高性能混凝土的研究探微.docVIP

PAGE PAGE 1 高性能混凝土的研究探微 　　【摘要】高性能混凝土被认为是目前性能最全面的混凝土，在桥梁、海港和高层建筑中均已被采用。本文从其性能研究和应用分析两方面入手，阐述了其产生背景和现状研究，在简介其高耐久性能和高工作性能后，对其原材料及其选用和在施工控制中所注意的事项进行了详细阐述。 　　【关键词】高性能混凝土；高耐久性；高工作性能施工控制 　　中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号： 　　一、高性能混凝土性能研究和应用分析 　　我国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将HPC定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。在不同的国家，不同的学者或工程技术人员，对HPC的理解有所不同。比如美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性。但是他们的基本点都是高耐久性，这方面的认识是一致的。与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能： 　　1.耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。 　　2.力学性能。由于混凝土是一种非均质材料,强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。 　　3.经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益。 　　二、高性能混凝土的产生背景及现状 　　（一）背景简述 　　当代大跨、高层、海洋、军事工程结构的发展对混凝土提出的更高的要求，处在恶劣环境下既有建筑不断劣化、退化导致过早失效甚至出现恶性事故造成巨大损失，原材料生产、开采造成的生态环境恶化以及砂石料枯竭、资源短缺严重影响进一步发展的严酷现实。这就要求混凝土不断提高以耐久性为重点的各项性能,多使用天然材料及工业废渣保护环境,走可持续发展的道路,高性能混凝土就是在这种背景下逐步发展的。未来的混凝土必须减少水泥用量，更多地利用各种工业废渣作为其原材料，充分考虑废弃混凝土的再生利用，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。 　　（二）现状研究 　　针对混凝土的过早劣化，在20世纪80年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的高潮，并得到了各国政府的重视。从20世纪80年代开始，各国混凝土结构设计规范中逐渐突出了耐久设计的考虑，从只重视强度设计向强度与耐久性并重。进入20世纪90后代以后，混凝土结构耐久性设计方法成为土木工程领域中的研究重点。针对不同环境类别的侵蚀作用，提出材料性能劣化的理论或经验模式，并据此估算结构的使用寿命，成为发展和研究耐久性设计方法的主流。 　　高性能混凝土的发展有以下三个方向： 　　(1)智能混凝土 　　智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。 　　(2)绿色高性能混凝土 　　绿色高性能混凝土应用较多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土与基准混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明显降低混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度。而且，节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表性材料。 　　(3)超高性能混凝土 　　超高性能混凝土，其特点是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。 　　三、高性能混凝土的特点 　　1.高耐久性能 　　高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性,而耐久性则取决于抗渗性，抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能混凝土掺加了高效减水剂,其水胶比很低(≤0138),水泥全部水化后,混凝土没有多余的毛细水,孔隙细化,最可几孔径很小,总孔隙率低。再者高性能混凝土中掺加矿物质超细粉后,混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低,而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构,使其≥100μm的孔含量得到明显减少,矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高。 　　2.高工作性能 　　高性能混凝土具有良好的流变学性能,高流动性,不泌水,不离析,能在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性,对于某些结构的特殊部位(如