謝 玉

江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330001

1 前言

上世紀(jì)九十年代初，以美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)為代表發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)流派依據(jù)混凝土發(fā)展的方向，提出了新型混凝土設(shè)計(jì)理念，即考慮到環(huán)境因素以混凝土抗?jié)B性、體積穩(wěn)定性為主要特征的設(shè)計(jì)思路在部分長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境下構(gòu)件得到良好應(yīng)用；考慮到施工因素以高流態(tài)、免振搗自密實(shí)為主要特征的設(shè)計(jì)思路在海峽大橋混凝土工程中得到良好應(yīng)用；考慮到設(shè)計(jì)及施工因素以高強(qiáng)、高流態(tài)混凝土為主要特征的設(shè)計(jì)思路在超輕量超高層建筑得到驗(yàn)證和應(yīng)用等，現(xiàn)代混凝土技術(shù)日新月異的發(fā)展受到了全世界的普遍關(guān)注。而我國(guó)于九十年代末吳中偉院士率先提出了綠色高性能混凝土的全新定義——環(huán)境友好、資源節(jié)約的可持續(xù)發(fā)展理念；清華大學(xué)馮乃謙提出可泵送性能好以滿足施工密實(shí)性、保證坍落度損失以滿足施工過(guò)程的工作性，特別是耐久性是最重要的技術(shù)指標(biāo)等等。隨著各流學(xué)者對(duì)高性能混凝土的研究和應(yīng)用推廣，相信環(huán)保型、高耐久性、可持續(xù)發(fā)展是高性能混凝土推廣使用的主流觀點(diǎn)［1］。

2 高性能混凝土設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)主要依據(jù)工程技術(shù)要求、建筑物結(jié)構(gòu)、施工環(huán)境等設(shè)計(jì)出單方混凝土材料所需不同比例的膠凝材料、粗細(xì)骨料、外加劑和水。其設(shè)計(jì)的基本原則是滿足設(shè)計(jì)所需要的各式強(qiáng)度、使用年限和施工過(guò)程中所需的工作性，同時(shí)兼顧綜合成本的要求。

目前我國(guó)普通混凝土主要以坍落度和抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)依據(jù)，而現(xiàn)代高性能混凝土則是以混凝土耐久性作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)而非以抗壓強(qiáng)度作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，即高性能混凝土不一定是高強(qiáng)混凝土。如水工混凝土、大體積混凝土、各種腐蝕因子條件下的混凝土必須首先考慮如何在惡劣環(huán)境下保證建筑構(gòu)件的使用壽命。國(guó)內(nèi)外各種跨海大橋混凝土設(shè)計(jì)是典型案例。

針對(duì)高性能混凝土的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)配合比主要從以下方面考慮：

2.1 主要原材料

依據(jù)各工程項(xiàng)目的高性能混凝土要求，優(yōu)先選擇合理距離范圍內(nèi)的水泥、砂、石、水四種基本原材料。如在部分工程由于本地區(qū)材料有限，為完全滿足相關(guān)規(guī)范要求而耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行遠(yuǎn)距離采購(gòu)原材料進(jìn)行配置，這種高性能混凝土的配置值得深思；如果就近取材，在滿足規(guī)范的前提下進(jìn)行合理配置是完全可以達(dá)到高性能化的。

2.2 多組分引入

目前普通混凝土中主要以摻加粉煤灰、礦粉等礦物摻合料和高性能減水劑為主要技術(shù)手段，而現(xiàn)代高性能混凝土將大規(guī)模摻加高性能混凝土用礦物外加劑和高性能減水劑為主要技術(shù)手段，兼顧鋼渣、鋰渣、尾礦、建筑垃圾淤泥等工業(yè)和建筑固體廢棄物安全、高效、合理應(yīng)用，即高性能混凝土和固廢協(xié)同化利用。

2.3 極低水膠比

目前普通混凝土通過(guò)各種技術(shù)手段配合比設(shè)計(jì)水膠比一般在0.3-0.6 之間，而現(xiàn)代高性能混凝土為保證混凝土耐久性采取低水膠比設(shè)計(jì)理念，采用低鋁酸三鈣含量水泥、活性超細(xì)粉的引入、合理粒徑與級(jí)配的粗細(xì)集料和高性能化學(xué)外加劑，在混凝土中產(chǎn)生火山灰活性效應(yīng)、微集料密實(shí)堆積效應(yīng)、化學(xué)復(fù)合效應(yīng)等各種技術(shù)手段將設(shè)計(jì)水膠比控制在0.15，達(dá)到高耐久性設(shè)計(jì)目的［2］。

3 存在的問(wèn)題

3.1 裂縫多的問(wèn)題

高性能混凝土裂縫的產(chǎn)生主要以干縮、化學(xué)收縮和自收縮為主要原因，尤其以自收縮為主?；炷粮煽s的主要影響因素為骨料、水灰比、單位水泥漿體含量；大摻量的活性礦物摻合料使得混凝土產(chǎn)生自收縮和化學(xué)收縮，特別是硅灰的引入；由于極低水膠比所導(dǎo)致的混凝土內(nèi)部干燥、大量活性礦物摻合料的引入所產(chǎn)生體積收縮及高自密性導(dǎo)致外界水分無(wú)法進(jìn)入混凝土內(nèi)部等原因加劇了高性能混凝土的自收縮，如何解決各種收縮可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生是高性能混凝土面臨問(wèn)題。

3.2 脆性大的問(wèn)題

從混凝土承受軸向壓荷載作用下的應(yīng)力——應(yīng)變曲線中，峰值后下降曲線段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。高性能混凝土雖然改善了界面過(guò)渡區(qū)，但是其脆性仍然是個(gè)問(wèn)題，在部分高性能混凝土結(jié)構(gòu)中的脆性破壞導(dǎo)致裂縫甚至貫穿粗骨料。高性能混凝土脆性將會(huì)給建筑工程結(jié)構(gòu)，尤其是近些年來(lái)我國(guó)地震加劇地帶建筑物帶來(lái)很大危害。

3.3 高成本問(wèn)題

就目前單從造價(jià)成本而言高性能混凝土高于現(xiàn)有混凝土成本，但綜合考慮，固廢利用、減排增效等長(zhǎng)期發(fā)展角度考慮，混凝土的高性能化是必然結(jié)果。因此如何降低單方高性能混凝土成本是推進(jìn)高性能混凝土廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。依據(jù)新理念、新思維、新技術(shù)，采用先進(jìn)工藝設(shè)備、品控管理、數(shù)字化管控，推進(jìn)工業(yè)和建筑固體廢棄物在高性能混凝土中安全、高效、合理應(yīng)用是降低成本有效方法。

隨著國(guó)家對(duì)工程質(zhì)量和環(huán)境友好的重視，我們相信高性能混凝土將迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期，目前各省市在積極推廣應(yīng)用高性能混凝土，并且已經(jīng)在積極編制相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，相信高性能混凝土的推廣將給工程建筑的各行各業(yè)帶來(lái)里程碑式的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土是當(dāng)今世界使用量最大、面最廣的建筑材料之一，其以耐久性為設(shè)計(jì)目標(biāo)，兼顧強(qiáng)度和工作性，在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面也具有重要意義，是國(guó)內(nèi)外工程界研究的熱點(diǎn)之一。目前我國(guó)各地區(qū)均在推廣使用高性能混凝土，應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)計(jì)，兼顧經(jīng)濟(jì)及環(huán)保，以高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量推廣發(fā)展高性能混凝土。綜合考量，混凝土的高耐久性，安全使用壽命長(zhǎng)，不僅可以大大減少維修維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)高性能混凝土降低能耗和料耗，工業(yè)廢棄物的綜合利用等對(duì)環(huán)境有利，有利于可持續(xù)發(fā)展；在施工角度高性能混凝土操作方便，改善勞動(dòng)條件，加快進(jìn)度，減少模板周轉(zhuǎn)，提高效率；設(shè)計(jì)角度高性能混凝土減小斷面，降低自重，增加使用空間等。因此高性混凝土的廣泛使用是建筑材料科學(xué)工作者應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任，利于國(guó)家工程建設(shè)長(zhǎng)期高質(zhì)量發(fā)展。