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摘要：混凝土正在向高强、高性能和生态化的方向发展，高性能混凝土是混凝土材料的发展中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
方向，其应用前景将越来越广阔。本文概述了高性能混凝土结构的耐久性，分析了高性能混凝土耐久性的主观影响因素和提高耐久性的措施，并对高性能混凝土的应用案例进行介绍。
关键词：高性能混凝土；结构耐久性；应用
Abstract: concrete is developed to the direction of high strength, high performance, and ecology, the high-performance concrete is the development direction of concrete materials, its application prospect will be more and more broad. This article summarizes the < http://baike.baidu.com/view/23579.htm > high performance concrete and the durability of the structure, analyzed the subjective factors affecting the durability of high performance concrete and improve the durability of the measures, and introduces the application of high performance concrete case.
Key words: high performance concrete; The durability of structure; application
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、高性能混凝土结构的耐久性
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。
混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中，明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只划分成两个极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中。且以构造要求为主。混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。
二、高性能混凝土结构耐久性的主观影响因素
（一）材料因素
原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要，如原材料控制不严，会导致某些组份之间发生化学反应，特别是碱骨料反应，对结构耐久性十分不利。另外，原材料中氯离子含量超标，也容易导致钢筋的锈蚀。
（二）施工因素
高性能混凝土的特点是低水胶比、高矿物掺和料、复掺外加剂，这与普通混凝土是不同的。这使得高性能混凝土在施工的质量控制、养护措施都与普通混凝土不同。低水胶比决定于混凝土的粘性变大，在混凝土的运输、浇注、振捣工艺上必须严格控制，有的施工人员为方便施工而掺水，结果强度、耐久性大幅度下降；高矿物掺和料要求混凝土的养护必须到位，普通混凝土早期强度高水化快，对养护不是很敏感，但高性能混凝土则不同，因为掺和料的活性比水泥小得多，对矿粉混凝土，要求潮湿养护14d，而粉煤灰混凝土则要养护21d才能达到预期效果，否则会发生表面掉面、耐磨性差等；复掺外加剂要求混凝土的拌合时间必须要长，外加剂的用量很小，若不保证拌合时间，根本分散不开，均匀性变差，致使外加剂不仅起不到作用，反而使混凝土表面质量下降。
三、混凝土结构耐久性提高措施
（一）原材料的选择
1、水泥的选择
水泥类材料的强度和工程性能是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择应结合工程的实际情况、所处的环境并且需注意水泥品种的具体性能，尽量选择碱含量小、水化热低、干缩性小、耐热性、抗水性、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准，如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此，工程中选择水泥强度的同时，需要考虑其工程性能，有时，其工程性能比强度更重要。
2、集料与掺合料选择
集料的选择应考虑其碱活性、耐蚀性和吸水性,防止碱集料反应造成的危害同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的,在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料硅灰、矿渣、粉煤灰等中含有大量活性SiO2及活性Al2O3,它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化硅酸钙产生二次反应生成强度更高,稳定性更优的低碱性水化硅酸钙,从而达到改善水化胶凝物质的组成,消除游离石灰的目的。适当掺用优质Ⅰ级粉煤灰、磨细矿渣、微硅粉等矿物掺合料或复合矿物掺合料,Ⅰ级粉煤灰和磨细矿渣粉分别应符合GB1596和GB/T18046规定Ⅰ级粉煤灰需水量比不应大于100%,磨细矿渣比表面积应大于450m2/kg。矿物掺合料掺量不超过水泥用量的30%,粉煤灰与磨细矿渣复合使用时,两者之比为1:1。
3、減水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度，且一般混凝土拌和物的坍落度较大,在低水胶比（一般＜0.35）一般的情况下，要使混凝土具有较大的坍落度，就必须使用高效减水剂，且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少混凝土坍落度的损失，在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。此外，由于高性能混凝土水胶比低，水泥颗粒间距小，能进人溶液的离子数量也少，因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。因大部分高性能混凝土施工时采用泵送，故掺减水剂后混凝土拌和物的坍落度损失不能太快太大，否则影响泵送。
4、钢筋
预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。
（二）高性能混凝土的施工
1、搅拌
混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量,称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计):胶凝材料(水泥、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土,采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时,必须采取有效措施控制原材料温度,以保证混凝土的入模温度满足规定。
2、浇筑。
(1)混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土的入模温度一般宜控制在5～30℃(2)混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m当大于2m时,应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土,保证混凝土不出现分层离析现象。（3）混凝土的澆筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。（4）新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15℃。
3、振捣
振捣是浇筑混凝土的关键工序,它直接关系到混凝土的成品质量。在适宜混凝土入模温度的前提下,确保混凝土保护层的厚度及钢筋位置的准确性;根据混凝土的标号,选取合理的振捣时间、振捣工具、振捣方式和顺序。
4、养护
养护是混凝土正常硬化并产生足够强度的必要条件。在浇筑完成后12h内立即采取合理养护措施,控制混凝土表面裂缝;且浇水养护不得少于7d,有特殊要求的须参照有关规范。气温过低时,须采用保温措施。对不同水泥品种、外加剂、掺料、龄期的混凝土,合理地选用潮湿养护、水养护和养护剂养护方法,以取得良好的养护效果。
5、防止混凝土的冻融破坏。
混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4％-8％，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W／C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。
四、高性能混凝土的应用
（一）商住楼
某商住楼，基础平面尺寸32m*40m，厚度1.5m，局部达到3.0m，设计混凝土强度C50，抗渗等级S8，属于大体积混凝土。混凝土配合比设计时不仅要考虑混凝土强度，而且需要考虑大体积混凝土的水化热和抗渗性能。混凝土所用水泥强度等级高，水泥用量大会造成水泥水化块并释放大量水化热，混凝土浇筑厚度大，浇筑速度快，会使水化热散失较慢而蓄积，混凝土中心温度会越来越高形成于混凝土表面温差较大产生裂缝。为达到设计强度和降低混凝土水化热，选用高标号水泥和与水泥相容性较好的复合高效减水剂，在保证混凝土水胶比的前提下，降低混凝土用水量和水泥用量，同时掺入矿物掺和料取代部分水泥用量，掺入矿物料后减少了水泥用量，而水胶比不变或减小，提高了混凝土的和易性，降低了混凝土的水化热，保证了混凝土强度和抗渗性能。
（二）苏通大桥桥塔
苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州(常熟)市之间，西距江阴大桥82公里，东距长江入海口108公里，是交通部规划的国家高速公路沈阳至海口通道和江苏省公路主骨架的重要组成部分。苏通大桥工程规模浩大，其主跨跨径达到1088米，是世界最大跨径的斜拉桥；其主塔高达300.4米，为世界最高的桥塔。为解决主塔混凝土的浇筑问题，指挥部专门成立课题研究组。科研组经过多次试验，最终采用添加高效减水剂和掺加优质粉煤灰的方法大大提高了混凝土的可泵性，使主塔顺利浇筑完成。
结束语
在高性能混凝土耐久性研究方面，应重视原材料的添加，重视施工技术对混凝耐久性的影响，提高施工质量，特别是现场搅拌时对高性能混凝土配合比的控制，并且控制振捣，使高性能混凝土达到足够密实的程度。同时，扩大高性能混凝土的耐久性在桥梁、铁路、公路等行业的研究应用。
参考文献
[1] 《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006).
[2] 廉慧珍.对高性能混凝土十年来推广应用的反思[J].混凝土,2003,(7).
[3] 吴中伟.高性能砼-绿色砼[J].水泥工程,2000,(2).
[4] 冯乃谦.高性能混凝土的发展与应用[J].施工技术,2003,32(4).
[5]吴中伟.高性能混凝土及其矿物细掺料[J].建筑技术,2012(13).
[6]魏涛.浅谈高性能混凝土耐久性的特点及应用[J].公路科技，2012（05）.
方向，其应用前景将越来越广阔。本文概述了高性能混凝土结构的耐久性，分析了高性能混凝土耐久性的主观影响因素和提高耐久性的措施，并对高性能混凝土的应用案例进行介绍。
关键词：高性能混凝土；结构耐久性；应用
Abstract: concrete is developed to the direction of high strength, high performance, and ecology, the high-performance concrete is the development direction of concrete materials, its application prospect will be more and more broad. This article summarizes the < http://baike.baidu.com/view/23579.htm > high performance concrete and the durability of the structure, analyzed the subjective factors affecting the durability of high performance concrete and improve the durability of the measures, and introduces the application of high performance concrete case.
Key words: high performance concrete; The durability of structure; application
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、高性能混凝土结构的耐久性
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。
混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中，明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只划分成两个极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中。且以构造要求为主。混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。
二、高性能混凝土结构耐久性的主观影响因素
（一）材料因素
原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要，如原材料控制不严，会导致某些组份之间发生化学反应，特别是碱骨料反应，对结构耐久性十分不利。另外，原材料中氯离子含量超标，也容易导致钢筋的锈蚀。
（二）施工因素
高性能混凝土的特点是低水胶比、高矿物掺和料、复掺外加剂，这与普通混凝土是不同的。这使得高性能混凝土在施工的质量控制、养护措施都与普通混凝土不同。低水胶比决定于混凝土的粘性变大，在混凝土的运输、浇注、振捣工艺上必须严格控制，有的施工人员为方便施工而掺水，结果强度、耐久性大幅度下降；高矿物掺和料要求混凝土的养护必须到位，普通混凝土早期强度高水化快，对养护不是很敏感，但高性能混凝土则不同，因为掺和料的活性比水泥小得多，对矿粉混凝土，要求潮湿养护14d，而粉煤灰混凝土则要养护21d才能达到预期效果，否则会发生表面掉面、耐磨性差等；复掺外加剂要求混凝土的拌合时间必须要长，外加剂的用量很小，若不保证拌合时间，根本分散不开，均匀性变差，致使外加剂不仅起不到作用，反而使混凝土表面质量下降。
三、混凝土结构耐久性提高措施
（一）原材料的选择
1、水泥的选择
水泥类材料的强度和工程性能是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择应结合工程的实际情况、所处的环境并且需注意水泥品种的具体性能，尽量选择碱含量小、水化热低、干缩性小、耐热性、抗水性、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准，如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此，工程中选择水泥强度的同时，需要考虑其工程性能，有时，其工程性能比强度更重要。
2、集料与掺合料选择
集料的选择应考虑其碱活性、耐蚀性和吸水性,防止碱集料反应造成的危害同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的,在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料硅灰、矿渣、粉煤灰等中含有大量活性SiO2及活性Al2O3,它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化硅酸钙产生二次反应生成强度更高,稳定性更优的低碱性水化硅酸钙,从而达到改善水化胶凝物质的组成,消除游离石灰的目的。适当掺用优质Ⅰ级粉煤灰、磨细矿渣、微硅粉等矿物掺合料或复合矿物掺合料,Ⅰ级粉煤灰和磨细矿渣粉分别应符合GB1596和GB/T18046规定Ⅰ级粉煤灰需水量比不应大于100%,磨细矿渣比表面积应大于450m2/kg。矿物掺合料掺量不超过水泥用量的30%,粉煤灰与磨细矿渣复合使用时,两者之比为1:1。
3、減水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度，且一般混凝土拌和物的坍落度较大,在低水胶比（一般＜0.35）一般的情况下，要使混凝土具有较大的坍落度，就必须使用高效减水剂，且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少混凝土坍落度的损失，在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。此外，由于高性能混凝土水胶比低，水泥颗粒间距小，能进人溶液的离子数量也少，因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。因大部分高性能混凝土施工时采用泵送，故掺减水剂后混凝土拌和物的坍落度损失不能太快太大，否则影响泵送。
4、钢筋
预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。
（二）高性能混凝土的施工
1、搅拌
混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量,称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计):胶凝材料(水泥、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土,采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时,必须采取有效措施控制原材料温度,以保证混凝土的入模温度满足规定。
2、浇筑。
(1)混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土的入模温度一般宜控制在5～30℃(2)混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m当大于2m时,应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土,保证混凝土不出现分层离析现象。（3）混凝土的澆筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。（4）新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15℃。
3、振捣
振捣是浇筑混凝土的关键工序,它直接关系到混凝土的成品质量。在适宜混凝土入模温度的前提下,确保混凝土保护层的厚度及钢筋位置的准确性;根据混凝土的标号,选取合理的振捣时间、振捣工具、振捣方式和顺序。
4、养护
养护是混凝土正常硬化并产生足够强度的必要条件。在浇筑完成后12h内立即采取合理养护措施,控制混凝土表面裂缝;且浇水养护不得少于7d,有特殊要求的须参照有关规范。气温过低时,须采用保温措施。对不同水泥品种、外加剂、掺料、龄期的混凝土,合理地选用潮湿养护、水养护和养护剂养护方法,以取得良好的养护效果。
5、防止混凝土的冻融破坏。
混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4％-8％，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W／C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。
四、高性能混凝土的应用
（一）商住楼
某商住楼，基础平面尺寸32m*40m，厚度1.5m，局部达到3.0m，设计混凝土强度C50，抗渗等级S8，属于大体积混凝土。混凝土配合比设计时不仅要考虑混凝土强度，而且需要考虑大体积混凝土的水化热和抗渗性能。混凝土所用水泥强度等级高，水泥用量大会造成水泥水化块并释放大量水化热，混凝土浇筑厚度大，浇筑速度快，会使水化热散失较慢而蓄积，混凝土中心温度会越来越高形成于混凝土表面温差较大产生裂缝。为达到设计强度和降低混凝土水化热，选用高标号水泥和与水泥相容性较好的复合高效减水剂，在保证混凝土水胶比的前提下，降低混凝土用水量和水泥用量，同时掺入矿物掺和料取代部分水泥用量，掺入矿物料后减少了水泥用量，而水胶比不变或减小，提高了混凝土的和易性，降低了混凝土的水化热，保证了混凝土强度和抗渗性能。
（二）苏通大桥桥塔
苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州(常熟)市之间，西距江阴大桥82公里，东距长江入海口108公里，是交通部规划的国家高速公路沈阳至海口通道和江苏省公路主骨架的重要组成部分。苏通大桥工程规模浩大，其主跨跨径达到1088米，是世界最大跨径的斜拉桥；其主塔高达300.4米，为世界最高的桥塔。为解决主塔混凝土的浇筑问题，指挥部专门成立课题研究组。科研组经过多次试验，最终采用添加高效减水剂和掺加优质粉煤灰的方法大大提高了混凝土的可泵性，使主塔顺利浇筑完成。
结束语
在高性能混凝土耐久性研究方面，应重视原材料的添加，重视施工技术对混凝耐久性的影响，提高施工质量，特别是现场搅拌时对高性能混凝土配合比的控制，并且控制振捣，使高性能混凝土达到足够密实的程度。同时，扩大高性能混凝土的耐久性在桥梁、铁路、公路等行业的研究应用。
参考文献
[1] 《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006).
[2] 廉慧珍.对高性能混凝土十年来推广应用的反思[J].混凝土,2003,(7).
[3] 吴中伟.高性能砼-绿色砼[J].水泥工程,2000,(2).
[4] 冯乃谦.高性能混凝土的发展与应用[J].施工技术,2003,32(4).
[5]吴中伟.高性能混凝土及其矿物细掺料[J].建筑技术,2012(13).
[6]魏涛.浅谈高性能混凝土耐久性的特点及应用[J].公路科技，2012（05）.