高性能混凝土技術(shù)的運(yùn)用

楊建合

摘 要：本文主要介紹了高性能混凝土的產(chǎn)生的時(shí)代背景，國內(nèi)外對其研究現(xiàn)狀以及其在工程領(lǐng)域的運(yùn)用。因時(shí)代的發(fā)展和社會的需要，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。關(guān)于其定義，眾說紛紜。高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優(yōu)良的力學(xué)性、體積穩(wěn)定性以及成本經(jīng)濟(jì)性，使得其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛的使用，尤其是在道路工程、橋梁工程則更為普遍。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土;工作性;耐久性;體積穩(wěn)定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.039

1 前言

近年來，隨著改革開放和現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日趨完善。國家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模越來越大，與此同時(shí)，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量也提出了更高的挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)實(shí)際的技術(shù)問題，一種先進(jìn)的混凝土技術(shù)逐漸運(yùn)用到建筑工程的施工當(dāng)中。這種技術(shù)稱之為“高性能混凝土”（High Performance Concrete），國際上簡稱HPC。

高性能混凝土（HPC）概念是于上世紀(jì)80年代末，由西方發(fā)達(dá)國家首次提出，其主要目的是為了提高建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，要求可以為基礎(chǔ)設(shè)施工程具備一百年及其以上的使用壽命。高性能混凝土因?yàn)槠渚邆淠途眯?、高?qiáng)度性以及結(jié)構(gòu)體積的穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在世界不少重大建筑工程領(lǐng)域被廣泛的運(yùn)用，尤其是道路橋梁、特高層商業(yè)建筑以及國家水利工程設(shè)施等方面。可以說，高性能混凝土將會是未來世界混凝土技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)。

2 高性能混凝土的研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代，在美國馬里蘭州，NIST（美國國家標(biāo)準(zhǔn)與工藝研究院）和ACI（美國混凝土協(xié)會）聯(lián)合主辦了的國際混凝土研討會上，首次給定了高性能混凝土的定義，皆指具有所要求的性能和勻質(zhì)性的混凝土。這就要求高性能混凝土需要具備物理力學(xué)性質(zhì)優(yōu)、抗壓強(qiáng)度高、材料韌性好、結(jié)構(gòu)體積穩(wěn)、使用壽命長和耐惡劣環(huán)境的性能。

高性能混凝土的提出實(shí)際上經(jīng)歷了漫長的研究過程，不同國家、不同的學(xué)者也依照各自的工程要求和實(shí)際運(yùn)用針對高性能混凝土提出了不同的定義。而研究比較多的國家當(dāng)數(shù)美國、法國、日本、加拿大以及中國。

美國學(xué)者P. K. Mehta研究認(rèn)為高性能混凝土不僅要求其強(qiáng)度較高，最應(yīng)該要具備的特性是耐久性，耐久性是高性能混凝土的根本。其次混凝土的體積的穩(wěn)定也是高性能混凝土應(yīng)有的性能，這就要求該混凝土結(jié)構(gòu)具備力學(xué)彈性模量高、抗?jié)B透性強(qiáng)、工作效率高和干縮率低、徐變率低、溫度應(yīng)變低的物理特點(diǎn)。

日本學(xué)者小擇伊雅和岡村浦研究認(rèn)為高性能混凝土首要具備的性能不是其耐久性，而應(yīng)該是它的高工作性，這就要求該混凝土的流動性較高、具備粘聚性和可繞柱性。同時(shí)能夠適應(yīng)溫度的變化，達(dá)到低溫升、高抗?jié)B和低干縮。

法國學(xué)者M(jìn)alier研究認(rèn)為與日本學(xué)者小擇伊雅觀點(diǎn)相似，高性能混凝土的特點(diǎn)在于有良好的工作性，其次要具備工程經(jīng)濟(jì)性和耐久性， 特別是大型的基礎(chǔ)設(shè)施，諸如橋梁、水利工程以及機(jī)場等。

我國學(xué)者也對高性能混凝土做了很多的研究，黃大能教授提出，高性能混凝土應(yīng)具備高強(qiáng)度性，但良好的耐久性是前提，體積穩(wěn)定性是基礎(chǔ)。

3 高性能混凝土的運(yùn)用分析

3.1 高性能混凝土的性能

相比于傳統(tǒng)的混凝土，高性能混凝土具備以下獨(dú)特的性能。

（1）工作性：高性能混凝土的坍塌度控制功能好，在混凝土的振搗過程中，混凝土的粘性高，粗料下降的速度慢。此外，在高性能混凝土中，自由水含量低，超細(xì)粉的摻入也使得混凝土無泌水，泥漿的粘性大，不容易出現(xiàn)離析。

（2）耐久性：耐久性是高性能混凝土一個(gè)重要的參數(shù)指標(biāo)，在制作的過程中，采用高效的減水劑配合超細(xì)粉混合使用，達(dá)到降低混泥土結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙的目的。結(jié)構(gòu)空隙的降低會提高建筑的使用年限。

（3）力學(xué)性能：決定混凝土強(qiáng)度大的一個(gè)重要參數(shù)是混凝土的水灰比，高性能混凝土具備較低的水灰比，使得其具備較高的抗壓強(qiáng)度。高效減水劑的使用使得混凝土的單位用水量也得到了減少。

（4）體積穩(wěn)定性：高性能混凝土除了具備工作性、耐久性和良好的力學(xué)性質(zhì)外，還具備較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期不易發(fā)生體積形變，硬化后期收縮變形小。這就達(dá)到了混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)很強(qiáng)的體積不變形。

（5）實(shí)用經(jīng)濟(jì)性：高性能混凝土除了在施工技術(shù)上具備良好的性能外，其在建筑成本上表現(xiàn)低價(jià)的經(jīng)濟(jì)性。耐久實(shí)用的混凝土結(jié)構(gòu)大大減少了因傳統(tǒng)技術(shù)消耗的建筑維修費(fèi)。

3.2 高性能混凝土的運(yùn)用

高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優(yōu)良的力學(xué)性、體積穩(wěn)定性以及成本經(jīng)濟(jì)性，使得其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛的使用，尤其是國家大型的道路工程、橋梁工程及水利工程，當(dāng)然，商業(yè)高層建筑也越來越偏向使用高性能混凝土。下面介紹高性能混凝土在橋梁工程和道路工程方面的應(yīng)用。

（1）橋梁工程的應(yīng)用。現(xiàn)今世界范圍內(nèi)，大多數(shù)國家的橋梁建設(shè)基本上使用的都是高性能混凝土材料。在橋梁工程的施工過程中，高性能混凝土的使用，能夠較好的減少橋體構(gòu)件的截面積，從而達(dá)到減少橋梁施工工期的目的。此外，橋梁因?yàn)槠渌诘沫h(huán)境條件（山區(qū)、河流、海洋），長期會受到泥石流、風(fēng)暴和水流侵蝕的影響，往往會降低其使用的年限。而高性能混凝土則高效地解決了這個(gè)腐蝕和損害的問題，極大地提高了橋梁的抗損能力，提高橋梁的使用年限。

（2）道路工程的使用。當(dāng)今世界，城市化進(jìn)程加快，道路工程建設(shè)是城市化建設(shè)的一個(gè)重要部分。道路工程需要考慮一個(gè)重要的方面則是耐久性，道路長期經(jīng)受大型車輛的碾壓，傳統(tǒng)的混凝土道路往往厚度巨大，以此來解決道路破損的問題，而高性能混凝土材料不僅可以提高道路路面的抗損能力和使用年限，同時(shí)也極大地降低道路的厚度，側(cè)面是減低了道路的施工成本。

4 結(jié)論

因時(shí)代的發(fā)展和社會的需要，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生，關(guān)于其定義，眾說紛紜。高性能混凝土材料在美國首次提出之后，相繼在法國、日本、加拿大以及中國得到了很大的研究進(jìn)展。高性能混凝土因其高工作性、耐久性、優(yōu)良的力學(xué)性、體積穩(wěn)定性以及成本經(jīng)濟(jì)性，使得其在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛的使用，尤其是國家大型的道路工程、橋梁工程?？梢哉f，高性能混凝土的使用將會是未來世界建筑工程的趨勢。

參考文獻(xiàn)：

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