高性能混凝土技术发展与应用初探
【摘要】高性能混凝土具有优良的高强度、高耐久性能、高体积性能、高工艺性、力学性能和施工性能，并能长期保持其强度，有降低工程造价、方便施工、美化城市建设空间等诸多优点，其社会、经济性能益显著，是适应城市化、现代化基本建设的一项重大的技术举措，具有积极、深远的现实意义和实用价值。

【关键词】高强度混凝土；强度；耐久性；工艺；应用
0 概述
高性能混凝土（high performance concrete，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，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。

随着现代科学技术和生产的发展，城市人口数量逐渐增多，建筑物的高层化与超高层化不可避免；公路网和高速公路网、铁路网和高速铁路等基础设施的大规模建设，跨越大江、大河、深谷、海峡的大跨和超大跨桥，混凝土作为用量最大的人造材料，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。

尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，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。

有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。

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。

高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，它是某种特性适合于特殊工程应用和环境的一种混凝土。

对于一定的工程应用可考虑的特性实例为：易于浇筑，振捣不离析，早强，长期力学性能，抗渗性、密实性，水化温升，韧性，体积稳定性，严酷环境下的较长寿命。

它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，对下列性能有重点的予以保证；耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性以及经济合理性。

为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高性能外加剂。

高性能混凝土应更多地掺加以工业废渣为主的掺合料，更多地节约水泥熟料，提出了绿色高性能混凝土（ghpc）的概念。

1 高强度
混凝土强度对结构来说是最基本的性能要求。

不同的结构，对混凝土强度要求也不一样，有的结构要求有较高的抗压强度与抗剪强度；有的结构希望在短期内有较高的强度；有的结构需要有较高的抗拉强度；有的结构在28天后才承受荷载，希望后期强度有较大的增长可以利用；有的结构需要抗冲切，抗磨损，抗疲劳强度等等。

所以对混凝土的强度也需要有一个全面的了解。

在大跨度结构物允许减小断面的构件部位，应尽量采用强度高的混凝土。

资料显示，混凝土强度从c40提高到c80时，造价约增加
50%，而承载能力可提高1倍左右。

由于具有减小断面、降低结构物自重等优势，高强混凝土在国外发展很快。

出于耐久性的考虑，高强混凝土又逐渐发展成高强度的高性能混凝土。

2 高耐久性
发生的性能变化，如气温变化、日晒雨淋、冻融循环、干湿较替等作用，使混凝土产生裂缝、剥落、疏松等现象，降低结构安全度；二氧化碳的侵入，使混凝土发生碳化，降低混凝土对钢筋的防锈保护作用；遭受有腐蚀性气体或液体的侵蚀，降低混凝土强度，使混凝土开裂，钢筋被腐蚀等。

人为劣化是指混凝土结构在使用过程中，由于生产、生活、管理等方面的原因，使混凝土发生降低使用功能的现象。

如磨损、冲刷使混凝土降低了耐久性；疲劳、撞击使混凝土产生裂缝或损伤，降低结构强度；酸、碱、油的腐蚀破坏了混凝土的内在结构，失去或降低混凝土强度；温度、渗透等作用直接损伤了混凝土。

要解决上述耐久性问题，就必须使混凝土密实度高且不产生原生裂缝；硬化后体积稳定而不产生收缩裂缝；同时减少混凝土内部产生侵蚀的组分。

高性能混凝土是一种耐久性优异的混凝土，耐久性可达百年之久，是普通混凝土的3-10倍。

混凝土的耐久性即抵抗劣化的能力，主要包括：抗渗性、抗侵蚀性、抗冻性、耐磨性、抗碳化性、抗碱-骨料反映等。

3 高体积
混凝土的体积稳定性直接影响结构的受力性能，严重者会影响结构的安全。

混凝土的体积稳定性可分成三类，一类是混凝土在凝结过程中发生的体积变形，总称为收缩变形；另一类是混凝土在承受荷载后发主要办法有：提高混凝土的强度，降低其使用应力，减少混凝土中的水泥浆含量，不要过早使混凝土承受使用荷载等。

弹性变形是所有结构材料共有的特性，混凝土在受力后产生的弹性变形比较大。

要使弹性变形小，就要提高混凝土的弹性模量。

提高弹性模量的办法有：提高混凝土的强度，采用弹性模量高的集料，改善混凝土的级配，提高混凝土密实度。

4 高工艺性
混凝土的工艺性能是混凝土质量的重要保证。

没有好的工艺性能，混凝土就很难达到高强度、高耐久性和高体积稳定性。

混凝土的工艺性包括对拌和、运输、浇灌和振实等各道操作工序的要求，在施工过程中不产生离析，质量稳定，施工完成后的混凝土密实、匀质、平整、表面光洁。

高性能混凝土强调的是混凝土的“性能”或者质量、状态、水平，或者说是一种质量目标，对不同的工程，高性能混凝土有不同的强调重点。

5 高性能混凝土在道路工程中的应用及发展
5.1 道路工程中的应用
高性能混凝土具有早强、抗裂、抗冲击、抗弯高性能和环境好的优点，在道路工程中应用，可以达到减薄路面厚度，文明施工和快速开放交通的目的，可适当且延长使用寿命，经济和社会效益显著，
完全可以适应道路工程技术进步的要求，适应社会经济高速发展和加快现代化、城市化建设的需要，值得大力推广应用。

5.2 桥梁结构
桥梁工程中，大跨度桥梁的自重往往占总荷载中的大部分。

采用高性能混凝土，可以减小自重，降低截面高度，增强结构耐久性；其早期强度高，可加快施工进度。

多年来，在预应力混凝土桥梁领域一直采用40-50mpa的混凝土，然而实践中常常出现28d实际强度超过50mpa的情况。

由于高性能混凝土具有更高的强度、更高的弹性模量、更高的抗拉强度、较小的徐变和更好的耐久性，高强混凝土梁较之普通混凝土梁具有较小的初始挠度热高的允许抗拉强度激小的预应力损失激小的上拱度
变化和更长的使用寿命，最近几年，世界各国对高性能混凝土产生较大兴趣并开始应用于桥梁实践。

6 高性能混凝土发展中所面临的问题
配制高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细
掺合料和高性能减水剂，从而使混凝土具有综合的优异的技术特性，但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷：（1）自干燥引起的自收缩；（2）脆性；（3）开裂。

【参考文献】
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[4]吴中伟，韩素芳.预拌混凝土和高性能混凝土技术的现状与发展[j].建筑技术，1997.
[责任编辑：丁艳]。