浅谈高性能混凝土研究与发展趋势

文章介绍了高性能混凝土的研究背景、定义、主要组成，并论述了高性能混凝土良好的耐久性、工作性、体积稳定性等性能，提出了高性能混凝土发展中存在的若干问题，并由此分析了高性能混凝土的发展趋势。

1 高性能混凝土的研究背景

混凝土结构自19世纪中期开始应用以来，凭借其材料利用合理，整体性好等优点已成为世界各国占主导地位的结构，相应地，混凝土也已成为房屋建筑，道路桥梁等工程结构的首选材料。随着近些年来工业化，城市化的发展，为了满足现代生活的需要，工程结构正逐渐向超高层，大跨度，结构轻质化方向发展，高性能混凝土应运而生。

在上个世纪九十年代初，美国首先公开定义了高性能混凝土。它由高强混凝土逐渐发展过来，更加强调混凝土结构的耐久性，是一种全新的混凝土类型，在工程经济，节能环保等方面有重大意义。

2 高性能混凝土的定义

各国各学派对高性能混凝土研究的侧重点不同，提出的高性能混凝土的定义也有差异。美国一些学者认为具有易于浇筑，早期强度高，耐久性好，使用寿命长等特点的混凝土即可称之为高性能混凝土。这种混凝土一般用于对材料要求较为严格的工程结构；日本一些学者认为高强，超高强和高流态是高性能混凝土的最大特点。还有学派则强调高性能混凝土须自流平，免振自密实；中国的冯乃谦教授强调高性能混凝土的耐久性，能保证混凝土结构有较长的设计使用寿命。吴中伟院士则认为高性能混凝土最大特点是采用了新型高效减水剂和矿物质超细粉，并且对原材料采用了严格的控制，大大地提高了普通混凝土的性能。

3 高性能混凝土的主要组成

3.1 高性能水泥

主要是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。另外国内外也出现了各种需水量低，但仍能保持一定的坍落度的新型水泥，如球状水泥，活化水泥等。

3.2 矿物质超细粉

包括硅粉、超细矿渣、超细粉煤灰等，能改善混凝土的流动性，提高强度和耐久性，是高性能混凝土不可或缺的组成成分。

3.3 新型高效减水剂

如氨基磺酸系高效减水剂和多羧酸系高效减水剂。不同于一般的萘系高效减水剂，它们能更好的控制混凝土的坍落度损失。

3.4 骨料

一般选用花岗岩、石灰岩等骨料。要求级配和物理力学性能良好，且是无碱活性骨料。

4 高性能混凝土的性能

4.1 耐久性

高效减水剂和超细粉掺料的运用，使高性能混凝土结构致密，有害介质不宜侵入，使高性能混凝土具有很长的使用寿命。

4.2 工作性

高性能混凝土用水量低，粘聚保水性好，很少发生离析，具有高流态和自密实性，坍落度损失小，施工质量易于保证。

4.3 力学性能

由于高效减水剂和超细矿物粉的使用，提高了混凝土的均匀致密性，而且高性能混凝土的水灰比小，高性能混凝土强度高。

4.4 体积稳定性

高性能混凝土选用了高弹性模量和高强度的骨料，且水化热较小，硬化后收缩变形小，体积稳定性好。

4.5 经济性

较高的抗压强度，能够减轻结构自重，降低工程造价，从而获得较大的经济效益；可靠的耐久性大大地减少了工程结构后期的维护修理费用，增加结构的使用年限；良好的可泵性和自密实性有效地加快了施工速度，缩短了工期，减少了巨额费用。

5 高性能混凝土发展中存在的问题

虽然高性能混凝土具有优良的性能，但至今主要以试验研究为主，尚未在我国普遍使用。主要存在一下几个问题：（1）高性能混凝土特别是高强度混凝土早期的收缩变形很大，造成早期混凝土开裂现象严重，影响了高性能混凝土耐久性。（2）高性能混凝土在后期阶段其强度增长很小，而且脆性较大。（3）高性能混凝土对材料组成要求高，而国内水泥质量参差不齐，对骨料限制要求也不高，使得实际的混凝土性能不理想。（4）高性能混凝土中高效减水剂与水泥的相容性不理想，随着水泥的水化，水泥浆体的流动损失过快。

6 高性能混凝土的发展趋势

6.1 绿色高性能混凝土

绿色混凝土强调了混凝土的可持续发展，它采用绿色环保水泥，最大限度减少耗能，充分利用工业废渣，最终达到节约资源，改善环境的目的。

6.2 清水混凝土

清水混凝土一次浇筑成型，无须剔凿修补，减少了大量建筑垃圾，而且直接采用现浇混凝土表面作为装饰面，无需使用涂料、饰面等化工产品，有利于环保。

6.3 普通混凝土高性能化

目前国内常用的混凝土强度等级为20～50N/mm2，而高性能混凝土强度一般较高，许多优越性能无法发挥，这大大地限制了高性能混凝土在工程中的应用。随着混凝土技术的发展，高性能混凝土强度下限应调低，充分利用高性能混凝土的良好性能，以解决混凝土耐久性不足的问题。

7 结语

高性能混凝土是一种全新的混凝土，是未来混凝土发展的一个重要方向。

高性能混凝土利用再生骨料，经济合理，节能环保，改善环境，有利于混凝土的可持续发展，符合国家发展战略，是普通混凝土发展的必然趋势。

继续加强对高性能混凝土各组成成分的研究，发展新品种，新技术，促进高性能混凝土在实际工程中的应用。

相信经过以上的介绍，大家对高性能混凝土研究与发展趋势也是有了一定的认识。欢迎登陆鲁班乐标，查询更多相关信息。