浅谈高性能混凝土

普通混凝土是当代用量最多的人造材料。但它并不总是耐久的，在正常使用条件下，其使用期限约为50年，而在严酷的条件下经20年、10余年或更短时间就遭到了本质的破坏，需要补强，修理甚至重建。正在我们为其耐久性所困扰之际，现代高性能混凝土（High performance concrete 简称HPC）技术为解决该问题开辟了一条新途径。

高性能混凝土实质上是指具备高施工性，高抗渗性，高体积稳定性（即硬化过程中不开裂，收缩徐变小），较高强度（C30级以上），并保持其强度持续增长，最终获得高耐久性（耐久性提高到200年以上）的一种新型混凝土。

房屋的耐久性就是对混凝土的一种功能要求，它也是节约天然资源（矿产、砂石），减少建筑垃圾产生，保护自然环境的需要。大量使用粉煤灰等矿物掺合料，不仅为了改善混凝土的性能，而且使处理利用工业废料形成良好的生产循环。合理降低水泥用量既能提高混凝土的质量，又能减少生产水泥所带来的能耗与二氧化碳排放量。

一、高性能混凝土的研制需要的主要原材料

水泥（经验证明：水泥用量较低的HPC 不仅工作性能好，而且混凝土一般不开裂，后期强度持续增长，耐久性好），除水泥强度等级外，水泥矿物组成和细度都对高性能混凝土的性能有影响。高性能混凝土为确保其高流动性，高强度，高耐久性，水泥必须与所用高效减水剂相容性好，使混凝土拌合物在满足工作性条件下用水量尽可能的低，坍落度损失小。

外加剂（超塑化剂、泵送剂、膨胀防水剂、引起减水剂或早强防冻剂）。在混凝土中加入外加剂一般可达到的目的是：减少水泥用量，有的还可以改善混凝土的工作性能，降低水化热，增进后期强度，改善混凝土的内部结构，提高抗渗性和抗腐蚀能力，抑制碱-集料反映。

微集料（主要是粉煤灰、矿渣沸石、增强防水剂），砂石和水。与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少，集料的性能对混凝土的强度、工作性等将起着极其重要发热作用。如掺入粉煤灰可使混凝土的长期性能得到大幅度的改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义。粗集料的强度、集料—水泥浆界面粘接强度对高强混凝土的强度影响很大。对于普通混凝土，适当加大粗集料的最大粒径可在同一坍落度下稍许减少水的用量，对混凝土的工作性和强度有利。但对高性能混凝土来说，加大集料尺寸可使混凝土性能下降。因此，高性能混凝土应使用最大粒径小的混凝土。

砂石和水。砂石要求级配良好。

在原料基础上，对于高性能混凝土我们需要按一定的原则进行配合比设计。特别值得注意的是，为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物外加剂，其掺量应根据混凝土的性能通过实验确定。除此之外，化学外加剂的掺量应使混凝土达到规定的水胶比和工作度，且使用的最高掺量不应对混凝土性能（凝结时间、后期强度等）产生不利影响。

二、高性能混凝土的性能

当由以上原料配制出的高性能混凝土便具有一定的耐久性。而对于混凝土，我们说抗渗性和抗冻性是衡量其耐久性的主要指标，并且抗渗性有是混凝土的第一道防线。所以，我们重要介绍高性能混凝土的以上两种性能。

混凝土的抗渗性取决于其中大孔及毛细孔所占体积与分布状况。当混凝土水胶比大于0.4时，水泥石中除了凝胶水外，还存在毛细水，毛细管即是水扩散与渗漏的通道。而HPC水胶比在0.38一下，其连续的毛细孔可以尽早得到自行封闭；另外HPC中微集料与骨料周边水化氢氧化钙作用，改善了界面结构及水泥石孔结构，因此使毛细孔通道被填塞，从而使不透水的小孔增多。这样就极好地改善了混凝土的抗渗性。实验表明：当水胶比小于0.38时，其成熟水泥的渗漏系数相当于密致火成岩的渗漏系数，比花岗岩的渗漏系数还要低得多。并且细孔可以尽早得到自行封闭，所以HPC基本不透水。

混凝土的抗冻性是评价其耐久性的又一重要指标。抗冻性是表示混凝土抵抗环境介质作用而保持其强度的能力。它在冻融循环频繁的地区尤为重要。混凝土的抗风化能力受多种因素影响：季节变化，冷热交替温度变化，干湿度变化，水位变动等引起的干缩湿胀。混凝土的抗冻性可以表示抗风化性的优劣，以保证建筑物的使用寿命。众所周知，对要求抗冻融的普通混凝土必须加引气剂。而HPC抗渗性好，如我们前面所讨论，孔径小且分布均匀。孔径小于10至5μm微孔其冰点很低，直至很小凝胶孔的水冰点最低可达-70℃。因此，抗冻性主要取决于混凝土中大孔的体积及其结构。HPC便是由于孔结构和界面结构得到改善，使水不易渗入其内部，使之具有优良的抗冻性。同理，因为HPC抗渗性好，水及其它侵蚀性质难以渗入混凝土内部。其抗拉、抗劈裂等性能也大大提高。

三、高性能混凝土的前景

HPC工作性能好，耐久性好，所以其成本与同级高强混凝土相比，直接节约32—58.8元/每平方米。这个概念就是说按1000万平方米/年，HPC节约材料费40元/每平方米，仅节约材料就达4亿元/年。因此高性能混凝土的优越性与经济，使其用途不断扩大，在不少工程中得以推广应用。

相信经过以上的介绍，大家对浅谈高性能混凝土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。