高性能混凝土性能要求探討

【摘 要】現(xiàn)階段，我國國民經(jīng)濟的發(fā)展越來越快，伴隨著大量工程的不斷出現(xiàn)，市場對于混凝土尤其是高性能混凝土（HPC）的需求也逐漸增大。本文主要是對高性能混凝土（HPC）的性能要求做了探討。

【關(guān)鍵詞】高性能混凝土；高強度；高耐久性；高體積穩(wěn)定性；高工藝性

一、前言

混凝土主要有兩個方面的性能，分別為新拌混凝土的施工性能和硬化混凝土的使用性能。因而對于高性能混凝土來說，它的性能一般情況下包括高流動性以及能夠長期使用的力學性能和耐久性能等兩個方面。在大幅度的提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作而成的混凝土就是高性能混凝土。高性能混凝土作為一種新型高技術(shù)混凝土，它設(shè)計的主要指標是其耐久性，而適用性、施工性、強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等是主要考慮的幾個方面。

二、高性能混凝土的性能要求

從90年代以來，高性能混凝土在我國已經(jīng)在大量工程項目中被采用。對于高性能混凝土的要求很多，除了強度要達到一定的要求，如50Mpa或60Mpa，還要滿足增加高尺寸穩(wěn)定性(高彈模、低收縮、低溫度應變等)和高抗裂性等方面的要求。本文主要從高性能混凝土應該具備的高強度、高耐久性、高體積穩(wěn)定性、高工藝性等性能做簡要分析研究。

1、高強度

高強度就是指混凝土所應該具有的滿足結(jié)構(gòu)要求的強度值，通常情況下，并不是強度越高就代表混凝土的質(zhì)量就越好。很多專家的觀點都認為高性能混凝土不一定是高強度的，但是高強度的混凝土一定是高性能混凝土。因此，高強度除了代表混凝土的強度等級外，還在一定程度上反映了混凝土的強度質(zhì)量。而混凝土的強度質(zhì)量就是不僅僅強調(diào)混凝土的強度等級，還應該達到強度具有較小的分散性，同時混凝土的韌性也非常好，后期強度增長要穩(wěn)定等等，只利用超強度等級來滿足混凝土強度的設(shè)計等級的做法是極為不合理而且不科學的?？傮w來說，要重視混凝土強度的質(zhì)量。提高混凝土的強度等級， 有利于節(jié)約原材料的使用量、同時提高結(jié)構(gòu)的耐久性、還可以降低結(jié)構(gòu)的自重等。如果混凝土的強度等級由C30 提高到C60，對受壓構(gòu)件而言可以節(jié)約混凝土30%～40%，對受彎構(gòu)件而言也可節(jié)約混凝土15%～20%。

2、高耐久性

對于混凝土的耐久性的分析可以從人為劣化和自然老化兩個方面來進行。人為劣化具體是指混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，由于生活、生產(chǎn)和管理等方面的一些客觀原因，可能會因為長久的沖刷和磨損而導致混凝土的使用功能降低的情況；可能因為不斷撞擊而產(chǎn)生損傷或裂縫而導致混凝土的結(jié)構(gòu)強度的降低；可能因為油、堿、酸的等化學物質(zhì)的腐蝕作用破壞了混凝土的內(nèi)在結(jié)構(gòu)；可能因為滲透和溫度等的自然作用使混凝土遭受了一些直接的損傷。自然老化具體是指混凝土在土壤、大氣以及水中， 隨著時間的推移而發(fā)生的性能方面的變化，例如日曬雨淋、干濕較替、氣溫變化、凍融循環(huán)等自然現(xiàn)象的作用，使混凝土產(chǎn)生剝落、裂縫、疏松等各種現(xiàn)象，從而使得混凝土的結(jié)構(gòu)安全度嚴重降低；同時二氧化碳的侵入也將導致混凝土發(fā)生碳化現(xiàn)象，這便會造成混凝土對鋼筋的防銹保護方面的作用嚴重降低。

要對上述耐久性的問題進行解決，就需要從多個方面同時著手，例如可以提高混凝土的密實度和它的抗?jié)B性能，或者延緩混凝土老化和劣化的進程;在混凝土中摻加一些防老化和劣化的材料， 從而提高其抗老化和劣化的能力;同時還可以多做一些維護保養(yǎng)工作，增長混凝土的使用壽命。另外，如果在施工的過程中出現(xiàn)用料不當，或者操作不慎的情況等也會對混凝土的耐久性產(chǎn)生不良影響，例如施工中使用活性堿骨料，由于水泥和外加劑的含堿量非常高高，會導致骨料產(chǎn)生堿骨料反應，嚴重破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu);施工質(zhì)量沒有得到保證， 混凝土強度遠遠達不到所規(guī)定的要求，甚至有些發(fā)生了裂縫等，致使鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，對整個結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成了威脅。綜上所述，在施工過程中進行材料的選用時要十分謹慎，在達到規(guī)范所規(guī)定要求的基礎(chǔ)上，嚴格按照配合比、運輸、攪拌、養(yǎng)護、支模等各個步驟進行，進而確保混凝土的耐久性符合要求。

3、高體積穩(wěn)定性

混凝土的體積是否穩(wěn)定，對整個結(jié)構(gòu)的受力性能都會產(chǎn)生直接的影響。一般情況下，應該盡量提高混凝土的體積穩(wěn)定性，從而保證整個結(jié)構(gòu)的受力性能良好。通常而言，混凝土的體積穩(wěn)定性可以分成三類，第一類是由于承受了荷載的作用致使混凝土發(fā)生了體積變形， 例如徐變變形和彈性變形等;第二類是混凝土在自身的凝結(jié)過程中發(fā)生了體積變形，統(tǒng)稱為收縮變形；第三類是混凝土受到溫度的影響例如高溫或者低溫等而發(fā)生了體積的變形，統(tǒng)稱為溫度變形。

如果混凝土發(fā)生了不均勻收縮的現(xiàn)象，就會在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一定的內(nèi)應力，這便容易導致大大小小的裂縫出現(xiàn)，裂縫會使混凝土強度和耐久性都無法達到規(guī)定要求?；炷涟l(fā)生收縮現(xiàn)象是由很多原因造成的，主要原因如下：第一，對于剛成型的混凝土，由于固體顆粒會不斷往下沉淀，混凝土表面會有水分浸出，這必然導致了其體積的縮小。第二，水泥與水發(fā)生水化的化學變化時，會出現(xiàn)體積縮小的現(xiàn)象。第三，對于凝固后的混凝土，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分會不斷蒸發(fā)，進而導致了體積縮小的現(xiàn)象。通過對以上造成混凝土收縮原因的歸納總結(jié)，可以看出在以后的施工過程中，為盡量避免嚴重發(fā)生收縮現(xiàn)象，應該從降低用水量和水泥漿用量等方面開始進行解決。還應該通過采用彈性模量高的集料來提高提高混凝土的彈性模量，防止其在受到力的作用后發(fā)生過大的彈性變形。

混凝土和普通結(jié)構(gòu)的材料相同，在外界溫度發(fā)生變化時，會因為材料的熱脹冷縮而出現(xiàn)膨脹或收縮的現(xiàn)象，進而出現(xiàn)了體積變形，在這種情況下，如果混凝土承受了荷載作用就會因為結(jié)構(gòu)內(nèi)部內(nèi)應力的產(chǎn)生而導致被破壞的后果。另外，在發(fā)生水化反應時，由于混凝土各個部分的溫差很大，也會有內(nèi)應力進而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

混凝土形成過程中本身具有很多不得不關(guān)注的特性，所以在混凝土的設(shè)計和施工中，必須要進行全面考慮，綜合分析各種因素的可能會造成的影響，進而避免一些不良后果的產(chǎn)生。

4、高工藝性

保證混凝土質(zhì)量的重要指標就是其工藝性能。只有具有了較好的工藝性能，混凝土才有可能滿足高強度、高耐久性和高體積穩(wěn)定性等方面的要求。混凝土的工藝性能包含很多方面并且需要生產(chǎn)過程中的很多項指標來進行描述，目前，在國際上還沒有形成一個統(tǒng)一的關(guān)于混凝土高工藝性的標準。

三、總結(jié)

在目前情況下，除了混凝土的強度已經(jīng)有了明確的標準外，其他幾個方面均沒有統(tǒng)一的定量要求。從各個方面來看，由于高性能混凝土所具有的種種優(yōu)勢，混凝土未來的發(fā)展會逐步趨向于高性能混凝土的發(fā)展。對于高性能混凝土四個特征指標，可以在滿足具體工程要求的基礎(chǔ)上，由建設(shè)、設(shè)計和施工單位共同提出，進而改變目前對結(jié)構(gòu)混凝土只提強度等級的要求。

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