高性能混凝土技术开发与应用研究.docx

1??工程概况

在现代建筑工程中，使用的建筑材料中混凝土的消耗量最大，应用范围也最广，在多个领域如建筑、桥梁、道路等被广泛使用。混凝土诞生至今已超过190年，社会经济不断发展，城市人口逐年增加，越来越多建筑工程施工难度加大或者是使用环境恶劣、维修困难，这些工程要求混凝土性能更高，高性能混凝土应运而生。

高性能混凝土的含义。高性能混凝土的英文全称为HighPerformanceConcrete，简称HPC。它的组成原料包括水泥、集料、水、活性细掺料和高效外加剂等，具有良好工作性、高强度和耐久性等特性。CECS207∶2006《高性能混凝土应用技术规程》将HPC解释为应用普通材料和生产工艺生产的能保证混凝土结构所要求的各项力学性能，同时兼有优良耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

2??高性能混凝土的特性

与普通混凝土相比，HPC具备更好的工作性、更高的强度以及更好的耐久性。

2.1??高工作性

工作性对混凝土的使用有很大影响，高工作性是保证混凝土匀质可靠和良好耐久性的前提，同时高工作性也有利于缩短工期，改善施工环境，提高环境保护。长远来看，高工作性增加了混凝土生产和施工走向全盘机械化、自动化的可能性。HPC相比普通混凝土具备更好的工作性，拌和物流动性更高，均匀性及自密性好，在项目施工中，施工环境大幅改善，机械化使用率提高，工期得以有效缩短，同时环境保护提高。

2.2??耐久性

混凝土耐久性对于建筑物使用寿命起着至关重要的作用，与普通混凝土相比，HPC的耐久性好这一特性优势非常明显，它的抗冻抗渗性、抗碳化、耐腐蚀性都要比普通混凝土性能要好，HPC的使用寿命长，适合用在恶劣条件下的大型建筑构筑物和特护工程。HPC结构一般可以正常使用50年以上，是普通混凝土的3~10倍，这极大提高了建筑物、构筑物的使用寿命。

2.3??高强度、高体积稳定性

HPC的强度一般较高，抗压强度最高已达到200?MPa，有很高的抗渗能力，而且往往早强也较高。由于用水量和水泥用量少，水胶比低，结构内部孔隙率低，密实性得以改善，混凝土级配提高，内部致密性提高，在混凝土硬化早期水化热低，硬化后有很低的收缩变形。相比于普通混凝土，HPC强度和体积稳定性都有所提高。

2.4??收缩量小、徐变小?

HPC的总收缩幅度在一定范围内与其强度成反比关系，随着强度提高，总收缩幅度减小。相对湿度和环境温度对HPC收缩性能的影响较大。由于用水量较少、流动性好、抗离析性高，从而具有较优异的填充性，HPC的徐变变形明显低于普通混凝土。

3??使用上存在问题及改进措施

作为一种环保型新型高技术建筑材料，HPC的开发与应用，有助于节能环保、提高工程质量，毫无疑问它有着极其广阔的发展前景，它产生的实际效应对工程建设产生的巨大推进效应。HPC自问世以来就备受青睐，是混凝土发展史上的一座里程碑，然而它在使用时仍存在很多问题，这些问题处理不好将直接制约HPC的进一步发展和应用。

3.1??早期开裂问题

HPC的早期开裂问题是一个比较棘手的难题，低水胶比引起早期水化造成的收缩要比普通混凝土大，早期产生的大量的裂纹不仅影响了建筑物的美观，还使其强度有明显下降，弱化了其对各种腐蚀性气体液体的防护，使混凝土劣化提速，降低了混凝土的耐久性，使用寿命降低。现在常用以下方法抑制HPC早期干裂问题：减少单方用水量；添加合成纤维和膨胀剂、掺加掺合料等抗裂材料，减少骨料离析，减少泌水发生，添加高性能减水剂，提高减水剂和其他原材料的相容性，降低水化放热；采取科学合理的混凝土施工工艺，如采用合理的原材料配比，选择合理的施工顺序，控制入模温度，注意保湿养护，加强表面保护等。

3.2??流动性损失

水泥颗粒对减水剂有吸附作用，一次添加减水剂后，随着水泥颗粒对其的吸附，浆体中剩余的减水剂数量逐渐减少，当剩余量不足时，水泥水化后，HPC流动性损失严重。现在常用处理方法包括物理法和化学法两种。其中物理法包括后掺减水剂法、减水剂分批次添加法、矿物载体缓慢释放方法等，由于物理法增加了工程量，在工程应用中受到限制。当下，实际工程应用得最多的是化学法即添加复合缓凝剂法，这种方法可以在一定程度上降低流动性损失，但必须控制合适剂量，防止用量过大造成混凝土凝结时间过长，影响水泥水化等。

3.3??抗冻性问题

HPC水胶比低，孔隙率比常规的混凝土低，抗冻性差，冻融裂化直接影响构件使用寿命及安全，同时也会增加很多维修费用，人们对如何提高HPC抗冻性的重视程度越来越高。现在，用以提高HPC抗冻性的方法主要包括：（1）添加外加剂。常添加的外加剂有引气剂和减水剂，其中效果最好的是引气剂，它增加了混凝土体系的含气量，可以显著改善混凝土的耐久性；（2）添加活性矿物掺合料。最常用的活性掺合料是硅粉，实验证明添加适量硅粉后混凝土抗