冯黎娜

1河南建筑职业技术学院（450007） 2河南省建筑工程学校（450007）

高性能混凝土发展现状与展望综述

冯黎娜1，2

1河南建筑职业技术学院（450007） 2河南省建筑工程学校（450007）

介绍了高性能混凝土材料的性能特点，论述了高性能混凝土的研究现状和发展趋势。目前，混凝土正在向高强、高性能和生态化的方向发展，绿色高性能混凝土是混凝土材料的发展方向，其应用前景将越来越广阔。

高性能混凝土；性能；现状；展望

随着社会的不断进步和人们对资源、环境、施工、使用及性能要求的不断提高,混凝土面临着来自使用环境恶劣和高耐久性要求的更大挑战。这些发展趋势将引导我国的现代化建筑向高层化、大跨化、重载化及结构轻量化方向发展，因此高性能混凝土（HPC）应运而生。高性能混凝土具有耐久性好、强度高、变形小等优点，能适应现代工程结构向大跨、重载、高耸发展和满足恶劣环境条件的需要，同时还能减小构件截面、增大使用面积、降低工程造价。

1 高性能混凝土的概念及历史发展

混凝土材料作为现代工程结构首选材料至今已有100多年的历史，但是随着近二、三十年环境问题的日益突出，人们已普遍认识到,混凝土材料的生产与使用是造成生态环境问题与公害的重要原因之一。因此，高性能混凝土的出现可以说是历史发展的必然。它的出现更是把混凝土技术从以往的经验技术转变为了高科技,代表着当今混凝土发展的总趋势。

高性能混凝土（High Performance Concrete，简称 HPC）是近一、二十年才提出来的，据考证，挪威学者在 1986年首度提出高性能混凝土的概念并进行研究,继而欧美发达国家投入大量财力和人力，致力于高性能混凝土的研究和开发。

高性能混凝土有多种定义，不同国家，甚至是同一个国家的不同行业，对高性能混凝土的定义都有差别。混凝土协会（ACI）于1998年对高性能混凝土给出了正式定义，概括的讲,当混凝土的某些特性是为某一特定的用途和环境而制定时，这就是高性能混凝土。所指特性为:易于浇筑，振捣不离析，早强，长期力学性能，抗渗性能，密实性，水化温度，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的较长寿命。

结合我国的工程实际，1999年吴中伟院士认为“高性能混凝土（HPC）是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术,选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的除水泥、水、集料外，必须采用低水胶比,掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土。它是以耐久性作为设计的主要指针；针对不同用途要求，对下列性能有重点地予以保证，即施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等。其中还包括节约资源、不破坏环境，符合可持续发展的原则，即在保证高工作性、高强度和高耐久性的前提下，尽量考虑少用水泥，以减少大量生产水泥而造成的大气污染和高能量消耗。

2 高性能混凝土的性能

2.1 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。

2.2 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,HPC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。同时，由于HPC的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。

2.3 力学性能

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，HPC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。在HPC中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。

2.4 体积稳定性

HPC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。

2.5 经济性

HPC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。HPC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；HPC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。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，HPC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。

3 高性能混凝土的发展

3.1 绿色高性能混凝土

水泥混凝土是目前使用量最大的人造材料，对资源、能源的消耗和对环境的破坏十分巨大,与可持续发展的要求背道而驰。国内外学者都提出了绿色建筑材料的概念，而绿色高性能混凝土是绿色建筑材料的重要内容,开发和利用绿色高性能混凝土成为混凝土研究的重要课题。绿色高性能混凝土节约更多的资源和能源,对环境的破坏减小到最低限度，使混凝土结构工程健康发展。

3.2 高强高性能混凝土

采用高强高性能混凝土可以减小截面尺寸，减轻自重，获得较大的经济效益。在混凝土中掺入超细粉物质，可以使硬化水泥石结构致密，孔径细化，改善界面结构，具有高的抗渗性、耐久性和强度。

3.3 智能混凝土

智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知、自适应、自修复特性的多功能材料，对环境变化具有感知和控制的功能。随着损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的出现，为智能混凝土的研究、发展和智能混凝土结构的研究应用奠定了基础。

随着HPC的开发和应用，有专家指出，作为建筑工业主要原料的水泥，实际上是一种不可持续发展的产品。因此，高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时，坚持其可持续性的发展原则。大力开展绿色高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的优良性能，对混凝土的发展将起重要作用，并为HPC的发展指明了非常明确的方向。

3.4 自密实混凝土

免振是在浇筑时仅靠混凝土自身的重力而不需要任何捣实外力而达到自密实、自流平的一种混凝土，尤其适用于施工形状复杂、钢筋密集，因而难以振捣的部位，同时可以大大加快混凝土浇筑速度,另外还可以消除振捣带来的噪声。自密实混凝土和广泛用于钢桥面铺装的浇筑式沥青混凝土相似，后者由于其本身的高流动性，摊铺后无需碾压只要简单整平即可。

3.5 纤维混凝土

为改善混凝土的抗拉性能差、延性差等弱点,而在混凝土中掺加纤维以改善混凝土性能的研究发展得相当迅速。目前应用较多的有钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、石棉及合成纤维混凝土等。而其中发展较快、应用较广的是钢纤维混凝土。

3.6 高性能路面混凝土

国外对高性能混凝土用于路面铺装的研究已经有过不少尝试，但更多的还是在追求混凝土的高强度。我国针对水泥混凝土路面普遍存在的早期破坏现象,已在“西部交通建设科技项目”中设立多项课题着重研究路用水泥混凝土的耐久性问题，并已取得阶段性成果。

4 结语

1）高性能混凝土开创了以耐久性为设计指标的新理念,拓宽了其强度值域的应用范围。

2）矿物细掺料和高效外加剂，即双掺技术，是配制高性能混凝土的关键技术。

3）对施工质量的控制是高性能混凝土发挥其优越性能的必要条件。

[1]吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].中国铁道出版社,1999,9.

[2]杜婷.混凝土材料的研究现状和发展应用[J].混凝土,2006,5.

[3]许雯瑜,曾志兴.对高性能混凝土的几点探讨[J].山西建筑,2006,4.

[4]陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景[J].广东土木与建筑,2000,05.

[5]GB 50010—2002,混凝土结构设计规范[S].国家质检总局,SBTS,2002.