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天津市发展散装水泥管理中心 300070
摘要：本文阐述了高性能混凝土产生的背景和优越的性能，介绍了高性能混凝目前的研究现状以及存在的问题，并对高性能混凝土的发展前景进行了展望。
关键词：高性能混凝土；研究现状；发展前景
高性能混凝土（High Performance Concrete，简写为HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土。至今，高性能混凝土已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
一、高性能混凝土产生的背景
传统的混凝土已有近200年的历史，是近代使用最广的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。近百年来，随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长[1]。
混凝土作为用量最大的人造石，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源，由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。实践证明绿色混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题，是保护生态环境，实现零污染最为有效的途径[2]。
因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，更多地利用各种工业废渣作为其原材料；充分考虑废弃混凝土的再生利用。未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。因此，对高性能混凝土需要进一步的研究。
二、高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
1.耐久性。高效减水剂和矿物質超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。
2.工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。
3.力学性能。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。
4.经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间。
三、高性能混凝土的研究现状
高性能混凝土目前的研究主要集中在以下几个方面：
1.对高性能混凝土原材料的选择及研制。
对于水泥，目前尚采用以往的常规传统水泥制备高性能混凝土，但为了与外加剂相容性良好，多采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且C3A含量应降低。随着对高性能混凝土性能要求的不断提高，世界各国正致力于研制生产新型高性能水泥，如球状水泥、调粒水泥、活化水泥等一些新型水泥研制成功，比普通水泥具有优越的物理力学性能，可使混凝土具有良好的工作性和耐久性，并且符合高性能混凝土的需要。
高性能混凝土离不开外加剂和矿物掺合料，为此，世界各国也大力研究开发了高性能外加剂及优质矿物掺合料。如萘系、多羧酸系、三聚氰胺系及氨基磺酸系等系列高效减水剂，AE型引气剂等。这些外加剂的出现使高性能混凝土高工作性、高耐久性的实现成为可能。矿物掺合料也是高性能混凝土不可缺少的组分，目前已出现了专门用以制备高性能混凝土的高效优质复合型矿物掺合料。
此外，各国对制备高性能混凝土所需的粗、细骨料要求也逐步规范化、标准化，同时也出现了用轻骨料配制的高性能轻混凝土。
2.高性能混凝土配合比设计的研究。
高性能混凝土设计目标首先是高耐久性，并兼顾工作性与强度。为此，世界各国学者均提出了各自的有关高性能混凝土配合比设计方法。高性能混凝土对原材料质量及配合比参数变化都较敏感，故配合比计算的精确度要求较高，为此，世界各国学者研究了高性能混凝土配合比设计的计算机化.
3.有关高性能混凝土性能及评价方法的研究。
高性能混凝土具有优于普通混凝土的高工作性、高耐久性及良好的力学性能。这些高性能若仍采用传统的普通混凝土性能评价方法，显然是不合适的。各国学者针对这一问题进行了广泛的研究。对高性能混凝土的高流动性评价，各国学者在流变学研究的基础上，提出了多种评价方法，如V形漏斗试验、环贯入试验、圆筒贯入试验、充填性试验等方法。
四、高性能混凝土发展和应用中所面临的问题
在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题，在高性能混凝土的原材料方面，我国水泥质量不稳定，离散性大；在骨料方面，粗骨料质量低劣，含泥量大，级配较差，细骨料细度模数不合要求；在外加剂和外掺料的选择上，尚缺乏充分的适用性的研究。在高性能混凝土的施工过程中，施工人员的技术水平有限，养护措施不到位，使HPC的密实性和质量不稳定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸发与凝聚而产生的收缩，使混凝土表面产生裂缝，这对HPC的抗碳化、抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的；在高性能混凝土的设计方面，由于高性能混凝土的后期强度增长不及普通混凝土，而且脆性大，需要特别注意。
五、高性能混凝土的发展前景
吴中伟[3]等提出了绿色混凝土的概念，在高性能混凝土的基础上增加了三个含义：1、节约资源、能源；2、不破坏环境，更有利于环境；3、可持续发展，既要满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。随着高性能混凝土的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土，具有普通混凝土无法比拟的优良性能，对混凝土的发展将起重要作用，并为高性能混凝土的发展指明了非常明确的方向。
参考文献：
[1]廉慧珍，阎培渝.21世纪的混凝土及其面临的几个问题
[2]张射墟，黄祖华.生态水泥的特性与应用[J].中国建材，2002，（1）：36-37
[3]吴中伟.高性能混凝土――绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品，2000，（1）：3-6
摘要：本文阐述了高性能混凝土产生的背景和优越的性能，介绍了高性能混凝目前的研究现状以及存在的问题，并对高性能混凝土的发展前景进行了展望。
关键词：高性能混凝土；研究现状；发展前景
高性能混凝土（High Performance Concrete，简写为HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土。至今，高性能混凝土已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
一、高性能混凝土产生的背景
传统的混凝土已有近200年的历史，是近代使用最广的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。近百年来，随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长[1]。
混凝土作为用量最大的人造石，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源，由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。实践证明绿色混凝土可以彻底解决城市垃圾和污泥问题，是保护生态环境，实现零污染最为有效的途径[2]。
因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，更多地利用各种工业废渣作为其原材料；充分考虑废弃混凝土的再生利用。未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。因此，对高性能混凝土需要进一步的研究。
二、高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
1.耐久性。高效减水剂和矿物質超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。
2.工作性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。
3.力学性能。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。
4.经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间。
三、高性能混凝土的研究现状
高性能混凝土目前的研究主要集中在以下几个方面：
1.对高性能混凝土原材料的选择及研制。
对于水泥，目前尚采用以往的常规传统水泥制备高性能混凝土，但为了与外加剂相容性良好，多采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且C3A含量应降低。随着对高性能混凝土性能要求的不断提高，世界各国正致力于研制生产新型高性能水泥，如球状水泥、调粒水泥、活化水泥等一些新型水泥研制成功，比普通水泥具有优越的物理力学性能，可使混凝土具有良好的工作性和耐久性，并且符合高性能混凝土的需要。
高性能混凝土离不开外加剂和矿物掺合料，为此，世界各国也大力研究开发了高性能外加剂及优质矿物掺合料。如萘系、多羧酸系、三聚氰胺系及氨基磺酸系等系列高效减水剂，AE型引气剂等。这些外加剂的出现使高性能混凝土高工作性、高耐久性的实现成为可能。矿物掺合料也是高性能混凝土不可缺少的组分，目前已出现了专门用以制备高性能混凝土的高效优质复合型矿物掺合料。
此外，各国对制备高性能混凝土所需的粗、细骨料要求也逐步规范化、标准化，同时也出现了用轻骨料配制的高性能轻混凝土。
2.高性能混凝土配合比设计的研究。
高性能混凝土设计目标首先是高耐久性，并兼顾工作性与强度。为此，世界各国学者均提出了各自的有关高性能混凝土配合比设计方法。高性能混凝土对原材料质量及配合比参数变化都较敏感，故配合比计算的精确度要求较高，为此，世界各国学者研究了高性能混凝土配合比设计的计算机化.
3.有关高性能混凝土性能及评价方法的研究。
高性能混凝土具有优于普通混凝土的高工作性、高耐久性及良好的力学性能。这些高性能若仍采用传统的普通混凝土性能评价方法，显然是不合适的。各国学者针对这一问题进行了广泛的研究。对高性能混凝土的高流动性评价，各国学者在流变学研究的基础上，提出了多种评价方法，如V形漏斗试验、环贯入试验、圆筒贯入试验、充填性试验等方法。
四、高性能混凝土发展和应用中所面临的问题
在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题，在高性能混凝土的原材料方面，我国水泥质量不稳定，离散性大；在骨料方面，粗骨料质量低劣，含泥量大，级配较差，细骨料细度模数不合要求；在外加剂和外掺料的选择上，尚缺乏充分的适用性的研究。在高性能混凝土的施工过程中，施工人员的技术水平有限，养护措施不到位，使HPC的密实性和质量不稳定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸发与凝聚而产生的收缩，使混凝土表面产生裂缝，这对HPC的抗碳化、抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的；在高性能混凝土的设计方面，由于高性能混凝土的后期强度增长不及普通混凝土，而且脆性大，需要特别注意。
五、高性能混凝土的发展前景
吴中伟[3]等提出了绿色混凝土的概念，在高性能混凝土的基础上增加了三个含义：1、节约资源、能源；2、不破坏环境，更有利于环境；3、可持续发展，既要满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。随着高性能混凝土的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土，具有普通混凝土无法比拟的优良性能，对混凝土的发展将起重要作用，并为高性能混凝土的发展指明了非常明确的方向。
参考文献：
[1]廉慧珍，阎培渝.21世纪的混凝土及其面临的几个问题
[2]张射墟，黄祖华.生态水泥的特性与应用[J].中国建材，2002，（1）：36-37
[3]吴中伟.高性能混凝土――绿色混凝土[J].混凝土与水泥制品，2000，（1）：3-6