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摘要：高性能混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展與研發(fā)應(yīng)用對(duì)工程建筑的質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)等方面都有極其重要的積極意義。雖然我國(guó)目前的高性能混凝土發(fā)展形勢(shì)非常良好，但高性能混凝土還得經(jīng)歷一個(gè)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的工程來(lái)使自己廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。本文對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及高性能混凝土的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；特性；應(yīng)用與發(fā)展

一、高性能混凝土的定義

高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是一種全新的混凝土，是以混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)提高普通混凝土的性能并利用現(xiàn)代混凝土技術(shù)而生產(chǎn)出來(lái)的新型混凝土，于20世紀(jì)90年代初由一些發(fā)達(dá)國(guó)家所提出。高性能混凝土以結(jié)構(gòu)耐久性為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，并憑借其大量的優(yōu)良特性，目前已在橋梁、海港建筑、高層建筑等重要工程中得到較多的應(yīng)用。因其具有較高的耐久性能，所以可能將基礎(chǔ)設(shè)施工程的使用壽命延長(zhǎng)到100年。不僅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、環(huán)境條件的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)合理性等方面也產(chǎn)生了明顯的效益。

二、關(guān)于混凝土強(qiáng)度與耐久性

混凝土強(qiáng)度對(duì)耐久性有明顯影響，如C30以下的混凝土，由于水膠比較大、膠凝材料用量少，混凝土密實(shí)性較差、耐久性能不良。高強(qiáng)混凝土水膠比較小、膠凝材料用量大、水泥用量多，水化熱較大，混凝土內(nèi)部自由水量不足、自干燥收縮大、體積穩(wěn)定性及抗裂性能差，對(duì)混凝土耐久性能不利，這是業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為“高強(qiáng)不一定耐久”的主要原因。這樣看來(lái)，對(duì)混凝土耐久性能有利的范圍應(yīng)是C30～C55強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，如將C60～C100的混凝土納入到高性能混凝土范疇，與高性能混凝土應(yīng)具有優(yōu)異的耐久性能要求不符。

三、提高混凝土耐久性的途徑

要提高混凝土的耐久性，必須降低混凝土的孔隙率，特別是毛細(xì)管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果純粹的降低用水量，不但混凝土強(qiáng)度降低，而且混凝土的耐久性也同時(shí)降低。目前提高混凝土耐久性的主要途徑有以下幾點(diǎn)。

1、摻入高效減水劑

施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時(shí)相應(yīng)地增加用水量，這樣就會(huì)促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過(guò)多的孔隙。當(dāng)加入減水劑后，減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點(diǎn)表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時(shí)使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來(lái)，因而達(dá)到減水的目的。

2、摻入高效活性礦物摻料

普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足，是混凝土不能超耐久的一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成。活性礦物摻料（礦渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO 2及活性Al 2 O 3，它們能和水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的游離石灰及高堿性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng)，生成強(qiáng)度更高，穩(wěn)定性更優(yōu)的低堿性水化矽酸鈣，從而達(dá)到改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的。

3、消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素

除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外，混凝土本身的一些物理化學(xué)因素，也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學(xué)收縮和干縮過(guò)大引起的開(kāi)裂，水化熱過(guò)性過(guò)高引起的溫度裂縫，硫酸鋁的延遲生成，以及混凝土的堿集料反應(yīng)等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、SO 3等可以引起結(jié)構(gòu)破壞和鋼筋蝕物質(zhì)的含量，加強(qiáng)施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生，提高混凝土的耐久性。

4、保證混凝土的強(qiáng)度

在混凝土能充分密實(shí)條件下，隨著水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的強(qiáng)度不斷提高，與此同時(shí)，隨著孔隙率降低，混凝土的抗?jié)B性提高，因而各種耐久性指標(biāo)也隨之提高。在高性能混凝土中，除摻入高效減水劑外，還摻入了活性礦物材料，它們不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

四、高性能混凝土的應(yīng)用發(fā)展前景

隨著現(xiàn)代混凝土的技術(shù)發(fā)展，混凝土中加入的各種化學(xué)外加劑的性能要求都發(fā)生了很大的變化，如：防水劑、泵送劑、防凍劑等。雖然現(xiàn)代混凝土的技術(shù)水平在不斷的提高，而國(guó)內(nèi)仍然大多使用的是萘系復(fù)合型的減水劑，使得混凝土坍落度損失的問(wèn)題得不到根本性的解決，另外國(guó)內(nèi)各地的原材料變化和技術(shù)水平差異較大，一般達(dá)不到技術(shù)要求。目前在國(guó)內(nèi)達(dá)到C50及C80強(qiáng)度以上的高強(qiáng)高性能混凝土還沒(méi)有完全的普及和推廣使用，而普遍使用的中低強(qiáng)度等級(jí)的高性能混凝土在實(shí)際工程應(yīng)用中還存在較多的問(wèn)題，包括免振搗自密實(shí)混凝土。但在國(guó)外，尤其在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，其免振搗自密實(shí)混凝土及高強(qiáng)高性能混凝土發(fā)展較為成熟，并已普遍應(yīng)用與實(shí)際工程中。所以國(guó)內(nèi)的高性能混凝土的研究和發(fā)展還存在非常大的空間。

眾所周知，建筑物的建造會(huì)使用大量的自然能源和大量自然資源，并且會(huì)產(chǎn)生巨大的環(huán)境污染。并且隨著我國(guó)政府對(duì)國(guó)內(nèi)保護(hù)環(huán)境及節(jié)約能源的要求越來(lái)越高，建筑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響越來(lái)越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。因此，高性能混凝土應(yīng)該限制水泥用量來(lái)達(dá)到得混凝土的高性能，堅(jiān)持可持續(xù)性的發(fā)展原則，達(dá)到建筑節(jié)能的目的。21世紀(jì)前后，吳中偉等提出了綠色混凝土的概念，如果將高性能混凝土與環(huán)境保護(hù)、生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來(lái)考慮，則成為綠色高性能混凝土（GHPC）。它是大量采用工業(yè)廢渣細(xì)摻料，水泥用量降低30%-50%的低水泥用量生態(tài)混凝土。并且由于摻加了新型的高性能外加劑，大大增加了超細(xì)礦物摻合料的使用量，由此衍生出大摻量礦渣、大摻量粉煤灰等免振搗綠色高性能混凝土。綠色混凝土不僅大大節(jié)約了能源、減少了污染，而且具有更好的穩(wěn)定性、耐久性。另外真正的綠色高性能混凝土必須使用綠色水泥，因?yàn)槠胀ǖ乃嘣谏a(chǎn)中

會(huì)高溫煅燒鈣質(zhì)原料和硅質(zhì)原料，消耗大量的能源并造成巨大的污染。如果用免燒水泥或者無(wú)熟料水泥配制生產(chǎn)出來(lái)的混凝土，不僅能大幅度降低能耗，還能達(dá)到節(jié)能的目的。吳中偉先生在高性能混凝土的基礎(chǔ)上指出了三大要點(diǎn)：（1）節(jié)約資源、能源；（2）不破壞環(huán)境，更有利于環(huán)境；（3）可持續(xù)發(fā)展，既要滿足當(dāng)代人的需求，又不危害后代人滿足其需要的能力。對(duì)綠色高性能混凝土的大力研究和應(yīng)用，不僅可以對(duì)混凝土的發(fā)展起重要作用、促進(jìn)建筑節(jié)能進(jìn)程的目的，并為高性能混凝土提供了非常明確的發(fā)展方向。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)建筑基礎(chǔ)建設(shè)的不斷增強(qiáng)，高性能混凝土憑借其優(yōu)良的特性必將成為新世紀(jì)的重要建筑工程材料。通過(guò)上述分析可以看出，高性能混凝土將會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用于建筑工程中，從而取代普通混凝土，并且正符合時(shí)代的潮流向著綠色無(wú)污染材料的方向發(fā)展，憑借其優(yōu)良的特性高性能混凝土必將成為我國(guó)近期混凝土的發(fā)展方向。

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