2、材料设计指标： （1）各种环境下统一考虑指标 *最低强度等级、抗渗等级（电通量、氯离子扩 散系数、抗渗标号），氯化物环境下不得使用 抗渗标号。 *最大水胶比、最小胶凝材料用量、最大胶凝材 料用量 *氯离子含量、碱含量、三氧化硫含量 *抗碱骨料反应能力 *原材料品质指标
环境类别 环境作用等 级 100年 50年 钢筋混凝土与预应 力混凝土 100年 C30 C35 素混凝土 钢筋混凝土与预应力混凝土
（1）非均质体。 （2）过渡段。 （3）开口孔。 （4）氢氧化钙
空气，6% 胶材，13% 粗骨料，41% 细骨料，26% 水，14%
特种混凝土的标准与功效
种类 高强混凝土 （HSC） 优点
强度高；减小结构断面；减轻建筑物自重； 增加使用空间；降低构筑物高度。
缺点
执行标准 JGJ/T281-2012 CECS104-1999 JGJ/T283-2012 CECS203-2006 CCES02-2004 JGJ/T221-2010 CECS 13-2009 JGJ/T51-2002 GB/T505572010
环境作用等级 环境类别 环境类别
D 严重
腐蚀机理 E 非常严重 保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀
F 极端严重
一般环境（ I） II 级别
—— 适用范围
—— 反复冻融导致混凝土损伤 氯盐引起钢筋锈蚀 II-E
——
III 一 冻融环境（II）
II-D
——
海洋氯化物环境(III)
公路工程二级以上（含二级）公路上的特大桥、大桥、中桥、重要小桥涵、隧道等重要结 构 除冰盐等其他氯化物环境 氯盐引起钢筋锈蚀，导致混凝土损坏、剥蚀 —— III-C III-D III-E III-F
吴中伟
二、什么是高性能混凝土 1、有关高性能混凝土定义
以耐久性为基本要求并用常规材料和常规工艺 制造的水泥基混凝土。 这种混凝土在配比上的特点是掺加合格的矿物 掺和料和高效减水剂，取用较低的水胶比和较少的 水泥用量，并在制作上通过严格的质量控制，使其 达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性
混凝土结构耐久性设计与施工指南 （CCES01-2004）
环境类别 冻融环境 盐结晶环境 混凝土耐久性质量指标 抗冻耐久性指数、含气量、气泡间隔系数、 抗冻耐久性指数、含气量、气泡间隔系数、
化学腐蚀环境
磨蚀环境
抗硫酸盐侵蚀等级等
耐磨蚀性能
三、高性能混凝土的质量指标
3、施工设计与控制指标： *施工设计指标：施工性能指标、配合比设计、热工 性能设计、抗裂性优选。 *施工控制指标：工艺控制、养护控制、保护层厚度 控制、抗裂性控制。 *施工实体检测指标：含气量、保护层厚度、裂缝宽 度、表面渗透性 4、维护保养指标： 承载能力检测、渗透性检测、裂缝检测。 维护措施、加固措施 应急预案
0.36
360
C30 *
480
化学腐蚀环境
VI-D
C55
0.36
VI-E
C45
C40 C45
*
* *
0.36
C40 380
C35 C40 —
* 500
*—
C60
磨蚀环境
VII-C
380
500
C35
0.33
VII-D
—
三、高性能混凝土的质量指标 2、材料设计指标： （2）不同环境下需考虑的特定指标
不同环境下混凝土耐久性特定指标
3、混凝土问题的表象 （3）钢筋锈蚀触目惊心
一、为什么使用高性能混凝土
3、混凝土问题的表象 （4）剥落、溃散严重
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因 因氯离子侵蚀造成钢筋 锈蚀在混凝土质量问题 中最多，占质量事故的 33%
（1）氯离子侵蚀
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因
碳化对混凝土本身损害不 大，但它使混凝土中性化 后引起钢筋锈蚀。在混凝 土质量事故中因碳化造成 钢筋锈蚀的质量问题占 17%
（2）碳化
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因 冻融破坏在寒冷和严 寒地区较普遍，占混 凝土质量事故的10%
桥梁朝北的 面，由于冻 融循环次数 少，受损不 是十分严重。
性能较脆
自密实混凝土 （SCC）
不需振捣，避免了漏振、过振、配筋密集、 结构形成复杂等不利条件；取消了振捣成型， 收缩较大 简化工序，降低劳动强度、改善施工环境； 强度有保证、耐久性高、外观质量好 混凝土工作性能较差， 不利于施工；耐碱性 较差，碳纤维混凝土 成本较高 拌合物容易离析，硬 化后裂缝伤害速度快、 温度变形大
四、高性能混凝土的设计 2、结构设计需考虑的三类作用
1）一般作用 —— 一般荷载与强制变形的作用 永久荷载---- 自重，土压力 可变荷载---- 使用荷载，风雪 荷载作用下：结构的强度（承载力）设计 2）偶然作用 —— 地震、爆炸、撞击等作用 偶然作用下：结构的整体牢固性设计 3）环境作用 ——除力学作用外的物理与化学作用 温、湿度（水分）及其变化 —— 降水、冰冻 大气（氧气，二氧化碳）作用 土体、水体、大气中有害化学物质（盐、酸）作用 环境作用下：结构的耐久性设计
二、什么是高性能混凝土 4、高性能混凝土的本质
高性能混凝土是在普通混凝土的基础上， 针对具体的工程结构物与所处环境条件，通 过全面的结构设计、严格的材料控制、优化 的配合比设计、精细的施工养护，提高其施 工性能、承载性能、耐久性能、稳定性能而 实现的经济性良好的长寿命混凝土。
决定混凝土品质的主要因素
一、为什么使用高性能混凝土
2、混凝土工程遭遇重大问题
混凝土结构寿命短
西直门立交桥（1976-1999）
宁波北仓港混凝土（建 成11年后）
一、为什么使用高性能混凝土
3、混凝土问题的表象 （1）裂缝问题凸显
一、为什么使用高性能混凝土
3、混凝土问题的表象 （2）渗漏随处可见
一、为什么使用高性能混凝土
1、结构设计指标： 环境类别、环境作用等级 设计使用年限 钢筋保护层厚度 防水构造 裂缝宽度限制与抗裂构造 防腐蚀附加措施等
A 轻微 名称 B 轻度 C 中度 I 一般环境（碳化环境） I-B 冻融环境 I-A 设计使用年限 I-C —— 海洋氯化物环境 —— II-C IV 不低于100年 —— 不低于 50年 —— ——
纤维混凝土
良好的抗剪、抗弯拉和抗压等力学性能，良 好的延性，同时具有良好的耐久性
轻骨料混凝土
轻骨料混凝土耐火性能好、抗渗性能佳、耐 久性良好、有效降低结构自重
重混凝土
能有效屏蔽原子核辐射（α 射线、 β 射线、γ 射线和中子流）；x射 线和γ射线。密度大
自重大，施工易离析
三、高性能混凝土的质量指标
1、高性能混凝土不是一种新品种混凝土，是普通混 凝土的发展与提高。 2、高性能混凝土总是具有针对性的，不同工程、不 同环境下高性能混凝土内涵不同。 3、具有高力学性质、高抗冻性、高抗渗性的高性质 混凝土材料不是我们追求的目的，目的是具有高施 工性、高耐久性、高体积稳定性等高效能的混凝土 结构。 4、高性能混凝土结构的实现是一个系统的工程。 5、高性能混凝土不同于高强混凝土。
C35 * *
Ca30，C40 Ca35 Ca40 C30
C30 C35 *
冻融环境
C25 Ca25 C30 Ca30
II-D II-E
—
—
—
0.60
260
III-C
0.55
海洋氯化物环境
III-D III-E III-F
280
0.55
C35
C30 280 C35
400
C30
400
C35 Ca35 C40 Ca40 C45 Ca45
（6）磨蚀
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因
二、什么是高性能混凝土 1、有关高性能混凝土定义 高性能混凝土为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，是以耐久 性作为设计的主要指标，针对不同用途的要 求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、 施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济 性。
——
—— V-E V-F 硫酸盐和酸类等腐蚀介质与水泥基发生化学反应导致混凝土损伤 可更换结构构件 VI-D VI-E ￣￣
VI-C
风砂、流水、泥砂或流冰因摩擦、冲击作用造成混凝土表面损伤 VII-C VII-D —— ——
磨蚀环境(VII)
——
——
三、高性能混凝土的质量指标
设计使用年限
设计使用年限 混凝土强度等级
（4）化学侵蚀破坏
坝硫 破酸 坏盐 侵 蚀 引 起 的 大
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因 碱骨料反应潜伏期长，破 坏后果严重，号称混凝土 “癌症”，占混凝土质量 事故的9%
碱—骨料反应引起混凝土的自由 变形产生网状裂缝 （5）碱骨料反应
一、为什么使用高性能混凝土
4、混凝土问题的原因 磨蚀包括风沙的磨蚀 与水流的冲刷，约占 混凝土质量问题的 7%。
高性能混凝土
侯永生
2015年09月
主要内容
高性能混凝土
为什么？ Why？
是什么？ What？
如何做？ How？
一、为什么使用高性能混凝土
1、最古老的的混凝土
位于甘肃省天水市秦安县境内距今5000 年的大地湾遗址一片面积达130平方米 的坚硬平滑地面。专家鉴定，这片灰青 色的地面不但含有与现代混凝土相同的 “硅酸钙”成分，而且平均每平方厘米 抗压强度在120公斤左右，相当于今天 C10等级的混凝土 大地湾人在打磨石器时，不断有碎石 和粉末产生，为防止磨擦发热和钻孔 时打滑，不断地往石器上加水和沙子。 无意间，石粉、沙子和水自然混合凝 结产生的原始“混凝土”可能就这样 被偶然发明了。大地湾人很快掌握了 这一原始“混凝土”制作技术，并开 始在建筑中利用。