论文部分内容阅读
【摘 要】阐述了国内外学者对高性能混凝土的认识与定义 ，并详细介绍了高性能混凝土的国内外的研究与发展现状，同时，还针对高性能混凝土研究与发展中的一些问题进行了探讨。
【关键词】高性能混凝土；定义；耐久性
1.高性能混凝土的定义与性能
高性能混凝土最核心内容是优异的耐久性，也就是说高性能混凝土首先应具备高耐久性，同时兼有良好的工作性和适宜的强度。此处“适宜的强度”并非指高强度，而是指满足工程设计及使用要求的具有足够可靠度的强度，即高性能混凝土未必要求很高的强度指标。高性能混凝土因其优异的综合性能必将逐步取代过去的普通混凝土，可以预想，21世纪将成为高性能混凝土的时代。
2.高性能混凝土研究的由来
全世界每年混凝土用量达到90亿吨，规模之大、耗资之巨、应用之广，作为现代工程主要材料的地位依然不被撼动。混凝土用于工程结构至今已有150多年历史了，纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线 长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。
3.高性能混凝土的研究开发现状
3.1对高性能混凝土耐久性研究现状
普通混凝土耐久性已经有了沿用已久的试验方法，例如用抗水渗透性试验来评价混凝土抵抗外部介质侵入的能力，用抗冻融性试验（也简称抗冻性）和抗干湿循环性试验来评价混凝土抵抗物理作用劣化的能力，用抗碳化性试验来评价混凝土抵抗钢筋锈蚀的能力。但是，普通混凝土的这些耐久性试验方法均是单因素试验，即每种试验方法均是在单一破坏作用为主的情况下进行耐久性评价，这与混凝土工程实际所处环境条件差异太大，混凝土工程实际使用过程中总是处于多种破坏因素共同作用的状态（如冻融、干湿、离子渗透等作用共同存在）；而且，普通混凝土耐久性试验方法往往不能有效地测试出高性能混凝土的耐久性。
3.2对高性能混凝土低用水量的技术途径
3.2.1掺用高效减水剂
高效减水剂是高性能混凝土必不可少的组成材料，其有效组分的适宜掺量为胶凝材料总量的1% 以下，并应控制引气量。合适的高效减水剂有：（1）磺化三聚氰胺甲醛树脂高效减水剂。该品种减水剂减水分散能力强，引气量低，早强和增强效果明显，产品性能随合成工艺的不同而有所不同。（2）高浓型高聚合度萘系高效减水剂。低聚合度的萘系减水剂，引气量大，不宜用于高性能混凝土。（3）改性木质素磺酸盐高效减水剂；（4）复合高效减水剂，包括缓凝高效减水剂。为使混凝土用水量达到140～170kg/m3，外加剂减水率不得小于25～30%。
3.2.2掺用活性磨细材料
活性磨细材料又称矿物外加剂，用于高性能混凝土具有显著的优越性，和高效减水剂共同使用，既可减少混凝土用水量（矿物外加剂具有一定的减水分散作用），又可节省水泥，降低混凝土成本，提高混凝土性能。
3.2.3严格选材
与普通混凝土相比，高性能混凝土的石子最大粒径通常小于25mm（C50混凝土石子最大粒径可放宽到31.5mm）；砂的细度模数宜为2.6～3.0[1]；磨细矿渣细度应在4000cm2/g 以上，或选用Ⅰ，Ⅱ级粉煤灰。在实际应用中应将重点放在砂石原材料的选用上，因为往往施工单位不能保证石子具有连续级配，砂的细度模数有时达不到2.6。对于前者，可用两种或两种以上石子配合使用来加以解决，而对于后者，应尽量满足要求，以使砂石最小混合空隙率在20～22%之间。
作者曾做过这样一个试验：用ISO法测定的P.Ⅱ42.5级硅酸盐水泥，5～16mm及16～31.5mm 碎石，FM等于2.8砂，Ⅰ级粉煤灰，SM高效减水剂（掺量为胶凝材料的0.6%），配制C50混凝土。当单独使用16～31.5mm石子时，混凝土配合比为：C+FA480kg/m3，砂kg/m3，石子1150kg/m3，水167kg/m3。当用两种石子混合使用时，混凝土配合比为：C+FA400kg/m3，砂756kg/m3，5～16mm石子397kg/m3，16～31.5mm石子737kg/m3，水160kg/m3。试验结果表明，砂石及其配合，对混凝土配合比影响较大。
4.高性能混凝土发展现状
近年来，我国高强混凝土与高性能混凝土的研究、应用在有限的经费支持下发展也较快。清华大学于1992年开始进行有关高性能混凝土的研究，并得到各部门的重视与支持，1994年～1997年由国家自然科学基金委员会、国家建设部、国家铁道部及国家建材局联合资助一项国家自然科学基金重点项目“高强与高性能混凝土材料的结构与力学性态研究”，项目由清华大学主持，有铁道科学研究院、中国建材科学研究院、原重庆建筑大学、东南大学共同承担，成果卓著。近年来，我国许多重大工程中都不同程度应用了高性能混凝土。
5.高性能混凝土发展中所面临的问题
5.1能不能对高性能混凝土下一个完整的定义
自从美国提出高性能混凝土这一概念近10年来，如终没有一个统一的或者标准的定义。目前，不同的学者和技术人员，从混凝土性能的不同方面，给出了关于高性能混凝土的不同描述，因此，很难给高性能混凝土一个全面、准确、完整的定义。
5.2如何选择和使用矿物细掺料
矿物细掺料的使用是火山灰材料→石灰胶凝材料→硅酸盐水泥→混合材料水泥→高性能混凝土的组分这样一个否定之否定的发展过程。矿物细掺料不仅有利于水化作用，提高强度、密实度和施工性，增加粒子堆积密度，减小孔隙率，改善孔结构，而且对抵抗侵蚀和延缓性能的劣化等都有较大作用.为保证矿物细掺料的稳定性，如何准确而全面地评定矿物细掺料的活性？如何科学地分类？如何根据各自的优缺点进行复合，以取长补短，充分发挥其有利作用？还需进一步研究。
5.3如何使用高效减水剂
目前主要在配制混凝土时掺入，其中与拌合水同時加入的方法效果最差，国外多采用液体高效减水剂后掺法，可提高减水率，减少混凝土坍落度损失。但最有效的方法是在生产水泥时与水泥共同粉磨，则高效减水剂的品种和掺量对水泥性能的影响规律如何？水泥检验标准如何与之相适应？ 如何使用以便更好的发挥其效率，还有很多工作要做。
5.4高性能混凝土的开裂问题
高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普了。但是，近年来在国内外却发生较多“高性能混凝土”结构开裂，尤其是高强度的高性能泥凝土，混凝土早期收缩较大，易造成混凝土的早期开裂，使渗透性降低，严重危害混凝土的耐久性。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺人大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。
6.结语
随着社会的改革开放，世界日新月异的变化，高性能混凝土的发展会加快步伐适应社会的快速变化。能更好的为人民的起居服务。 [科]
【参考文献】
[1]冯乃廉.高强混凝土的技术现状、途径与对策[J].混凝土与水泥制品，1952（5）：10-16.
【关键词】高性能混凝土；定义；耐久性
1.高性能混凝土的定义与性能
高性能混凝土最核心内容是优异的耐久性，也就是说高性能混凝土首先应具备高耐久性，同时兼有良好的工作性和适宜的强度。此处“适宜的强度”并非指高强度，而是指满足工程设计及使用要求的具有足够可靠度的强度，即高性能混凝土未必要求很高的强度指标。高性能混凝土因其优异的综合性能必将逐步取代过去的普通混凝土，可以预想，21世纪将成为高性能混凝土的时代。
2.高性能混凝土研究的由来
全世界每年混凝土用量达到90亿吨，规模之大、耗资之巨、应用之广，作为现代工程主要材料的地位依然不被撼动。混凝土用于工程结构至今已有150多年历史了，纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线 长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。
3.高性能混凝土的研究开发现状
3.1对高性能混凝土耐久性研究现状
普通混凝土耐久性已经有了沿用已久的试验方法，例如用抗水渗透性试验来评价混凝土抵抗外部介质侵入的能力，用抗冻融性试验（也简称抗冻性）和抗干湿循环性试验来评价混凝土抵抗物理作用劣化的能力，用抗碳化性试验来评价混凝土抵抗钢筋锈蚀的能力。但是，普通混凝土的这些耐久性试验方法均是单因素试验，即每种试验方法均是在单一破坏作用为主的情况下进行耐久性评价，这与混凝土工程实际所处环境条件差异太大，混凝土工程实际使用过程中总是处于多种破坏因素共同作用的状态（如冻融、干湿、离子渗透等作用共同存在）；而且，普通混凝土耐久性试验方法往往不能有效地测试出高性能混凝土的耐久性。
3.2对高性能混凝土低用水量的技术途径
3.2.1掺用高效减水剂
高效减水剂是高性能混凝土必不可少的组成材料，其有效组分的适宜掺量为胶凝材料总量的1% 以下，并应控制引气量。合适的高效减水剂有：（1）磺化三聚氰胺甲醛树脂高效减水剂。该品种减水剂减水分散能力强，引气量低，早强和增强效果明显，产品性能随合成工艺的不同而有所不同。（2）高浓型高聚合度萘系高效减水剂。低聚合度的萘系减水剂，引气量大，不宜用于高性能混凝土。（3）改性木质素磺酸盐高效减水剂；（4）复合高效减水剂，包括缓凝高效减水剂。为使混凝土用水量达到140～170kg/m3，外加剂减水率不得小于25～30%。
3.2.2掺用活性磨细材料
活性磨细材料又称矿物外加剂，用于高性能混凝土具有显著的优越性，和高效减水剂共同使用，既可减少混凝土用水量（矿物外加剂具有一定的减水分散作用），又可节省水泥，降低混凝土成本，提高混凝土性能。
3.2.3严格选材
与普通混凝土相比，高性能混凝土的石子最大粒径通常小于25mm（C50混凝土石子最大粒径可放宽到31.5mm）；砂的细度模数宜为2.6～3.0[1]；磨细矿渣细度应在4000cm2/g 以上，或选用Ⅰ，Ⅱ级粉煤灰。在实际应用中应将重点放在砂石原材料的选用上，因为往往施工单位不能保证石子具有连续级配，砂的细度模数有时达不到2.6。对于前者，可用两种或两种以上石子配合使用来加以解决，而对于后者，应尽量满足要求，以使砂石最小混合空隙率在20～22%之间。
作者曾做过这样一个试验：用ISO法测定的P.Ⅱ42.5级硅酸盐水泥，5～16mm及16～31.5mm 碎石，FM等于2.8砂，Ⅰ级粉煤灰，SM高效减水剂（掺量为胶凝材料的0.6%），配制C50混凝土。当单独使用16～31.5mm石子时，混凝土配合比为：C+FA480kg/m3，砂kg/m3，石子1150kg/m3，水167kg/m3。当用两种石子混合使用时，混凝土配合比为：C+FA400kg/m3，砂756kg/m3，5～16mm石子397kg/m3，16～31.5mm石子737kg/m3，水160kg/m3。试验结果表明，砂石及其配合，对混凝土配合比影响较大。
4.高性能混凝土发展现状
近年来，我国高强混凝土与高性能混凝土的研究、应用在有限的经费支持下发展也较快。清华大学于1992年开始进行有关高性能混凝土的研究，并得到各部门的重视与支持，1994年～1997年由国家自然科学基金委员会、国家建设部、国家铁道部及国家建材局联合资助一项国家自然科学基金重点项目“高强与高性能混凝土材料的结构与力学性态研究”，项目由清华大学主持，有铁道科学研究院、中国建材科学研究院、原重庆建筑大学、东南大学共同承担，成果卓著。近年来，我国许多重大工程中都不同程度应用了高性能混凝土。
5.高性能混凝土发展中所面临的问题
5.1能不能对高性能混凝土下一个完整的定义
自从美国提出高性能混凝土这一概念近10年来，如终没有一个统一的或者标准的定义。目前，不同的学者和技术人员，从混凝土性能的不同方面，给出了关于高性能混凝土的不同描述，因此，很难给高性能混凝土一个全面、准确、完整的定义。
5.2如何选择和使用矿物细掺料
矿物细掺料的使用是火山灰材料→石灰胶凝材料→硅酸盐水泥→混合材料水泥→高性能混凝土的组分这样一个否定之否定的发展过程。矿物细掺料不仅有利于水化作用，提高强度、密实度和施工性，增加粒子堆积密度，减小孔隙率，改善孔结构，而且对抵抗侵蚀和延缓性能的劣化等都有较大作用.为保证矿物细掺料的稳定性，如何准确而全面地评定矿物细掺料的活性？如何科学地分类？如何根据各自的优缺点进行复合，以取长补短，充分发挥其有利作用？还需进一步研究。
5.3如何使用高效减水剂
目前主要在配制混凝土时掺入，其中与拌合水同時加入的方法效果最差，国外多采用液体高效减水剂后掺法，可提高减水率，减少混凝土坍落度损失。但最有效的方法是在生产水泥时与水泥共同粉磨，则高效减水剂的品种和掺量对水泥性能的影响规律如何？水泥检验标准如何与之相适应？ 如何使用以便更好的发挥其效率，还有很多工作要做。
5.4高性能混凝土的开裂问题
高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普了。但是，近年来在国内外却发生较多“高性能混凝土”结构开裂，尤其是高强度的高性能泥凝土，混凝土早期收缩较大，易造成混凝土的早期开裂，使渗透性降低，严重危害混凝土的耐久性。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺人大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。
6.结语
随着社会的改革开放，世界日新月异的变化，高性能混凝土的发展会加快步伐适应社会的快速变化。能更好的为人民的起居服务。 [科]
【参考文献】
[1]冯乃廉.高强混凝土的技术现状、途径与对策[J].混凝土与水泥制品，1952（5）：10-16.