中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 技术论坛 ２０１５年７月 ・２２９・ 高性能混凝土的性能及其原材料的选用 南 杨 高 杨 内蒙古扎兰屯市城市排水有限责任公司，内蒙古扎兰屯０２１ ０００ 摘 要：随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程 能长久的安全使用下去，日益受到各级和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次 数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。 高性能混凝土（ＨＰＣ）由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为 全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。 关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性 中图分类号：ＴＵ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—５５８６（２０１５）３３．０２２９．０１ 高性能混凝土（ＨＰＣ）是２０世纪８０年代末９０年代初，一 些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的 混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基 础设施工程提供１００年以上的使用寿命。区别于传统混凝土， 高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积 稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的 混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高 层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安 全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显 的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的 发展方向。 １高性能混凝土的性能 １．１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。 １．２工作性 坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，ＨＰＣ的坍落度 控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料 的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均 匀性好。 １．３力学性能 用细度模数大于２．６的中砂或粗砂。 ２．２粗集料 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。 １，４体积稳定性 高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早 期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。 １．５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； 高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使 用空间；ＨＰＣ良好的工作性可以减少工人工作强度，加快施 工速度，减少成本。前苏联学者研究 发现用Ｃ１１０￣Ｃ１３７的高性能混凝土替代Ｃ４０～Ｃ６０的混 凝土，可以节约１５％～２５％的钢材和３０％～７０％的水泥。虽然 ＨＰＣ本身的价格偏高，但是其优异的性能使其具有了良好的 经济性。概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功 能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结 构的使用年限，降低工程造价。 ２高性能混凝土原材料及其选用 ２．１细集料 细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河 砂，其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的 粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗， 混凝土的强度越高。配制Ｃ５０～Ｃ８０的混凝土用砂宜选用细 度模数大于２＿３的中砂，对于Ｃ８０～Ｃ１００的混凝土用砂宜选 高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗 集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质砂岩、 石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石，级配符合规范要求。由于高性 能混凝土要求强度较高，就必须使粗集料具有足够高的强度， 般粗集料强度应为混凝土强度的ｌｌ５倍～２１０倍或控制压碎 指标值＞１０％。最大粒径不应大于２５ｍｍ，以１０ｍｍ～２０ｍｍ 为佳，这是因为，较小粒径的粗集料，其内部产生缺陷的几率 减小，与砂浆的粘结面积增大，且界面受力较均匀。 ２．３细掺合料 配制高性能混凝土时，掺入活性细掺合料可以使水泥浆的 流动性大为改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石强度 有所提高。更重要的是，加入活性细掺合料改善了混凝土中水 泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均 得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在 高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉（ＳＦ）、磨细矿渣 粉（ＢＦＳ）、粉煤灰（ＦＡ）、天然沸石粉（ＮＺ）等。粉煤灰是 火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰，它能有效提高混凝土的抗渗 性，显著改善混凝土拌合物的工作性，大掺量粉煤灰混凝土还 对环境保护和节约资源有重要意义。配制高性能混凝土的粉煤 灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。矿渣是高 炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的，用 于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥，能提高混凝土的工 作性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰， Ｓｉ０２含量大于９０％，平均粒径约０１１ ｕｍ，比表面积＞２００００ ｍ ／ｋｇ，借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，可以填充到 水泥或其他掺合料的间隙中去，并且具有很高的活性，在各种 掺合料中对混凝土的增强作用最为显著，是国际上制备超高强 混凝土最通用的超细活性掺合料。 ２．４减水剂及缓凝剂 由于高性能混凝土具有较高的强度，且一般混凝土拌合物 的坍落度较大（１５～２０ ｃｍ左右），在低水胶比（一般＜０．３５） 般的情况下，要使混凝土具有较大的坍落度，就必须使用高 效减水剂，且其减水率宜在２０％以上。有时为减少混凝土坍 落度的损失，在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。此外，由于高 性能混凝土水胶比低，水泥颗粒间距小，能进人溶液的离子数 量也少，因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。因大部分 一一高性能混凝土施工时采用泵送，故掺减水剂后混凝土拌合物的 坍落度损失不能太快太大，否则影响泵送。 随着我国建筑基础建设的不断增强，ＨＰＣ必将成为新世 纪的重要建筑工程材料。基于上述特点，高性能混凝土成为我 国近期混凝土技术的主要发展方向。 参考文献 ［１］吴中伟．高性能混凝土［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， １９９９：６６． ［２］吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土［Ｍ】．北京：中国铁道出版社， １９９９：５４． ［３］丁大钧．高性能混凝土及其在工程中的应用［Ｍ］．北京：机 械工业出版社，２００７：１２４．
