张爱华1 熊立斌2
1身份证号码：23010319780420XXXX 浙江杭州 310000；
2身份证号码：43232519770523XXXX 浙江杭州 310000
摘要：文章阐述了各种学派对高性能混凝土的定义，通过“双掺法”来配制高性能混凝土：研究了当前高性能混凝土的矿物超细掺料和高性能外加剂。同时介绍了高性能混凝土在具体工程中的应用，展望了超高性能混凝土、绿色高性能混凝土等将是高性能混凝土的发展趋势。
关键词：混凝土；高性能混凝土；矿物细掺料；高性能外加剂；超高性能混凝土；
在当下我国的绝大多数工程建设之中，混凝土往往是所需要使用数量最多的建筑材料，同时也是使用范围最广的建筑材料之一。自1949年我国建国以来，以混凝土作为主要建筑材料的建筑工程开始得到高速的发展，同其它的建筑材料进行对比，混凝体有极为优良的综合性能体现，在新中国成立以来成为大坝、房建工程、桥梁、公路等诸多现代化建筑当中不可或缺的建筑材料。但就目前状况来看，同其它经济发达国家进行对比，可以发现的是，我国开始大规模的使用混凝土作为工程建设的建筑材料比美国晚了近30年，在国内已经修建完成的工程项目之中，质量状况同样也令人担忧，不少工程整体质量远低于国家的相关要求，针对这种情况，开展超高性能混凝土的研究工作就变得刻不容缓。
1超高性能商品混凝土的性能
与普通商品混凝土相比，超高性能商品混凝土具有如下独特的性能：
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，减少商品混凝土内部的空隙，能够使商品混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是超高性能商品混凝土应用的主要目的。
1.2工作性
坍落度是评价商品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，高性能商品混凝土粘性大，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。同时，由于超高性能商品混凝土的水灰比低，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。
1.3力学性能
由于商品混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响商品混凝土强度的主要因素，对于普通商品混凝土，随着水灰比的降低，商品混凝土的抗压强度增大，高性能商品混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低商品混凝土单方用水量。在超高性能商品混凝土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，提高商品混凝土的密实度，提高强度。
1.4体积稳定性
超高性能商品混凝土具有较高的体积稳定性，即商品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
超高性能商品混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆超高性能商品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；超高性能商品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。
2超高性能混凝土的应用
从市场的角度来说，节材和延长寿命，以及减少维修，都意味着降低成本和节约投资，是具有市场竞争力的。超高性能商品混凝土技术是建设部推广的十项新技术之一，也是公路、水利等其它行业部门研究和推广应用的新技术之一，研究和开发高强高性能商品混凝土有着广泛的市场前景。其相关技术将会在建筑、铁路、桥梁、隧道、水工等土木工程行业获得广泛应用。
2.1超高性能商品混凝土技术在房屋建筑工程上应用
超高性能商品混凝土是高层建筑底部柱子和剪力墙的理想材料，在美国、加拿大和澳大利亚都有非常成功的应用实例。它不仅在结构造价上取得了明显的节约效果，更重要的是由于柱子尺寸减小，使建筑使用面积增加，并满足建筑美观的要求。美国的高强高性能商品混凝土高层建筑集中在芝加哥、纽约和休斯顿地区。1975年建成的芝加哥Water Tower广场大厦，79层，高262m，从地下室到第25层的柱子采用了设计强度相当于C75的商品混凝土。美国1988 ~1989年在华盛顿州西雅图建成的58层Two Union Squire大厦和Pacific First Center大厦，采用钢管商品混凝土柱，柱的直径最大达3m，其中的商品混凝土设计强度相当于立方强度110MPa（56d）。Pacific first Center大厦工程中的商品混凝土平均强度实际达到了相当于立方强度140MPa。
对于承受给定荷载的76.2cmx76.2cm的柱子，如采用抗压强度为41MPa的商品混凝土，则所需配置的钢筋，其截面积需等于商品混凝土截面积的4%，而如采用抗压强度为62MPa的商品混凝土，则所需配置的钢筋截面积仅为商品混凝土截面积的1%。因此，在高层建筑的柱子设计中，采用高强商品混凝土可以显著减小配筋率而节约钢筋等材料。
2.2超高性能商品混凝土技术在桥梁工程上应用
在桥梁工程上应用超高性能商品混凝土可以取得显著的效果：可以使桥梁的跨度增大，从而可以减少桥梁的下部基础结构；可以使桥的大梁间距增宽，从而可以减少在给定桥梁宽度的桥梁结构上大梁的数量；可以使桥的大梁截面减小，从而可以减小堤岸或引桥的高度。此外，桥梁工程有维护、保养和修补的费用，由于高强商品混凝土具有较好的耐久性，因此在桥梁工程上应用高强商品混凝土就可以减少维修费用并且具有较长的使用寿命。从使用周期考虑，其技术经济的进步作用十分显著。
大跨度桥梁的自重往往占总荷载的大部分，例如50m跨径的预应力普通商品混凝土梁式桥，自重即占总荷载的60%。所以桥梁结构采用高强高性能商品混凝土后可以通过减少自重和降低截面高度，获得许多好处。因此高强高性能商品混凝土在大中型桥梁和城市立交桥中有广泛的应用前景。美国、德国、澳大利亚、日本等许多国家先后用强度超过60MPa的商品混凝土建成了一批铁路桥和公路桥。
2.3超高性能商品混凝土在制品方面的应用
工厂成批生产的预应力商品混凝土制品是超高性能商品混凝土应用的一个主要领域之一。除应用于桥梁预制构件外，还有预制管桩、电杆、管道、轨枕、路面板、护壁、栏杆等。预应力高强商品混凝土桩（简称PHC桩）在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用。日本使用的预制商品混凝土桩几乎均为PHC桩。从1970~1992年间，日本管桩的年产量在520~830万吨之间。预应力高强商品混凝土桩能有效地防止打桩过程中桩头破坏和断桩现象，单桩承压能力和穿透能力以及抗侧弯曲也有很大提高。许多处于露天环境中的商品混凝土制品均可采用高强高性能商品混凝土而延长其使用寿命。高强商品混凝土用于制品的重大效益还在于既能加快模板周转而提高生产率，又能在产品的搬运和运输中大幅度降低损耗率。
2.4超高性能商品混凝土在港口和海洋工程方面的应用
超高性能商品混凝土能耐海水侵蚀和海浪冲刷，维修费用低廉，所以很适合建造码头、船坞、防波堤、采油平台等港口和海洋工程。1973年在挪威北海油田建成的第一个商品混凝土储油和钻井平台，相当于在70m水深的海上建起了一个面积为2英亩的小岛。它要承受60t/m2的海浪压力（按百年一遇24m高的海浪设计），整个结构由平面尺寸45m×45m、高70m、存油量104桶的储油罐与四周的商品混凝土防波堤组成，防波堤用的商品混凝土抗压强度达到70MPa。
2.5超高性能商品混凝土在其它方面的应用
超高性能商品混凝土用于其它领域的报导还有大跨度屋面盖板、高架结构、防护工程、隧道、矿井等地下工程、水工结构、保险库、筒仓、路面工程等。
综上所述，超高性能商品混凝土的市场需求巨大，应用领域广泛，而且需求紧迫。
参考文献：
[1]吴中伟.高性能商品混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999.
[2]尚建丽.高性能混凝土微观结构特征及开发应用[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2010，01：86-88.
论文作者:张爱华1,熊立斌2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/22
标签：混凝土论文; 商品论文; 性能论文; 高性能论文; 强度论文; 桥梁论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第13期论文;