杜正偉 梁韻婕 鄭義文 吳文濤

1 引言

高強(qiáng)混凝土最早歐美等發(fā)達(dá)國家被發(fā)明和應(yīng)用，60年代得到了國外一些公司的推廣應(yīng)用，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)基本可以實現(xiàn)高強(qiáng)混凝土的普遍生產(chǎn)和施工應(yīng)用，如道路，房建，港口，橋梁等工程建設(shè)之中。我國高強(qiáng)混凝土的技術(shù)發(fā)展較晚，雖然落后于發(fā)達(dá)國家，但近些年來我國的高強(qiáng)混凝土技術(shù)研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，如對高強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能等基本性能的研究比較充分，并且一些工程中已經(jīng)用到了高強(qiáng)混凝土。然而對于我國的高強(qiáng)混凝土的研究和應(yīng)用依然需要不斷進(jìn)行，以實現(xiàn)高強(qiáng)混凝土的改進(jìn)和創(chuàng)新，不斷擴(kuò)大應(yīng)用，同時保證高強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量。

2 高強(qiáng)混凝土定義和特點

2.1 高強(qiáng)混凝土的定義

傳統(tǒng)混凝土是通過水泥、砂、石子經(jīng)水按照一定比例拌合而成，具有良好的澆筑和使用性能。而高強(qiáng)混凝土是在傳統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上，通過在原材料拌制時，添加高強(qiáng)減水劑或者其他具有活性的摻料，在進(jìn)行混凝土的拌合，形成的高強(qiáng)混凝土通常具有很高的強(qiáng)度和耐久性能，比傳統(tǒng)混凝土的工作性能更好。

2.2 高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)特點

（1）強(qiáng)度高。高強(qiáng)混凝土的最顯著的特點就是其強(qiáng)度比普通混凝土明顯更高，而高強(qiáng)度意味著其承載能力更強(qiáng)，因而在相同的設(shè)計荷載作用下可以實現(xiàn)更小的截面設(shè)計，對于減輕混凝土構(gòu)件的自重也具有明顯的優(yōu)勢。此外在高層建筑中，由于高強(qiáng)混凝土的這種特點，也經(jīng)常會被使用，以實現(xiàn)高承載力、高性能、低重量的設(shè)計要求。

（2）流動性高、早強(qiáng)性好。高強(qiáng)混凝土除了其最終的強(qiáng)度高以外，其早期強(qiáng)度相比于傳統(tǒng)混凝土也更高，這一特點的原因是在高強(qiáng)混凝土拌制時，摻入了高強(qiáng)減水劑，從而使得混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部發(fā)生了一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，從而提高了高強(qiáng)混凝土的早期強(qiáng)度。因此利用高強(qiáng)混凝土的早強(qiáng)性，可以更快的澆筑混凝土，保證施工周期縮短，降低施工成本。

（3）良好的耐久性能。高強(qiáng)混凝土由于其結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實，通過不同的材料配比可以實現(xiàn)更強(qiáng)的抗侵蝕性能，從而大大提高混凝土的耐久性能。然而高強(qiáng)混凝土由于十分密實，因而通常呈現(xiàn)更大的脆性，所以在實際施工中，既要考慮強(qiáng)度和耐久性能，又要結(jié)合其脆性進(jìn)行全面的設(shè)計，考慮各種因素對高強(qiáng)混凝土的影響，不能片面的進(jìn)行分析。

3 高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 國外高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用概況

在國外，高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用較早，其施工技術(shù)也比較成熟。美國的高強(qiáng)混凝土建筑相對其他國家應(yīng)用的更早，尤其是在芝加哥，與20世紀(jì)70年代，大量的高層建筑被興建起來，其中大部分的建筑結(jié)構(gòu)采用了高強(qiáng)混凝土作為建筑的基本材料。在加拿大，高強(qiáng)混凝土也得到了應(yīng)用，如多倫多市的一幢56層大樓應(yīng)用了高強(qiáng)混凝土，Sherbrooke市60m跨的人行橋的混凝土抗壓強(qiáng)度為350MPa，其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)混凝土。日本在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)實現(xiàn)了混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到100MPa的突破，但由于日本特殊的抗震和延性要求，規(guī)定所使用的混凝土強(qiáng)度等級不宜超過60MPa。在法國的Catenom核電站，其中使用的2000根高強(qiáng)鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁抗壓強(qiáng)度也達(dá)到了250MPa。馬來西亞的吉隆坡石油大廈采用了高強(qiáng)混凝土建筑結(jié)構(gòu)，使其成為了當(dāng)時世界第二高的建筑物。在德國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，混凝土的標(biāo)號達(dá)到了C11，是當(dāng)前世界范圍內(nèi)強(qiáng)度等級最高的。挪威僅次于德國，其規(guī)范中的混凝土最高強(qiáng)度設(shè)計等級為C105。

3.2 國內(nèi)高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用概況

目前我國高強(qiáng)混凝土已經(jīng)得到了越來越多的利用，尤其是在超高層建筑中。我國最早應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的建筑為1977年建成的毛主席紀(jì)念堂，其全部混凝土構(gòu)件均采用60MPa的高強(qiáng)混凝土。近些年來由于我國對于高強(qiáng)混凝土的研究逐漸深入和高強(qiáng)減水劑的研發(fā)和生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了高強(qiáng)混凝土在實際工程中的應(yīng)用。然而在我國高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用尚不廣泛，主要集中在發(fā)達(dá)城市的高層建筑、大跨橋梁和海上建筑中。在我國的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用中C50以上的高強(qiáng)及C80以上超高強(qiáng)高性能混凝土僅在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市或地區(qū)的推廣應(yīng)用較為普及，其中最高混凝土強(qiáng)度等級在實際工程中達(dá)到了C130。

4 高強(qiáng)混凝土的發(fā)展趨勢

4.1 實現(xiàn)高性能化是一項系統(tǒng)工程

高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用是為了實現(xiàn)傳統(tǒng)混凝土不具備的各項性能，如高耐久性、良好的工作性、各種力學(xué)性能、適用性、良好的體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性等。當(dāng)前在國內(nèi)高校和研究機(jī)構(gòu)的試驗室中，已經(jīng)可以配制出各種高強(qiáng)度、高性能的混凝土試件。然而推廣到實際工程當(dāng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，甚至不如普通的混凝土。因此在這一方面需要提高重視程度，既將混凝土的研發(fā)和設(shè)計與實際生產(chǎn)結(jié)合，從設(shè)計、生產(chǎn)到施工管理需要進(jìn)行整個流程的協(xié)調(diào)和把控，確保高強(qiáng)混凝土在實際應(yīng)用時的系統(tǒng)性，充分發(fā)揮其優(yōu)良的性能。

4.2 “綠色低碳”的發(fā)展模式

高效節(jié)能綠色低碳，不僅是建筑業(yè)的發(fā)展要求，更是全世界共同追求的目標(biāo)，因此在高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用中，也要體現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的環(huán)保理念，如可以在高強(qiáng)混凝土的設(shè)計和施工中，通過外摻劑采用更少的水泥，更多的利用工業(yè)廢料以實現(xiàn)混凝土行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

4.3 建立科學(xué)的配合比設(shè)計方法

傳統(tǒng)的配合比設(shè)計是基于普通混凝土進(jìn)行的，然而高強(qiáng)混凝土不同于普通混凝土，因此在配合比的設(shè)計中，需要進(jìn)行科學(xué)合理的研究，以實現(xiàn)更適合高強(qiáng)混凝土的混凝土配合比設(shè)計，滿足其在拌制、運(yùn)輸、施工、使用各個階段中的性能要求，建立起更為科學(xué)的高強(qiáng)混凝土發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。

4.4 高強(qiáng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)化研究

現(xiàn)階段我國的混凝土設(shè)計規(guī)范中的內(nèi)容，大多是基于普通混凝土的，因此對高強(qiáng)混凝土的設(shè)計規(guī)范需要根據(jù)國內(nèi)外的大量研究成果，進(jìn)行總結(jié)和歸納，實現(xiàn)高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)的規(guī)范化。修訂和完善混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對于高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用和推廣具有十分重要的意義。

5 結(jié)語

隨著我國建筑土木行業(yè)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)混凝土越來越難以適應(yīng)更高的設(shè)計要求，因此高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了新的動力，由于我國高強(qiáng)混凝土的研究起步較晚，因此需要對高強(qiáng)混凝土進(jìn)行大量的研究和推廣，并且歸納總結(jié)現(xiàn)有研究成果，將其寫入設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，以更好的指導(dǎo)高強(qiáng)混凝土的實際施工應(yīng)用。