高性能混凝土性能综述

高性能混凝土性能综述

李成才王汉发林颖文

广州大学广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心广东广州510006

摘要：本文主要对高性能混凝土的体积稳定性、耐久性及耐火性等方面进行研究探讨，通过对高性能混凝土的耐久性研究，分析了多种对高性能混凝土耐久性产生影响的因素。

关键词：高性能混凝土；耐久性；影响因素

1绪论

1.1高性能混凝土的定义

高性能混凝土【1】一词源于英文的Highperformanceconcrete,缩写为HPC是一种具有某些性能的匀质混凝土，在其制造过程中宜使用优良的原材料和严谨的施工工艺，制造成方便震捣、浇筑、不离析、各种性能稳定、早期强度高以及体积稳定和韧性的混凝土，能在极差的环境下使用多年，也就是说HPC必须需要很好的流动性、强度和良好的耐久性。

1.2高性能混凝土的特性

高强性能：高性能混凝土的抗压强度早已远远超过了200MPa。在工程中28天平均强度在100至120Mpa之间的高性能混凝土也已经得到广泛使用。而正是由于高性能混凝土拥有如此高的强度，所以其可以在很大程度上减少混凝土的结构尺寸，进而减小结构的自身重量和其对地基的荷载，提升人们的使用空间并减少原材料的使用量，很大程度的降低工程成本。

自密实性：高性能混凝土使用过程中的用水量相对普通混凝土来说大幅度减少，抗离析性好，流动性强，从而使得其拥有很好的填充性。所以具有高流动性的高性能混凝土有很好的自密实性。

体积稳定性：高性能混凝土由于具有低收缩与徐变、高弹性模量的特性，所以也使得其有很好的体积稳定性。一般来说普通混凝土的弹性模量大小在20至25GPa之间，而经过使用适宜配合比所生成的高性能混凝土的弹性模量则可以达到40至50GPa之间。

耐久性：高性能混凝土的一个极其重要的特点是高耐久性，而它的耐久性则由它的抗渗性强弱来决定；与此同时它抗渗性又由混凝土中的界面结构和水泥石密实度来决定。

耐火性：当高性能混凝土处在高温环境下时，容易发生爆裂和脱落的情况。个中原因是其高密实度的特性使得其中的自由水不能很快的从毛细孔中排出来，在高温情况下时混凝土内部所产生的蒸汽压力基本都会达到饱和。所以关于高性能混凝土的耐高温性能是一个值得让我们花时间和经历去解决问题。

2影响高性能混凝土耐久性的因素

2.1高性能混凝土耐久性的破坏因素

比较普遍的的破坏因素有：(1)钢筋锈蚀作用；(2)冻融循环作用；(3)碱-集料反应；(4)酸碱腐蚀及盐类侵蚀作用；(5)冲击、磨损等机械破坏作用等。

2.2高性能混凝土耐久性的影响因素

会对混凝土耐久性产生影响的主要因素可以归结为下面两点:(1)在工程施工过程中为了达到施工效果，这就要求混凝土水灰比高,但这样往往就造成混凝土的孔隙率也变大,大约会占到水泥石总体积的百分之二十五至百分之四十,而这其中的孔隙大都是混凝土中的毛细孔，随着毛细孔的增多一定会让更多的侵蚀介质和一些有害物质进人到混凝土的内部通道,这样就会使混凝土的耐久性变弱。（2）混凝土的耐久性不强还有可能是因为水泥石中的水化的物稳定性不够造成的。另外,水化物中还存在很多游离石灰,由于它的稳定性和强度都机器的差,在混凝土处在侵蚀环境下时，这一部分是最早遭到腐蚀的。我们想要提高混凝土的耐久性就一定要将这些劣性影响尽可能降到最低【5】。

3高性能混凝土耐久性的改善措施

（1）添加高效减水剂

我们在满足混凝土所必需达到的流动性的条件下后,应该尽量的减小水灰比和用水量，只有这样才会让混凝土的总孔隙有较大程度的降低。在添加了减水剂之后,憎水基团会呈一定规律的定向吸附在水泥颗粒表层,亲水基团则会和水分子聚集,这样一来就会使水泥颗粒表层带有相同的电荷，异性相吸同性相斥，这样就会产生相斥的作用。而与此同时在水泥颗粒表面就会产生一层溶剂化水而与此同时在水泥颗粒表面就会产生一层溶剂化水膜,使得整个水泥体系就会处于一个相对稳定的悬浮状态,从而使得水泥颗粒不能相互接触,同时也增加了混凝土的流动性,混凝土拌合物的和易性也得到了改进，最终达到减水的目标。

（2）加入矿物掺合料

我们为了改变混凝土中水泥石的胶凝物质的组成结构使其更加耐用，可以在普通混凝土中加人一些矿物掺合料，像硅粉、矿粉、粉煤灰等。当我们把三元系统运用的越多,就可以利用一些矿物成分的协同优势,就可以降低高性能混凝土的生产成本并让它更加环保，同时也可以提升新拌和硬化混凝土的性能。由于活性矿物掺合料中存在较多的活性,而这些二氧化铝会在和水泥水化过程中生成水化硅酸钙和游离石灰，进而产生第二次化学反应,而正是因为这一反应才会生成具有更好稳定性、更高强度的的低碱性水化硅酸钙，这样的话就能达到改进水化胶凝物质组成的目的,同时能让水泥石的结构变得更加的紧密,并能减少一些渗透通道【7】。

（3）使用优质骨料

在多数实践试验过程中表明，在高性能混凝土的改善发展过程中优质的骨料是必不可少的。世界各国的很多混凝土专家认为砂石骨料的质量是影响混凝土展的关键性因素,与此同时我国的专家认为中国混凝土质量没有西方一些国家的好，关键问题是砂石的质量问题,所以一定要尽可能的改善骨料的质量实验表明,用来配制高耐久性的混凝土的骨料需要满足以下要求【2】：（1)在会处于干湿交替或者冻融循环下的混凝土而言,粗骨料中的含泥量要不大于百分之零点七，细也应该不超过百分之一,水溶性氯化物折合氯离子在粗、细骨料中所占的分量应该小于百分之一的骨料质量；（2)处在冻融循环下的工程混凝土,必须进行骨料的坚固性试验,粗骨料的坚固性试验的失重要小于百分之八，细骨料的则要小于百分之五;（3)在使用骨料前要掌握所用的骨料有无潜在活性,对那些会与水接触的或处在潮湿环境下的混凝土,使用的骨必须经过专门的验证。（4)处在氯盐环境作用下的混凝土,不应该使用抗渗性差的岩质如砂岩、花岗岩等作为骨料;(5）选用的骨料要尽量满足粒形和级配良好、质地坚硬、空隙率小的要求。

结语

高性能混凝土的性能在很多方面都要比普通混凝土的更加优异，为了满足我们对其不同方面的使用要求，我们要着重确保高性能混凝土的以下性能：耐久性、实用性、强度、经济性、体积稳定性。我们一般认为高性能混凝土是一个混凝土的品种，其实并不然。高性能混凝土是对普通混凝土进行改善、提升其性能，尤其是“耐久性”，对如今不同建筑工程来说，高性能混凝土有不同的“特殊性能组合”。

参考文献

[1]贺东青，任志刚.高性能混凝土配合比设计方法研究综述[J].国外建材科技，2006，（4）.

[2]林旭健.混凝土的高性能化与可持续发展[J].福州大学学报，2000，（2）.

[3]廖平若，廖固，易丹.高性混凝土的试验研究[J].中南公路工程，2005，(3).

[4]蒋家奋.浅析混凝土的自收缩.苏州混凝土水泥制品研究，2001年第3期.

[5]乔宏霞.高性能混凝土抗硫酸盐性能研究，兰州理工大学硕士学位论文2003:4-18.

[6]张兰芳.矿渣、粉煤灰混凝土耐腐蚀性能研究，辽宁工程技术大学硕士学位论文，2002:4-22.

[7]P.K.Mehta，混凝土的结构、性能与材料，同济大学出版社，2010:11-12.

作者简介

李成才（1994-），汉族，江西南昌，硕士研究生。