對高性能混凝土的認識和推廣應用思考

田仁應

（貴陽公路管理局，貴州 貴陽 550001）

0 引言

混凝土技術可持續(xù)發(fā)展面臨嚴重挑戰(zhàn)，耐久性差，資源逐漸枯竭，環(huán)境污染嚴重，綠色高性能的混凝土是可持續(xù)發(fā)展的必然方向。自1994年清華大學向國內介紹和發(fā)起應用高性能混凝土以來，高性能混凝土得到較多的應用，高性能混凝土的開發(fā)與應用，對傳統(tǒng)混凝土的技術性能有了很大程度的提高，對節(jié)能、工程質量、工程經(jīng)濟、環(huán)境與勞動保護等方而都具有重大的意義。本文結合施工實際，對高性能混凝土的特點以及推廣應用方面提出了自己的觀點，以供同行磋商。

1 對高性能混凝土的認識

高性能混凝土的概念及特點，我國著名的混凝土科學家、中國工程院院士吳中偉教授是這樣定義的：高性能混凝土是一種新型的高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作的混凝土，是以耐久性作為設計的主要指標，針對不同用途的要求，有重點的對耐久性、施工性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性予以重點保證，同時提出高性能混凝土的內部結構具有以下特點：

a）孔隙率低，基本上不存在大于100nm的大孔；

b）水化物中Ca（OH）2減少，C-S-H和Aft增多；

c）未水化的顆粒多，未水化顆粒和礦物摻料等各級中心質增多；

d）界面厚度小，孔隙率低、Ca（OH）2數(shù)量減少，且取向程度下降，水化物結晶顆粒尺寸減少，更接近水泥石本體水化的分布。

同時，《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T F50—2011）也將高性能混凝土描述為：“具有高強度、高彈性模量、低滲透性和抵抗外界破壞的混凝土。高強混凝土本身抗?jié)B性能就高，但還不同于高性能混凝土，高性能混凝土主要指高耐久性?！备咝阅芑炷潦窃谔岣叱Ｒ?guī)混凝土性能的基礎上，采用現(xiàn)代混凝土技術，選用優(yōu)質原材料，除水泥、水、集料外，必須摻加足夠數(shù)量的活性細摻料和高效外加劑的一種新型高技術混凝土。具有這樣微結構的混凝土，必然會有密實度大、干收縮小、抗化學腐蝕性強等性質。

2 高性能混凝土的技術特征

2.1 高性能混凝土的技術特征

文獻[1-12]指出，混凝土達到高性能的關鍵是：選擇適當?shù)牟牧吓c配合比，并采取適當?shù)氖┕すに?。混凝土專家陳肇元院士在一次學術會議上明確指出，應該讓高等院校和科研院所等教學及科研機構，系統(tǒng)深入探討施工技術。雖然高性能混凝土由于其優(yōu)異的施工性能，給施工帶來方便，可消除由于人為振搗不均勻而造成的缺陷，提高混凝土工程外觀質量，同時也降低了對現(xiàn)場一線工人的要求，但是，影響高性能混凝土性能的因素還有很多，既有原材料的影響，也有相關的技術指標及施工方式的影響。高性能混凝土的性能對原材料質量和配合比的控制、混凝土的拌和時間以及混凝土的養(yǎng)護工作等非常敏感，同時抗凍融和鹽害也與混凝土抗?jié)B性緊密聯(lián)系[13]，

以及這種看不見、量不出的裂縫正是侵蝕性離子從混凝土表面滲到鋼筋表面的通道[14]。這就要求施工技術人員和管理人員熟悉和掌握這些特性和質量控制技術。因此，高性能混凝土對施工工人要求低了，而對施工技術人員和管理人員的要求卻提高了。

2.2 高性能混凝土施工中遇到的一些問題

針對高性能混凝土存在的一些缺陷，筆者根據(jù)個人在教學中的體會及施工中經(jīng)驗談談感受。

2.2.1 高性能混凝土必須采取嚴格的施工工藝，采用優(yōu)質材料配制，便于澆注，不離析，力學性能穩(wěn)定，早期強度高，具有韌性和體積穩(wěn)定性的混凝土。

2.2.2 由于混凝土在腐蝕性環(huán)境下已腐蝕，因此應該適當?shù)脑黾涌箟簭姸戎笜艘员ＷC其長期耐久性。有日本學者提出，應該把新攪拌混凝土的高強、超高強和高流態(tài)、低溫、低收縮作為高性能混凝土的特點。

2.2.3 施工方式對混凝土的品質有很大影響。實際調查結果表明，在其他條件相同時，施工質量好，混凝土強度高，密實性好，抗碳化能力強，而施工質量差，混凝土內部裂縫、蜂窩、孔洞等增加了二氧化碳在混凝土中的擴散路徑，碳化速度加快。

3 高性能混凝土在施工中的推廣應用

3.1 高性能混凝土在國外的推廣應用

在美國，紐約州運輸部最早于1996年在橋梁上采用高性能混凝土，并開始要求全州所有新建橋梁的橋面必須使用高性能混凝土建造。至今，在紐約州已建成了100多座具有高性能混凝土橋面的橋梁。紐約州運輸部的Don Streeter說：根據(jù)我們的滲透規(guī)范，用高性能混凝土建筑的橋面，使用壽命預計將達到現(xiàn)在普通混凝土橋面的兩倍。他說這種橋面預計使用60～65年后需要修復，最終使用壽命可長達100年。雖然高性能混凝土使用與普通混凝土相同的材料、通常的養(yǎng)生方法和試驗方法，但確需做一些調整，如當設計高強度混凝土混合料時，必須使用更多的粗集料、粉煤灰和一些外加劑。當制作高強度混凝土大梁和其他構件時，盡管1.3cm預應力鋼鉸線是普通認可的，但使用1.5cm預應力鋼鉸線會更經(jīng)濟。日本是研制高強混凝土最早的國家，西方發(fā)達國家相繼發(fā)展并應用高性能混凝土，在大跨度橋梁和超大空間結構中其價值得到體現(xiàn)。

在中國，高強度混凝土研究相對滯后，但近幾年發(fā)展比較快速，在城市建筑、港口、機場等工程建設得到廣泛應用。交通及水利建設相對滯后，大跨度橋梁、水電站建設中也已經(jīng)使用，得到了很好經(jīng)濟效益。

在貴州，高強度混凝土雖然也得到了應用和推廣，大量的產(chǎn)品處于利用和購買階段，結合貴州的地材生產(chǎn)適合貴州的產(chǎn)品正在研究和實驗中。但高性能混凝土是今后發(fā)展的主要方向，貴州的地形地貌復雜，巖溶發(fā)育，增加了工程的難度，在復雜工程中，高性能混凝土發(fā)揮了重要的作用。貴州的橋梁和隧道很多，高性能混凝土在其養(yǎng)護和加固中也起到了重要的作用，比如花魚洞大橋加固、姬昌橋加固、跳蹾河橋加固中都用到高性能混凝土中的自密實混凝土等，提高了工程質量，降低了工程難度，給社會帶來很好的經(jīng)濟效益。

3.2 高性能混凝土在我國的推廣辦法

雖然由普通混凝土向高性能混凝土的轉變，提高了材料成本，但橋面建筑費用與普通混凝土橋面相當。根據(jù)個人經(jīng)驗提出如下幾點：

a）為了幫助公路部門和工業(yè)部門做好轉變傳統(tǒng)的公路施工方式，公路部門應發(fā)起組織一個系列特展學習班，學習班介紹如何設計高性能混凝土混合料，如何在橋梁設計中使用高性能混凝土及高性能混凝土如何用在具體的橋梁工程中；

b）公路部門應與高校教育機構、科研機構、施工單位成立一個專家組，隨時幫助公路部門進行高性能混凝土混合料設計和橋梁施工；

c）公路部門因涉及的工程多，混凝土用量多，根據(jù)工程需要生產(chǎn)適合自己需要的多種類的高性能混凝土產(chǎn)品，并組織發(fā)布和展銷自己的產(chǎn)品，把握好公路工程自己的主場，以實驗成果支撐產(chǎn)品和工程應用。

4 結語

隨著高性能混凝土的開發(fā)和應用，高性能混凝土相對傳統(tǒng)的混凝土具有無法比擬的優(yōu)勢，同時道路工程對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響正引起社會的關注，高性能混凝土的發(fā)展將發(fā)揮越來越重要的作用，相信高性能混凝土將會在橋梁工程中充分發(fā)揮它的作用。

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