高性能混凝土

二、高性能混凝土

1990年5月，美国国家标准与技术研究院（NIST）和美国混凝土协会（ACI）首次提出高性能混凝土（high　performance　concrete）的新概念。到目前为止，虽然各国对高性能混凝土的要求和确定的含义不尽相同，但是大家都认为高性能混凝土应具有的技术特性是：高耐久性，高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量），适当的高强度（早期强度高，后期强度不倒缩），高施工性（高流动性、高黏聚性、自密实性）。

1．配制高性能混凝土的技术途径

（1）正确选择原材料　根据工程实际的要求及所处的环境，确定原材料的品质与质量是很重要的。例如海洋工程使用的高性能混凝土，要求抗Cl^－、、Mg^2＋、Na^＋等离子的渗透与腐蚀，在这种情况下掺入超细矿渣最为有利；如果要抑制碱－集料反应，可在混凝土中掺入硅粉，或者使用含碱量低的水泥。粗骨料一般可用石灰岩碎石，最大粒径不大于25 mm，但其粒型、粒径、级配及杂质含量必须严格要求。特别是压碎指标必须在国家标准规定的范围之内。细骨料用优质中砂，水泥用42．5MPa以上的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，必须使用高效减水剂。

（2）合理确定配合比参数　根据混凝土强度、耐久性和流动性要求来确定原材料的质量和数量。与普通混凝土配合比相比，高性能混凝土的胶凝材料用量偏高（500～600kg／m³），砂率偏大（34％～39％），粗骨料含量相对降低，水胶比要小于0．4，高效减水剂掺量比较大（0．8％～1．4％），有一定量的超细矿物质掺和料。

（3）控制施工工艺高性能混凝土施工工艺中，要解决的主要问题是混凝土拌和物的高黏度与坍落度损失问题。高性能混凝土水胶比小，胶凝材料用量高，黏度大，流动度小。要采用泵送施工，希望坍落度大于180mm，而且在90min内无坍落度损失，因此要采用合适的外加剂，严格控制施工工艺，提供良好的养护条件。

（4）改善混凝土性能尽量降低水灰比并保证一定的超细矿粉含量，是混凝土达到高性能的技术关键，因为这两方面都与混凝土的密实度以及水泥石孔隙体积、孔结构及界面结构有关。

2．高性能混凝土的性能特点

严格讲，高性能混凝土并不是混凝土的一个品种，而是能够满足现代工程需要的、具有某些特殊功能的混凝土的统称，或者说它是现代混凝土技术发展的理念和方向。总结高性能混凝土的性能特点，包括以下几个方面。

（1）自密实性　高性能混凝土的用水量较低，流动性和黏聚性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性和自密实性。

（2）体积稳定性　高性能混凝土的体积稳定性高，具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量一般为20～25GPa，而高性能混凝土的弹性模量可达40～45GPa。

（3）强度与水化热高性能混凝土的抗拉强度与抗压强度之比，较高强混凝土有明显增加。高性能混凝土的早期强度发展较快，而后期强度的增长率却低于普通混凝土。由于高性能混凝土的水灰比较小，会较早地终止水化反应，因此高性能混凝土的水化热总量也相应降低。

（4）收缩与徐变　高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。相对湿度和环境温度仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个重要因素。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，在徐变总量中，干缩徐变值的减少更为显著，基本徐变略有降低。干缩徐变与基本徐变的比值，随着混凝土强度的提高而降低。

（5）耐久性与耐火性高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土外，Cl^－渗透率明显低于普通混凝土，抗化学腐蚀性能也显著优于普通混凝土。由于高性能混凝土的高密实度，使其内部自由水不易很快地从毛细孔中排出，在遇高温作用时，会产生爆裂、剥落。因此，应当重视高性能混凝土的耐火、耐高温问题。