔中毛細(xì)孔壓力都有正、反兩個(gè)作用方向，其反向壓力可抵抗水壓力）引起的滲透現(xiàn)象［2］；并可增加儲(chǔ)備孔（被氣體充填的孔隙）的相對(duì)數(shù)量，降低毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象，提高混凝土在大氣中的抗凍性［7］。

2 混凝土孔結(jié)構(gòu)的演化過程與趨勢(shì)

縱觀現(xiàn)代混凝土的發(fā)展歷史，200年來(lái)，混凝土和水泥的生產(chǎn)技術(shù)一直在不斷地發(fā)展變化，特別是近幾十年內(nèi)的變化很大。因此，混凝土的孔結(jié)構(gòu)和使用壽命也隨之發(fā)生了很大變化。最初的水泥顆粒比較粗糙，硅酸三鈣的含量較低，且混凝土中還沒有使用引氣劑和減水劑，混凝土強(qiáng)度只有20MPa左右。提高混凝土強(qiáng)度主要依靠振動(dòng)加壓、降低水膠比來(lái)增大混凝土的密實(shí)度。通過振動(dòng)加壓雖然能夠減少或消除宏觀的大孔，使顆粒盡可能緊密堆積，但因水泥顆粒較粗，表面不光滑，缺乏細(xì)顆粒對(duì)粗顆?？障兜奶畛洌酀{體主要形成大毛細(xì)孔和凝膠孔兩類孔隙，基本不形成微毛細(xì)孔。如原蘇聯(lián)的研究表明，由細(xì)顆粒（＜5μm）含量不多的水泥制作的水泥石，主要形成兩類孔：凝膠孔和大毛細(xì)孔［6，9］。故可以認(rèn)為振動(dòng)加壓的作用使混凝土由非密實(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹忻軐?shí)狀態(tài)。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土的一般使用壽命為70年左右，有些可達(dá)100多年。到20世紀(jì)30年代末，美國(guó)發(fā)明了松脂類引氣劑和紙漿廢液減水劑，引氣混凝土應(yīng)運(yùn)而生，混凝土孔結(jié)構(gòu)和在惡劣環(huán)境下的耐久性有了進(jìn)一步改善。20世紀(jì)60年代，日本和德國(guó)相繼開發(fā)、研制成功奈系高效減水劑和三聚氰胺樹脂系高效減水劑，在此期間或前后，為了提高水泥的早期強(qiáng)度，世界各國(guó)水泥企業(yè)開始提高水泥中硅酸三鈣的含量和粉磨細(xì)度，制備的混凝土流動(dòng)性、強(qiáng)度和密實(shí)度大幅度提高。但因混凝土生產(chǎn)措施的不完善，如硅灰（平均粒徑＜0.1～0.15μm）等超細(xì)顆粒的應(yīng)用有限和水膠比的降低不當(dāng)，大多數(shù)混凝土的孔結(jié)構(gòu)（因缺乏超細(xì)顆粒的填充和適當(dāng)?shù)乃z比）還不能保證達(dá)到超密實(shí)狀態(tài)，僅能達(dá)到高密實(shí)狀態(tài)，即形成較多的微毛細(xì)孔。如原蘇聯(lián)的研究表明，由細(xì)顆粒含量相對(duì)較多的水泥（比表面積540m2/kg）制成的水泥砂漿試件（水灰比為0.4），由于水泥分散度很高，水化物充填了大部分毛細(xì)孔空間，使水泥石孔隙主要形成半徑小于100nm的微毛細(xì)孔，或使水泥石中的微毛細(xì)孔數(shù)量增多，大毛細(xì)孔數(shù)量明顯減少［6］；還有試驗(yàn)表明，當(dāng)水灰比為0.30時(shí)（水泥比表面積300m2/kg），水泥石的主要孔徑仍為10～100nm，或仍有較多孔徑分布在10～100nm區(qū)間［6］。從而導(dǎo)致混凝土的使用壽命也出現(xiàn)了較大的波動(dòng)。20世紀(jì)70年代起，發(fā)達(dá)國(guó)家已有投入使用的諸多基礎(chǔ)建設(shè)和重大工程，出現(xiàn)了過早破壞的問題。如美國(guó)有25.3萬(wàn)座混凝土橋梁，橋面板使用不到20年就開始破壞［15］。盡管混凝土的外界條件（如暴露于沿海和除冰鹽環(huán)境中的混凝土）對(duì)其耐久性有很大影響，但混凝土組成結(jié)構(gòu)這一內(nèi)在因素的變化對(duì)其使用壽命的影響更加重要。如混凝土橋面底部比橋面（可直接與除冰鹽接觸）的其它部位更易出現(xiàn)鋼筋的腐蝕［16］。我國(guó)混凝土生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)滯后，但仍未能避免混凝土耐久性下降的現(xiàn)象發(fā)生?，F(xiàn)代水泥較高的早期強(qiáng)度以及高效減水劑的應(yīng)用，為混凝土施工帶來(lái)優(yōu)良的工作性和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，在施工單位的應(yīng)用普及很快；而引氣劑對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的不利影響以及使混凝土生產(chǎn)成本的提高，使其推廣應(yīng)用相對(duì)遲緩；再加上施工質(zhì)量等問題，導(dǎo)致我國(guó)房屋與基礎(chǔ)設(shè)施的使用年限比世界平均水平還低。有的公路橋梁甚至僅使用3～5年就出現(xiàn)破損，個(gè)別的橋梁建成后尚未投入使用已需要維修，甚至邊建邊修，大大縮短了混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命［15］。

為了解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的問題，20世紀(jì)80年代末90年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家提出了高性能混凝土的概念。目前，各個(gè)國(guó)家對(duì)高性能混凝土的定義雖然在字面上并不完全統(tǒng)一，但其內(nèi)涵大多是一致的。根據(jù)優(yōu)質(zhì)而經(jīng)濟(jì)的混凝土基本要求，所謂的高性能混凝土就是指混凝土具有高強(qiáng)度、高耐久性、高工作性等多方面（如體積穩(wěn)定性等）的優(yōu)越性能。其中，最重要的是高耐久性，同時(shí)考慮高性能混凝土的實(shí)用價(jià)值，還應(yīng)兼顧高經(jīng)濟(jì)性；但必須注意其中的高強(qiáng)度并不是指混凝土的強(qiáng)度等級(jí)（即28d強(qiáng)度）一定要高，而是指能夠滿足使用要求的強(qiáng)度等級(jí)和足夠高的長(zhǎng)期強(qiáng)度。因?yàn)?，?qiáng)度等級(jí)相對(duì)較低的混凝土，卻往往具有相對(duì)更高的長(zhǎng)期強(qiáng)度；而某些強(qiáng)度等級(jí)相對(duì)較高的混凝土，長(zhǎng)期強(qiáng)度卻相對(duì)較低［1］。盡管混凝土強(qiáng)度等級(jí)不高，但只要能夠滿足使用要求，同時(shí)具有所需要的高耐久性和高工作性等，仍然可以稱為高性能混凝土。而且，高性能混凝土應(yīng)該具有更高的性價(jià)比，應(yīng)該是可持續(xù)發(fā)展的綠色混凝土。所以，高性能混凝土無(wú)疑是混凝土的發(fā)展方向。

高性能混凝土不僅適用于有超高強(qiáng)度等級(jí)要求的混凝土工程，同樣應(yīng)該適用于各種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土工程。例如日本跨海明石大橋基墩混凝土（50萬(wàn)m3）要求高耐久性、高抗沖刷性與低升溫，而強(qiáng)度只要求20MPa，使用的就是摻加了復(fù)合外加劑與復(fù)合細(xì)摻料的高性能混凝土［17］。由于高性能混凝土的強(qiáng)度等級(jí)可以差別很大，高性能混凝土的孔結(jié)構(gòu)也不會(huì)是完全相同的一種類型。不同孔結(jié)構(gòu)的高性能混凝土，生產(chǎn)方法也不可能相同。只用一種方法生產(chǎn)同一種孔結(jié)構(gòu)的高性能混凝土，使其在任何情況下都具有最佳的性價(jià)比是不現(xiàn)實(shí)的。為了更經(jīng)濟(jì)合理地制備高性能混凝土，針對(duì)不同的需要和條件，高性能混凝土孔結(jié)構(gòu)的演化趨勢(shì)及其生產(chǎn)方法應(yīng)包括以下3種途徑：

1）中密實(shí)高性能混凝土（即以大毛細(xì)孔為主要孔隙的高性能混凝土）。應(yīng)在混凝土膠凝材料的化學(xué)成分、礦物組成優(yōu)化基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)控制水泥和混凝土摻合料的顆粒組成與混凝土的水膠比。過粗和過細(xì)的膠凝材料粉磨細(xì)度，以及減水劑的不適當(dāng)使用，過大和過小的水膠比，都不能確?；炷辆哂泻侠淼拇竺?xì)孔結(jié)構(gòu)及其優(yōu)良的耐久性。而且過細(xì)的膠凝材料粉磨細(xì)度，還會(huì)造成粉磨能耗和外加劑（合理的顆粒組成可以降低減水劑的使用量）的浪費(fèi)。這種混凝土只要同時(shí)保證膠凝材料具有合理的化學(xué)組成（加入活性摻合料以控制適當(dāng)?shù)拟}硅比），其耐久性是沒有問題的。如古代的石灰火山灰混凝土（包括古羅馬水泥混凝土），當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù)注定其膠凝材料的顆粒細(xì)度無(wú)法達(dá)到現(xiàn)代水泥的粉磨細(xì)度，故其混凝土也無(wú)法達(dá)到現(xiàn)今混凝土的致密程度，然而混凝土的耐久性卻是相當(dāng)好的。又如，現(xiàn)代混凝土的建造初期，雖然無(wú)法知道原始的混凝土配合比，但是通過對(duì)耐久性優(yōu)良的混凝土工程實(shí)例調(diào)查，如挪威奧斯陸港口的混凝土碼頭（建于1919～1922年間），可以看出其所有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是采用粗顆粒硅酸鹽水泥制成［16］。

2）超密實(shí)高性能混凝土（以超微孔為主要孔隙的高性能混凝土，為保證混凝土絕大多數(shù)孔半徑r＜10nm，建議控制最可幾孔半徑或平均半徑r＜5nm）。應(yīng)在混凝土膠凝材料的化學(xué)成分、礦物組成優(yōu)化基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)研究采用加入高效減水劑、超細(xì)粉和現(xiàn)代纖維材料復(fù)合制備混凝土的技術(shù)。確?；炷莲@得更高的長(zhǎng)期強(qiáng)度、耐久性和性價(jià)比。

3）引氣型高性能混凝土（以孔徑20～200μm的氣孔切斷聯(lián)通的微毛細(xì)孔和大毛細(xì)孔）。應(yīng)加強(qiáng)高效引氣劑和引氣減水劑的研究、應(yīng)用和推廣，實(shí)現(xiàn)其與不同膠凝材料的合理匹配，達(dá)到最佳的引氣量和氣孔分布。對(duì)于膠凝材料的顆粒組成不理想、混凝土水膠比受強(qiáng)度、和易性等因素控制而不宜調(diào)整，不能確保混凝土達(dá)到中密實(shí)或超密實(shí)結(jié)構(gòu)的情況，引氣混凝土是提高混凝土耐久性的必由之路。而且，由于現(xiàn)代水泥較高的粉磨細(xì)度和減水劑的應(yīng)用已經(jīng)難以保證混凝土達(dá)到中密實(shí)狀態(tài)，然而卻可以使現(xiàn)代混凝土具有較高的早期強(qiáng)度和良好的工作性，這也是時(shí)代的需要。另外，由于硅灰數(shù)量的有限、其它超細(xì)粉的制備困難和高能耗，以及目前超密實(shí)混凝土制備技術(shù)的不成熟，也限制了超密實(shí)混凝土的大量應(yīng)用。所以，目前大規(guī)模使用的高性能混凝土孔結(jié)構(gòu)應(yīng)該是引氣型的。

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