浅谈高性能混凝土
摘要
随着我国改革开放不断深入和现代化进程的加快，我国的建设规模在不断壮大，如何保证建筑工程质量、保证工程长久安全，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。近年来，一种新型的混凝土技术正在快速发展并运用到许多实际工程项目中，即高性能混凝土。
高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。
本文简要介绍了高性能混凝土发展的背景及目前国内外的发展现状，阐明了高性能混凝土的概念及性能，重点阐述高性能混凝土质量与施工控制要点，还着重介绍了绿色高性能混凝土和智能混凝土，最后对高性能混凝土的发展前景作出了展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，“HPC”必将成为21世纪的重要新型建筑工程材料。
关键词：高性能混凝土；高耐久性；高体积稳定性；高工作性
浅谈高性能混凝土
1. 高性能混凝土产生的背景和发展现状
进入20世纪70年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。美国现存的全部混凝土工程的价值约6万亿美元，每年用于维修的费用高达300亿美元。在加拿大，为修复劣化损坏的全部基础设施工程估计要耗费5 000亿美元。而我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。建设部于20世纪90年代组织了对国内混凝土结构的调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25～30年后即需大修，处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15～20年，民用建筑及公共建筑使用及维护条件较好，一般可维持50年。
混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生产1 t硅酸盐水泥约需1.5 t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1t的CO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境。有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。
因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是
高性能的，耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。“高性能混凝土”正是在这样背景下产生的。
目前，高性能混凝土的发展主要有以下几个方向：
（1）绿色高性能混凝土
水泥混凝土是当代最大宗的人造材料，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。绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土与基准混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明显降低了混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度。而且，节约水泥，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土的代表性材料。
（2）超高性能混凝土
超高性能混凝土，如活性粉末混凝土（Reactive Powder con-crete,RPC）,其特点是高强度，抗压强度高达300MPa，且具有高密实性，已在军事、核电站等特殊工程中成功应用。
（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坚实基础。
2. 高性能混凝土的概念及性能
2.1 高性能混凝土的概念
关于高性能混凝土的定义或含义，迄今为止国际上尚没有一个统一的理解，各个国家有不同的理解。我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能有重点的予以保证；耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性以及经济合理性。为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。1997年3月吴中伟教授在高强高性能混凝土会议上又指出，高性能混凝土应更多地掺加以工业废渣为主的掺合料，更多地节约水泥熟料，提出了绿色高性能混凝土（GHPC）的概念。
中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将高性能混凝土定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。与传统的混凝土相比，这种高性能混凝土在配比上的特点是低用水量（水与胶凝材料总量之比低于0.4，或至多不超过0.45），较低的水泥用量，并以化学外加剂和矿物掺合料作为水泥、水、砂、石之外的必需组分。这也是现代高强混凝土的配制途径。实际上，正是现代高强混凝土技术的出现，为解决高性能混凝土的耐久性问题指明了出路。
高性能混凝土是在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，除水泥、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，从而达到高耐久性、高工作性、高适用性、高强度、高体积稳定性的一种新型高
技术混凝土。
2.2 高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：
2.2.1 高耐久性。高性能混凝土的重要特点是具有高耐久性, 而耐久性则取决于抗渗性;抗渗性又与混凝土中的水泥石密实度和界面结构有关。由于高性能混凝土掺加了高效减水剂,其水胶比很低(≤0138),水泥全部水化后,混凝土没有多余的毛细水,孔隙细化,最可几孔径很小, 总孔隙率低;再者高性能混凝土中掺加矿物质超细粉后,混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区孔隙能得到明显的降低,而且矿物质超细粉的掺加还能改善水泥石的孔结构, 使其≥100μm的孔含量得到明显减少,矿物质超细粉的掺加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高。以上这些措施对于混凝土的抗冻融、抗中性化、抗碱- 集料反应、抗硫酸盐腐蚀,以及其它酸性和盐类侵蚀等性能都能得到有效的提高。
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。
2.2.2 高工作性。高性能混凝土具有良好的流变学性能, 高流动性,不泌水,不离析,能在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性,对于某些结构的特殊部位(如梁柱接头等钢筋密集处)还可采用自流密实成型混凝土,从而保证该部位的密实性,这样就可以减轻施工劳动强度,节约施工能耗。
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，高性能混凝土粘性大，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，由于高性能混凝土的水灰比低，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。
2.2.3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，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能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，提高混凝土的密实度，提高强度。
2.2.4体积稳定性。高性能混凝土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。
2.2.5经济性。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能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；高性能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。前苏联学者研究发现：用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土，可以节约15%~25%的钢材和30%~70%的水泥。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。概括地说，高性能混凝土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. 高性能混凝土质量与施工控制
3.1 高性能混凝土原材料及其选用
3.1.1 细集料。细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂,其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响,一般情况下,砂子越粗,混凝土的强度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂,对于C80～C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。
3.1.2 粗集料。高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石,级配符合规范要求。由于高性能混凝土要求强度较高,就必须使粗集料具有足够高的强度,一般粗集料强度应为混凝土强度的115倍～210倍或控制压碎指标值＞10﹪。最大粒径不应大于25mm,以10mm～20mm为佳,这是因为,较小粒径的粗集料,其内部产生缺陷的几率减小,与砂浆的粘结面积增大,且界面受力较均匀。另外,粗集料还应注意集料的粒型、级配和岩石种类,一般采取连续级配,其中尤以级配良好、表面粗糙的石灰岩碎石为最好。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。
3.1.3 细掺合料。配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰,它能有效提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的,用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰,SiO2含量大于90﹪,平均粒径约011μm,比表面积>20000㎡/kg,借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用,可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去,并且具有很高的活性,在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著,是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料。
3.1.
4. 减水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度,且一般混凝土拌合物的坍落度较大(15～20㎝左右),在低水胶比(一般＜0.35)一般的情况下,要使混凝土具有较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少混凝土坍落度的损失,在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。此外,由于高性能混凝土水胶比低,水泥颗粒间距小,能进人溶液的离子数量也少,因此减水剂对水泥的适应性表现更为敏感。因大部分高性能混凝土施工时采用泵送,故掺减水剂后混凝土拌合物的坍落度损失不能太快太大,否则影响泵送。
3.1.5. 矿物掺合料。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末,又称“飞灰”(Fly Ash),其颗粒多呈球形,表面光滑。大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能可得到大幅度的改善,对延长构筑物的使用寿命有重要意义。粉煤灰在混凝土中的主要作用包括以下几个方面:①填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,产生“滚珠润滑”效应;②对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀;③粉煤灰和聚集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,生成具有胶凝性质的产物,加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用;④粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止
混凝土产生温度裂缝十分有利;⑤可减小混凝土温度开裂的危险,同时由于加快了火山灰反应,还可提高28d强度。值得注意的是,粉煤灰的水泥取代率对强度影响显著,较好的早期强度和后期强度的水泥取代率应小于10%。当粉煤灰掺量较低时,只会对水泥早期水化热有影响,但对7d龄期的水化热几乎没有影响。(2)硅粉(Silica Fume,简写SF)又称硅灰,是从生产硅铁或硅钢等合金所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘。硅粉主要由非常微小、表面光滑的玻璃态球形颗粒组成，粒径为0.1μm～1.0μm,是水泥粒径的1/50～1/100,一般比表面积为18500㎡/kg～20000㎡/kg,主要化学成分为二氧化硅,其含量在90%以上。在混凝土中掺加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高,硅粉的适宜掺量为水泥用量的5﹪～10﹪。硅粉的加入,对混凝土的性能的影响主要有:①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性,提高了需水量;②提高了混凝土的强度,增大了弹性模量和混凝土的干缩;③提高了混凝土的耐久性。另外,在配制硅粉混凝土时必须注意:①由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土时,一般要掺加减水剂。在选择减水剂时,应使之与所用的水泥具有相容性,否则,容易影响混凝土的工作性能。同时,根据减水剂性能及需求的减水需求来选择合适的掺量。②比表面积和活性SiO2含量是硅粉的重要指标,硅粉比表面积越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好,配制硅粉混凝土需选择具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干缩一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土时应采取补偿收缩的措施,如掺加粉煤灰等。
3.2 高性能混凝土在建筑工程中的设计要点
3.2.1 应该根据工程的使用功能与混凝土结构周围环境的具体情况设计混凝土的目标性能。要求混凝土具有全面的高性能是不科学的。这不仅在技术上难以达到，而且也要造成资源上的极大浪费。
3.2.2 采用低水胶比，控制混凝土中的水泥用量。其目的是为了降低混凝土的温升，增强硬化混凝土的体积稳定性能，减少硬化混凝土的收缩裂缝。水胶比较大时，混凝土中会留下较多的毛细孔，增加硬化混凝土的收缩。
3.2.3 掺加足量的矿物细掺料。使用矿物细掺料是配制高性能混凝土的一个重要手段。其目的是为了抑制混凝土中碱骨料反应的危害。吴中伟教授认为，矿物细掺料是高性能混凝土的主要组成材料之一，它起着根本改变常规混凝土性能的作用。在配制高性能混凝土时，掺入部分活性矿物细掺料可以促进水泥水化生成物的进一步转化。改善硬化混凝土的孔结构，提高混凝土的密实性能。应该注意，矿物细掺料的使用不是简单的对水泥的代替。应该根据具体情况确定矿物细掺料的品种与掺量。研究表明，将两种以上的矿物细掺料复合使用时，其综合效果优于其分别单独使用的总和，这就是所谓的超叠加效应。
3.2.4 掺加高效外加剂。高效外加剂是配制高性能混凝土的必备材料。正是由于高效外加剂的发展才使高性能混凝土的制造成为可能。现在已经有了制造各种高性能混凝土的系列外加剂，虽然他们的性能还有待进一步提高。超叠加效应也存在于外加剂与外加剂的复合使用以及外加剂与矿物细掺料的复合使用中。将两种奈系高效减水剂按照一定的比例复合使用，可以使复合后的产品的各组分间的作用相互调节，从而达到发挥其各自的优势的目的，其综合效果超过两种外加剂单独使用的效果的总和，应该通过试验，找出最佳匹配材料与最佳匹配比例。
3.2.5 除非混凝土的设计强度较高，否则不要使用高标号水泥；除非有特殊的需要，否则应该避免使用早强水泥。
3.2.6 在连续浇注的混凝土结构中，必须保证混凝土具有相同的塌落度。当混凝土的塌落度不同时，混凝土在硬化过程这产生的收缩也不同，两种不同塌落度的混凝土之间容易产生较大的收缩裂缝。
3.2.7 根据工程的具体情况采取不同的结构形式以赋予混凝土最佳的性能。例如钢纤维增强混凝土、杜拉纤维增强混凝土、钢管混凝土等。
3.3 高性能混凝土的施工控制
3.3.1搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量,称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计):胶凝材料(水泥、掺合料等)±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土,采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时,必须采取有效措施控制原材料温度,以保证混凝土的入模温度满足规定。
3.3.2运输。应采取有效措施，保证混凝土在运输过程中保持均匀性及各项工作性能指标不发生明显波动。应对运输设备采取保温隔热措施,防止局部混凝土温度升高(夏季)或受冻(冬季)。应采取适当措施防止水分进入运输容器或蒸发。
3.3.3浇筑。(1)混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土的入模温度一般宜控制在5～30℃(2)混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m当大于2m时,应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土,保证混凝土不出现分层离析现象。（3）混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。（4）新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于15℃。
3.3.4 振捣。可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。采用插入式振捣器振捣混凝土时,宜采用垂直点振方式振捣。每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准,一般不宜超过30s,避免过振。若需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置,应首先竖向缓慢将振捣棒拔出,然后再将振捣棒移至新的位置,不得将振捣棒放在拌合物内平拖。
3.3.5 养护。混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度（20±3）℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14天。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类。
3.3.6质量检验控制。除施工前严格进行原材料质量检查外，在混凝土施工过程中，应对混凝土的以下指标进行检查控制：混凝土拌合物：水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性。硬化混凝土：标准养护试件抗压强度、同条件养护试件抗压强度、抗渗性等。
4. 高性能混凝土的主要发展方向
4.1 绿色高性能混凝土
1997年,吴中伟院士首次提出“绿色高性能混凝土(GHPC) ”的概念,并指出: GHPC是混凝土的发展方向,更是混凝土的未来。提高混凝土的绿色度,可以节约更多的资源与能源,将对环境的破坏减到最小。人类已经进入21世纪,混凝土应该更多地掺加工业废渣掺和料,更多地节约水泥,有更高的强度和耐久性。
绿色高性能混凝土(GHPC)具有下列特征:
（1）所用的水泥必须为绿色水泥，砂、石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提。这里的绿色水泥是针对绿色型水泥工业而言的。绿色型水泥工业是指将资源利用率和二次能源回收提高到最高水平，并能够循环利用其他工业的废渣和废料；技术装备上强化了环境保护的技术和措施；产品除了全面实行质量管理体系之外，还真正实行全面环境保护的保证体系；废渣、废气等废弃物的排放几乎为零的水泥工业。
（2）最大限度地节约水泥用量，从而减少水泥生产中所排放的CO、SO2等气体，以保护环境。
（3）掺加更多的经过加工处理的工业废渣。如将磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰等作为活性掺和料，以节约水泥、保护环境，并改善混凝土的耐久性。
（4）大量应用以工业废液尤其是以黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其他复合外加剂，以助于处理其他工业企业难以处置的液体排放物。
（5）集中搅拌混凝土和大力发展预拌混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水，并加强对废料和废水的使用。
（6）发挥高性能混凝土的优势，通过提高强度，减小结构的截面积、结构体积等方法，以减少混凝土的用量，从而节约水泥、砂、石的用量；通过大幅度地提高混凝土的耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步减少维修和重建费用。
因此,高性能混凝土本身就可成为绿色混凝土。事实上,许多工程如大体积水工建筑、基础等对强度要求不高,但对耐久性、工作性、体积稳定性、低水化热等有很高要求,都应采用HPC。例如日本跨海明石大桥基墩混凝土(50万m3)要求高耐久性、高抗冲刷性与低升温,而强度只要求20MPa,使用的就是掺加了复合外加剂与复合细掺料的HPC。由此可见,高性能混凝土并不一定强调高强,我国目前也己完成了普通混凝土的高性能化的研究和应用。因此,传统的GHPC的应用范围可以进一步扩大,可以将欧美对HPC强度的低限50MPa降低到C30左右,原则是只要不损害混凝土的内部结构如孔结构、水化物结构与界面结构等,保证混凝土具有良好的耐久性与体积稳定性。纳米混凝土、再生混凝土、免振捣自密实高性能混凝土等都是绿色高性能混凝土。绿色高性能混凝土已被广泛应用于市政工程、民用建筑和工业建筑,与普通混凝土相比,高性能混凝土具有更好的施工性能和耐久性,同时可以更多地利用工业废渣及其它废弃物,有良好的经济指标和环保意义,因此,绿色高性能混凝土是混凝土的发展方向。
4.2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。
4.2.1 损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍碳纤维智能混凝土、光纤传感智能混凝土。
4.2.1.1碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测[2].在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基础。
碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（温阻性）及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于工业防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。
4.2.1.2光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，
就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
4.2.2 自调节智能混凝土
自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等自然灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。在混凝土中埋入形状记忆合金（SMA），利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。在混凝土中复合电流变体（ER），利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。
4.2.3 自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。自愈合混凝土就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。
5. 高性能混凝土的发展前景
随着HPC的开发和应用, 建筑对生态环境产生的影响正引起社会的广泛关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源,并对环境产生不同程度的影响。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,坚持其可持续发展原则。21世纪前后, 吴中伟等提出了绿色混
凝土的概念,在高性能混凝土的基础上增加了三个含义:（1）节约资源、能源;（2）不破坏环境,更有利于环境;（3）可持续发展, 既要满足当代人的需求,又不危害后代人满足其需要的能力。大力开展高性能混凝土的研究和应用高性能混凝土,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。
6. 结论
通过探讨高性能混凝土质量与施工控制的基本要求和技术途径，主要从原材料的选择、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。文中提出的设计方法具有准确、简捷、适用范围广及程序化的特点，采用该方法配制的混凝土具有良好的工作性、力学性及耐久性。通过对高性能混凝土抗冻性能试验研究可得出以下结论：混凝土的抗冻性主要与所引入的空气含量、气泡的质量、混凝土强度和水胶比等因素密切相关，高性能混凝土的含气量宜为2%～4%，这样配制的混凝土具有200次以上的抗冻性能。高性能混凝土的抗冻性能与外加剂密切相关，外加剂的掺量存在一个最优值，本试验中最优掺量在0.95%～1.00%之间。当然，要使HPC 在建筑工程中得到推广应用，还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断壮大，HPC必将成为21世纪的重要建筑工程材料。高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。
参考文献
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浅谈绿色高性能混凝土101011416
浅谈绿色高性能混凝土 101011416谢美蓉 摘要：混凝土的大量使用，需要大量水泥，而水泥的生产又极大地影响了环境，影响了子孙后代的生活，所以绿色高性能的发展是适在并行的。当今，既能满足材料性能要求，又不破坏环境甚至能改善环境的“绿色建材”日益受到重视。绿色高性能混凝土应时代发展的要求站在了世人面前。绿色高性能混凝土的研究与使用，既保护了环境，又提高了混凝土的性能，为绿色建筑做出了很大地贡献。 关键字:混凝土绿色高性能混凝土绿色建筑环境 1.高性能混凝土的定义与特征 1.1.定义 对高性能混凝土的定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。一般说来，高性能混凝土是指高强、高耐久性、高工作性。一些美国学者更强调高强度和尺寸稳定性，欧洲学者更注重耐久性，而日本学者偏重于高工作性，这可能由于日本更重视混凝土振捣工艺对工人听力的不利作用，而推广不需振捣的自密实混凝土。在我国，对高性能混凝土的含义也有争论，冯乃谦在其1996年出版的《高性能混凝土》著作中开宗明义地指出了：高性能混凝土必须是高强的，因为一般情况下高强对耐久性有利，同时他认为高性能混凝土发展的物质基础是现在有了的掺合料和减水剂，因此高性能混凝土必须掺掺合料。1990年5月由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国混凝土协会(ACI)主办了第一届高性能混凝土的讨论会，定义高性能混凝土为具有所需，不能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土。大多数承认单纯高强不一定耐久，而提出高性能则希望既高强又耐久。可能是由于发现强调高强后的弊端，1998年美国ACI又发表了一个定义为：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护方法，未必总能大量地生产出这种混凝土。 1.2.特征 高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。 高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。 高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。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。 高性能混凝土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。概括起来说，高性能混凝土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。 2.高性能混凝土在现代工程中得应用
浅谈高性能混凝土在建筑工程中的应用技术
浅谈高性能混凝土在建筑工程中的应用技术 【摘要】高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。 【关键词】高性能；混凝土；建筑工程；应用；设计 1 高性能混凝土的定义 高性能混凝土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。除采用优质水泥、集料和水外，配制高性能混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂。 高性能混凝土以耐久性设计优先而不以强度设计优先。片面强调混凝土的高强度有可能影响混凝土耐久性能的提高。采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂等等技术措施是提高混凝土耐久性能的重要手段。要求混凝土具有全面的高性能是不科学的。高性能混凝土的基本性能首先是硬化混凝土的耐久性能和塑性混凝土的工作性能，其次是为了满足人们的特殊需要的某个或某些特殊性能。如：用于水下浇注的混凝土需要的免振捣自密实不分散性能，用于地下车库的混凝土需要的表面耐磨性能等等。 2 高性能混凝土在现代工程中的应用 高性能混凝土技术正在世界各地成功地用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，Langley等人叙述了几种加拿大一长大跨桥梁所用的拌合物。它们用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3，水153L/ m3，引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。其坍落度大约在200mm；含气量6.1%；1d、3d、28d 抗压强度分别为35、52和82 MPa；基础和其他大块混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3，粉煤灰133 Kg/m3，用水量接近，但引气剂和高效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm；含气量7%；1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76 MPa。根据加拿大和美国的透水性与氯离子快速渗透标准方法实验结果表明：两部分混凝土都呈现非常低的渗透性。对高性能混凝土结构的施工，需要非常强调加强现场实验室试验和质量验收。 高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻混凝土，相对于钢材，普通混凝土的强度/自重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨料，就能进一步提高这个比例。由于骨料的质量不同，密度为2000 Kg/m3、抗压强度在70～80 MPa的高性能轻混凝土在一些国家已经商品化并用于构件生产。在澳大利亚、加拿大、日本、挪威和美国，高性能轻混凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台；因为水泥浆和骨料之间的界面粘结强度高，它可以不透水，所以在侵蚀环境中能够很耐久。 采用掺10～15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，因此适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也是高性能混凝土的应用领域之一. 2.1 高性能混凝土在高层建筑中的应用。 高性能混凝土（>40MPa）首先用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，
浅谈高性能混凝土技术性能特点
浅谈高性能混凝土的技术性能特点 摘要：阐述了国内外学者对高性能混凝土的认识与定义，介绍了高性能混凝土的性能特点及其优越性能，以推广高性能混凝土的广泛应用。 关键词：高性能混凝土原材料配合比拌和物力学性耐久性 一、高性能混凝土的定义 高性能混凝土（High-Performance concrete 简称HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。对高性能混凝土的具体定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。一般说来，高性能混凝土是指高强、高耐久性、高工作性。 随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长,因此发展高性能混凝土势在必行。而且工程结构采用高性能混凝土可以节约资源、降低工程造价，利于环境保护和可持续发展。 二、高性能混凝土的性能特点及其优越性 通过实验可以得出高性能混凝土与普通混凝土相比具有以下各方面的特点： 1、原材料性能特点 高性能混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥；高性能混凝土水泥混和料采用矿渣或粉煤灰，普通混凝土水泥混合料采用矿渣、粉煤灰、石灰石、煤矸石、磷渣；高性能混凝土采用水泥的比表面积≤350m2/kg，普通混凝土水泥的比表面积≤300m2/kg；高性能混凝土采用水泥中的游离氧化钙含量≤1.0%，碱含量≤0.80%，熟料中的C3A含量≤8%，氯离子含量≤0.10%（钢筋混凝土）/≤0.06%（预应力混凝土）；普通混凝土水泥中的游离氧化钙含量≤1.5%，碱含量、熟料中的C3A含量、氯离子含量无特殊要求。 高性能混凝土采用的矿渣粉中MgO含量≤14%，普通混凝土对此无要求；高性能混凝土采用的粉煤灰中氯离子含量不宜大于0.02%，CaO含量≤10%，游离CaO含量≤1.0%，普通混凝土对此无要求。 高性能混凝土与普通混凝土采用的砂子区别见下表1 表1 砂子
绿色高性能混凝土
浅谈绿色高性能混凝土
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浅谈绿色高性能混凝土 摘要:绿色高性能混凝土是混凝土可持续发展的必然归属,定义了绿色高性能混凝土材料的涵义及分类，并且符合循环经济的理念；给出了绿色生态混凝土的特征;介绍了绿色混凝土研究的主要进展;指出了绿色高性能再生混凝研究的关键问题。 关键词:绿色;高性能;混凝土材料 1绪论 在大量拆除建筑物产生的建筑废料中,有相当一部分是混凝土材料。如果将拆除下来的建筑废料进行破碎、制成再生混凝土集料,用到新建筑物的重建上,就能从根本上解决大部分建筑废料的处理问题,同时减少运输量和天然集料使用量。既减少了矿山的开采，又解决了建筑垃圾的存放难题。利用废弃混凝土再生集料拌制的再生集料混凝土是发展绿色高性能混凝土的主要措施之一，已成为混凝土界关注的一大焦点。 ２传统混凝土生产对环境的影响 混凝土对环境的影响应从前期影响、生产过程影响和后期影响三个方面考虑。前期影响是指混凝土原材料对环境的影响。作为混凝土原材料之一的水泥胶凝材料是影响环境的主要因素，每生产1ｔ普通硅酸盐水泥要排放１tCO2、0．74kｇSＯ2 和１3０ｋg粉尘。据统计我国CO2 排放量19９8年为3.9亿t, ２0０2年为5．5亿t; SO2排放量1997年８6万t，20０２年6８．6万t；氮氧化物排放量19９7年４４~62万t；烟尘和粉尘排放量1９97年全国水泥企业烟尘加粉尘总排放量约690~7５0万t，占全国工业企业烟尘加粉尘总排放量的２４. 9％～２7．1% , 1998年约１０00万t，占全国工业粉尘排放量的７8% 。CO2 和SO2排放量加剧了温室效应和酸雨的产生，严重的污染了大气环境。作为骨料的砂石，全世界每年的混凝土使用量约为20亿ｍ3 ,按每生产1 t混凝土大约需要１700～２0０0 kg砂石骨料计算，则消耗砂石骨料约为3４～40亿t。导致耕地和森林的毁坏，严重破坏生态平衡。生产过程影响是指混凝土从加水搅拌到浇注成型过程中的影响。目前全国大部分城市已经采用了预拌混凝土,但是还有相当一部分城市仍然应用传统混凝土现场搅拌工艺。混凝土在搅拌过程中产生很大的噪声和粉尘污染,影响周遍居住环境,产生噪音和粉尘污染。后期影响是指混凝土结构体拆除后对环境的影响。随着基础设施建设的加大,每年有大量的建筑垃圾被堆弃，对环境造成极大的污染和负荷,尤其混凝土作为建筑材料中的一大宗材料占有一定的比重。这些混凝土建筑垃圾的堆弃，占用了大量耕地,破坏了生态环境。同时,清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。随着我国对于保护耕地和环境保护的各项法律法规的颁布和实施,如何处理和排放建筑垃圾已经成为建筑施工企业和环境保护部门面临的一个重要课题。 3 绿色高性能混凝土材料的涵义及分类
绿色高性能混凝土材料及其应用
绿色高性能混凝土材料及其应用 发表时间：2019-07-31T10:47:49.573Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年8期作者：李兴权 [导读] 文中联系实际情况，分析绿色高性能混凝土材料及具体应用。 广东东莞 523000 摘要：建筑施工中新型建筑材料得到广泛使用，其中最主要的一种就是绿色高性能混凝土，可以很好的保护生态环境，提高建筑性能。文中联系实际情况，分析绿色高性能混凝土材料及具体应用。 关键词：绿色高性能；混凝土材料；应用分析 混凝土大量使用带来的环境影响包括水土流失和河流改到等，以及很多废气的排放，例如二氧化碳的排放过多造成的温室效应。混凝土能否再继续应用于建筑工程中，主要在新型混凝土的发展与应用上，混凝土的使用过程中，必须要与生态环境的平衡发展相结合，发展绿色高性能混凝土施工技术。 1、混凝土施工现状 混凝土属于一种人造材料，是建筑工程中使用量最大的建筑材料之一，大量的混凝土使用在给人类带来一定效益与文明的同时，还造成了环境的污染。混凝土的生产与使用，以及混凝土自身的特点和性能，对自然环境、资源以及能源的消耗造成了很大程度的影响，同时也对人们的生活造成了影响，使用混凝土的建筑物提高了人类的生活的空间质量。混凝土在开始使用的初期，便一直在探究本身结构的密实性。 现如今，我国城市表面有 80% 以上的土地面积被建筑物以及路面覆盖，这是直接导致城市内部温度相较于城市便于低于或者乡村的温度都比较高，大于高出 2~3℃；由于大部分土地面积被建筑物和混凝土路面遮挡，这就导致雨水不能够深入地下，长期以来，使得城市地下水减少，水位降低，严重影响植物的正常生长，影响城市的绿化，造成绿化面积的减少，这就直接导致了城市生态的不平衡；混凝土造成的路面颜色灰暗，没有生机，混凝土建筑也会给人们的生活空间造成视觉性的影响，使得城市人民的生活缺少生机。随着环境与生态的破坏，人们越来越重视环保与绿化，发展新型的绿色高性能混凝土已成为混凝土的发展发现，绿色高性能混凝土也随着而生。 2、绿色高性能混凝土概述 2.1 绿色高性能混凝土的概念 现在，绿色高性能混凝土还没有一个统一的概念或定义。较早提出绿色高性能混凝土概念的人是吴中伟院士，同时对其进行了相关特征的阐述。将混凝土这种人造材料制造成绿色材料，是决定混凝土能否长期作为建筑材料使用的主要因素，绿色高性能混凝土主要的特征有：能够节约水泥的使用，进而降低能源的消耗，减少环境的污染；添加更多的工业原料；通过添加其他原料提高混凝土的性能，将混凝土的优势大大提高，同时还能减少水泥的使用量。在提出上述观点的同时，吴院士还到了什么是绿色概念，气主要可以理解为节约能源，保护环境，不破坏黄江，有利于环境的发展，实现可持续发展，满足人们的需求的同时，不影响子孙后代对能源的利用。 2.2 绿色高性能混凝土的特征 绿色高性能混凝土的第一特征为节约特征。绿色高性能混凝土属于节能型的建筑材料，相较于传统的混凝土，能够实现资源的节约。绿色高性能混凝土，采用工业废料与其他物质产生化合反应，在进行矿物的提取，将其添加至绿色高性能混凝土的制作过程中，进而缓解混凝土制作时所需大量的矿产的需要，节约能源，降低能耗。绿色高性能混凝土的第二特征为友好特征。绿色高性能混凝土的生产能够较少混凝土制造过程中对环境造成的影响，减少对环境的破坏。绿色高性能混凝土的第三特征为高效特征，绿色生态混凝土的多功能性、高耐久性和可循环利用都属于高效特征。 3、绿色高性能混凝土技术应用 绿色混凝土的出现能够节约能源的消耗、保护环境、调节生态环境，让人与自然的之间的关系变得和谐。在不断的发展与进步中，改变人们的观念，绿色混凝土与之间最大的区别在于绿色混凝土的创造能够充分的利用工业废料与城市垃圾，进而优化人们的生活环境。由此可以看出，绿色混凝技术的发展具有极其重要的意义。通过人们的不断努力，绿色混凝土的制造方面一直在进步，现如今，绿色混凝土的生产过程已经具有系统的模型，利用城市垃圾和废料生产水泥，极大的降低了能源的消耗，同时解决了温室效应的问题。绿色混凝土的应用极大的减少了环境的污染，减少有毒气体的排放。根据现行相关的理论知识及工程实际应用，绿色高性能混凝土主要包括：再生骨料混凝土、环保型混凝土和绿色高性能混凝土。 3.1 再生骨料混凝土 “再生骨料混凝土”（Recycled Aggregate Concrete）又称为“再生混凝土”（Recycle Concrete），是将废弃的建筑物拆卸下来的混凝土块经过一定的手段（破碎、清洗、筛选等）处理后，使其能够部分或全部充当新拌制混凝土的骨料。通过对我国建筑垃圾资源化回收再利用程度的统计，2017 年我国生产建筑垃圾 23.79 亿吨，其中进行资源化利用的仅为 11893 万吨，利用率仅为 5%左右，远远低于其他国家地区，如欧美发达国家利用率为 95%，日本许多地区的建筑垃圾利用率甚至已达到 100%。所以，如何处理好废弃的混凝土和其所引发的环境问题将是发展再生混凝土技术的核心要义。而再生混凝土技术中对废弃建筑材料的堆放和处理，对环境的保护和资源的再次利用，其所蕴含的社会效益，使其成为发展绿色高性能混凝土的主要措施之一。 3.2 环保型混凝土 混凝土材料给环境带来了不同程度的负面影响，如水泥在制备过程中会产生大量的热量、有害气体等，对于气候和天气的影响凸显，包括气候变暖和酸雨等对环境所产生的影响，还包括现在日益严重的噪音污染，而环保部门所接到的关于噪音的投诉，则有绝大部分是来自于施工噪音。因此，环保型混凝土的定义也由此而生，其目的是在降低对地球环境的污染的同时，促进与自然生态系统的和谐共生，从而为人类构造更加舒适的生存环境。因此，作为需求量庞大的建筑材料，混凝土的“绿色化”、“环保化”既要保证其功能要求，还需考虑环境因素，做到资源、能源的生态平衡。 3.3 绿色高性能混凝土 根据化工部门的监测数据，水泥在生产制备过程中其有效产物和废物约等量，即生产 1t 水泥熟料所排放的 CO2约为 1t。因此，混凝
高性能混凝土技术研究
客运专线施工技术研究 高性能混凝土技术研究 汇报资料 中铁四局集团公司试验检测中心 二〇〇五年九月
武广客运专线高性能混凝土技术研究 一、立项的必要性： 武广铁路客运专线的混凝土要求为耐久性混凝土，在铁路上应用高性能混凝土在集团公司尚属空白，因此有必要针对当地的原材料对高性能混凝土进行深入的研究，找出各种影响因素对混凝土性能的影响及既满足施工要求又具有较好的经济效益的高性能混凝土配合比。 二、研究内容： 以武广铁路客运专线为主要背景，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》和《京沪高速铁路高性能混凝土技术条件》要求，试验配制出具有可靠性强和经济性好的高性能混凝土。研究内容主要包括： 1、高性能混凝土用原材料的优化比选； 2、不同强度等级、不同环境条件下的高性能混凝土配制方法与控制参数； 3、高性能混凝土的工作性能、物理和力学特性； 4、高性能混凝土各项耐久性指标，高性能混凝土施工的质量控制与质量保证措施。 三、应达到的目标： 总目标： 根据工程情况和特点，以本地区常用原材料为基础，配制出武广铁路客运专线所需的高性能混凝土。在具体配制设计中，通过优化比选，使其具有很高的可靠性和较好的经济性，以达到能在实际工作中
得以应用的目的。在试验研究中，对海工耐久混凝土的材料组成及配制技术中若干关键问题进行较深入研究探讨，寻找可为今后施工供借鉴的经验。 具体目标： 1、武广铁路客运专线高性能混凝土优化设计； 2、粉煤灰活化技术在高性能混凝土设计中的应用； 3、梁体高性能混凝土耐久性试验研究； 4、高性能混凝土平板及水泥环抗裂性试验的自动测试判别系统的研制； 5、高性能混凝土电通量性能快速推定； 6、高性能混凝土施工质量控制措施实施方案。 四、技术关键： 1、针对该项目目前磨细矿粉资源偏少、价格较高情况，应用粉煤灰活化技术，在满足技术性能指标的前提下，下部工程结构采用大掺量粉煤灰技术，最大限度减低磨细矿粉的掺量，降低工程成本； 2、应用综合技术措施（矿物及化学外加剂品种和配比的优选、养护制度优化等）提高梁体高性能混凝土耐久性试验研究，达到技术性和经济性俱佳的设计目的； 3、高性能混凝土平板及圆环约束抗裂性试验的自动测试判别系统的研制； 4、高性能混凝土电通量性能快速推定。 五、进度安排及预期目标：
高性能混凝土技术总结
高性能混凝土技术特点总结 摘要：介绍了高性能混凝土的定义，特点，技术性能，比普通混凝土的优越性，以推广高性能混凝土的广泛应用。 关键词：高性能混凝土，高耐久性，高工作性，高强度。 1 高性能混凝土产生的背景 混凝土科学属于工程材料研究范畴,是以取得最大经济效益为目 标的应用科学,混凝土以其原材料丰富,适应性强,耐久性,能源消耗与 成本较低,同时又能消化大量的工业废渣等特点,成为一种用途最广, 用量最多的建筑材料。 （1）现如今不少发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是 早年修建的桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。建设部于20世纪90年代组织了对国内混凝土结构的调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25～30年后即需大修，处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15～20年。维修或更新这些老化废旧工程，投资巨大，而且由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。 （2）随着技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶
劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。 2 高性能混凝土的定义与性能 对高性能混凝土的定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。 1990年5月由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国?昆凝土协会(ACl)主办了第一届高性能混凝土的讨论会，定义高性能混凝土为具有所需，陛能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土。大多数承认单纯高强不一定耐久，而提出高性能则希望既高强又耐久。可能是由于发现强调高强后的弊端，1998年美国ACI又发表了一个定义为：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护，未必总能大量地生产出这种混凝土。”ACI对该定义所作的解释是：“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。例如下面所举的这些特性对某一用途来说可能是非常关键的：易于浇筑，振捣时不离析，早强，长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的较长寿命。 我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义高性能混凝土为一种 新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，针对
浅谈高性能混凝土的应用与发展现状
浅谈高性能混凝土的应用与发展现状 发表时间：2019-05-06T08:56:58.743Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年1期作者：姚琪 [导读] 对高性能混凝土技术的研究会越来越深人，高性能混凝土将会得到更进一步的发展。 临沂天元混凝土工程有限公司山东临沂 276000 摘要：高性能混凝土是近20多年发展起来的一种新型混凝土，是混凝土发展的重要里程碑，能够节约更多的资源与能源，减少对环境的污染，且高性能混凝土具有优良的经济性能、力学性能和耐久性能等，是混凝土发展的必然趋势，也是混凝土未来发展的方向。研究高性能混凝土的发展与应用，对今后建筑的安全性和稳定性有着不可忽视的作用，随着社会生产生活的发展和需要，对高性能混凝土技术的研究会越来越深人，高性能混凝土将会得到更进一步的发展。 关键词：高性能；混凝土；发展；应用 一、前言 随着现代化进程的不断加快，我国的建设规模日益扩大，混凝土作为当今世界使用量最大、使用面最广的建筑材料之一，其性能倍受人们的重视。高性能混凝土是近20多年发展起来的一种新型混凝土，由于具有高耐久性、高强度、高体积稳定性和高工作性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土[1]。高性能混凝土技术正在快速发展并且被运用到更多工程项目中，研究高性能混凝土的发展与应用，对今后建筑的安全性和稳定性有着不可忽视的作用，高性能混凝土的理念和技术体系将有助于提升我国混凝土技术水平，同时提升混凝土工程质量[2]。 二、高性能混凝土的性能 1、耐久性能 高性能混凝土通过掺入高效减水剂和矿物质超细粉，有效的降低了水胶比，减少混凝土内部的空隙，确保混凝土结构可持续，使混凝土结构能够安全可靠地工作 50 年以上。 2、工作性能 高性能混凝土因其掺入了高效减水剂及活性矿物超细粉，混凝土的和易性得到很好的改善，更有利于工程的施工。因高性能混凝土粘聚性、保水性好，基本不会出现泌水、离析等现象，混凝土具有更好的稳定性和均匀性。 3、力学性能 高性能混凝土因水胶比低，内部比普通混凝土更均匀稳定，所以具有更好的力学性能，现阶段的超高性能混凝土得抗压强度可高达300MPa。 4、体积稳定性 高性能混凝土的体积变化比较小，具有较高的体积稳定性，因为混凝土在硬化早期水化热较低，硬化后期具有较小的收缩变形，更好的保证了工程质量，不会因收缩变形引起挤压造成工程质量问题。 5、经济性 高性能混凝土因其具有较高的强度，良好的耐久性，使得结构使用寿命大大的提高，维修费用也相应减少。同条件下，还可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间，具有很好的经济性。 三、高性能混凝土的配比要求 1、细集料 高性能混凝土的细骨料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂。河砂越精细，强度越低，超过 2.3 细度模数的中砂，能够达到 C50-C80的硬度要求；而超过 2.6 细度模数的中砂或者粗砂能够达到 C80-C100的硬度要求[3]。 2、粗集料 高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗骨料，宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质碎石。粗骨料的压碎指标控制在10%以内，粒径在 10~20mm 为宜，最大不能超过 25mm，含泥量控制在 1%以内。混凝土体积的稳固性与线膨胀系数有直接的关系，系数越小，带来的温度效应力则越小[4]。 3、掺合料 矿物掺和料对混凝土具有减水、活化、致密、润滑、免疫、填充的作用，它能延缓水泥水化过程中水化粒子的凝聚，减轻坍落度损失。高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉、磨细矿渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等，掺入活性细掺合料可以有效改善水泥浆的流动性，空隙得到充分填充，硬化后的水泥石具有更高的强度，还可以改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高[5]。 4、减水剂 外加剂与水泥相适应性、减水率、流动性、含气量、掺量都将影响混凝土的工作性，高性能混凝土具有较高的强度，较好和易性以及低水灰比，必须使用减水率在20%以上的高效减水剂，现使用较多的聚羧酸减水剂，其减水率能达到 30%左右，具有掺量低、减水率高、收缩小、不含氯离子等特点。 四、高性能混凝土的研究现状与可持续发展 近年来，行业内对高性能混凝土在减少水泥用量、提高混凝土工程耐久性和服役寿命、促进绿色生产和绿色施工、促进节能减排、延长建筑物全生命周期、经济和环境效益最大化等方面已具有普遍认同，推广应用高性能混凝土已成为混凝土行业现阶段的重要课题。高性能混凝土由于具有高体积稳定性、高工作性能、高强、高耐久性和安全性等优良性能，具有十分广阔的发展前景，是未来混凝土产业发展的方向和必然趋势。随着社会的不断发展，节能、环保等关系人类生存和发展的重大课题已逐渐大家所重视，因此，“绿色混凝土”必将是高性能混凝土的方向发展。绿色高性能混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，具有以下特点：
绿色高性能混凝土特点及未来改进方向
一、建筑工程材料的使用现状与可持续发展 在当今可持续发展是一个热门的话题，也是党和国家在近期社会发展的根本性战略，即要求我们在发展经济的同时，要解决好其与环境、资源等方面的关系，促进社会的协调发展，我国现在面临着众多的大型公共设施的建设工作，所以对于建筑材料的要求也就是更加的严格。 混凝土一直是建筑行业的核心材料，应用范围广泛、力学性能较好，同时其还可以将一些工业废料进行相关的在应用，所以自从将水泥混凝土视为建筑的主要材料之后，我们便开始毫无节制的滥用地球资源，使其遭到了巨大的破坏，直到地球出现明显的环境危机时，人类才开始真正的意识到环境保护与能源发展等因素之间的联系，所以本文所讨论的绿色高性能混合建筑材料的出现，相关研究人员认为能从根本上引导建筑行业走向可持续发展的道路。 二、绿色高性能混凝土的性能与环保措施 2.1高性能混凝土与绿色高性能混凝土 绿色高性能混凝土(GHPC)的提出是基于高性能混合土(HPC)的概念提出的，在九十年代以前，人们总是过于偏重于混凝土某些综合性能的研究，而往往忽视其耐久性的研发，所以人们提出HPC的概念促使对其施工性能与使用的耐久性进行提升，HPC 的定义一般为具备人们所期望的能力，但是传统材料往往无法达到要求的这种混凝土，我们称之为HPC,其具有相对于与局限性，它一般有着如下几个优点：
第一，强度高，一般具有传统材料不能达到的强度，在施工中可以减少材料的使用，提升建筑的美观效果与结构挠度等方面的要求; 第二，耐久性好，在建筑中的使用时间远长于传统材料; 第三，施工性好，在正常的施工条件下可以达到最好的建筑效果，混凝土结构密实均匀。由于混凝土的优良性能，致使我们在日常建筑生产中过量的使用，这对环境的影响十分惊人，据相关研究表明，每生产一吨水泥要排放同等重量的二氧化碳，同时还有大量的温室气体，还产生大量的烟尘，对环境有着十分不利的影响。 水泥厂也是耗电、耗煤大户，所以一定要提高混凝土的绿色度，采取有效的措施来减少水泥的使用量，同时在混凝土中科学的加入粉煤灰等成分以提高性能，这样可以减少生产混凝土所产生的温室气体排放，对环境起到保护的作用。再这样的标准下所生产的混凝土即为绿色高性能混凝土。 2.2发展绿色水泥的措施 为了加快我国建筑材料绿色化的进程，我们在日常工作中应该从下面几个方面着手： 第一，开拓原材料市场资源，加大对于新原料开采地的勘测力度，从根本上摸清各地资源储备情况，同时避免对现有的较高品位的水泥矿山的过分开采，否则过不了几年就会面临无处开采的窘境; 第二，采取一切可行的技术措施，对生产水泥过程中的能耗进行有效降低，我国现在平均生产每吨水泥要耗费155 公斤标准煤，而世界先进的仅需耗费103公斤，可以看出仍旧有很大的差距，所以我
高性能混凝土试验研究
高性能混凝土结构试验研究 吴欠欠 1 （1.大连大学，辽宁大连 226611） 摘要：高性能混凝土的性能需要不断地试验以了解其详细的参数，对两个方面的混凝土性能进行了试验研究。一是早期开裂是高性能混凝土应用中经常出现的问题，这不仅影响混凝土的外观质量，也给混凝土的耐久性带来不利影响。针对这一问题，利用平板法约束试验，研究自然环境下不同水胶比，大掺量粉煤灰以及聚丙烯纤维对海工高性能混凝土早期开裂的影响。二是高性能混凝土在工程中应用越来越广泛。本文对配筋和未配筋的高性能混凝土徐变进行了深入的试验和理论分析。对 12 个高性能混凝土试件进行了为期 360 天的分析研究。 关键词：高性能混凝土；早期开裂；聚丙烯纤维；大掺量粉煤灰；徐变 Abstract: In order to understand the performance of high performance concrete . There were two aspects of the test had been gong .The first is early-age cracking is a recurrent problem in the application of high performance concrete，it not only affects the outward appearance quality of concrete but also brings adverse effect on durability of concrete. Aiming at this problem. The influences of different water-binder ratio，large volume fly ash and polypropylene fiber on early cracking of maritime high performance concrete by using flat-restraint test on the natural environment were studied . The second is high performance concrete is widely used in different projects now．The creep of high performance concrete members is deeply analyzed，and the creeps of 12 specimens are measured in 360 days． Key words: high performance concrete；cracking at early age；polypropylene fiber；high volume fly ash；creep 0 引言 目前正是我国经济高速发展的时期，由此也带来了我国混凝土建设的高峰。许多耗资巨大的重要建筑（构筑）物，如高层建筑、超高层建筑、大型公共建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海岸和近海岸工程已经建成或正在兴建。这些重要的基础设施大部分是混凝土结构且耗资巨大，一般要求的使用期限是100 年以上。日本和欧美国家已提出500 年服役寿命的要求和概念。目前已建工程因结构高度和耐久性要求的提升，普通混凝土已经不能满足要求。海洋工程中钢筋与混凝土材料受海洋环境的侵蚀作用而过早破坏的现象非常严
高性能混凝土技术介绍
高性能混凝土技术介绍 中国混凝土网 [2006-4-20] 网络硬盘我要建站博客常用搜索 1、混凝土裂缝防治技术 （1）主要技术内容 混凝土裂缝已成为混凝土工程质量通病，如何防治混凝土裂缝是工程技术人员迫切希望解决的技术难题。然而防治混凝土裂缝是一个系统工程，包括设计、材料、施工中每一个技术环节。本技术主要是叙述防治裂缝的一些关键技术，提高混凝土抗裂性能，从而达到防治混凝土裂缝的目的。本技术的主要内容包括：设计的构造措施、混凝土原材料（水泥、掺合料、细骨料、粗骨料）的选择、混凝土配合比对抗裂性能影响因数、抗裂混凝土配合比设计以及抗裂混凝土配合比优化设计方法以及施工中的一些技术措施等。 （2）技术指标 对于如何评价混凝土厚材料及混凝土抗裂性能，本技术提供了相应的试验方法和评价指标，使其具有可操作性。 （3）适用范围 本技术适用于具有较高抗裂要求的混凝土结构的设计、原材料的选择、抗裂混凝土配合比的设计和施工以及对混凝土抗裂性能的评价。 （4）已应用的典型工程 已在试点工程中应用，取得良好的效果。并给出具体的工程实例。 2、自密实混凝土技术 （1）主要技术内容 混凝土在自重的作用下，不采取任何密实成型措施，能充满整个模腔而不留下任何空隙的匀质的混凝土称之为自密实混凝土。本技术提供的主要技术内容：对混凝土原材料的技术要求、自密实混凝土设计要点即流动性、充填性、抗离析性以及保塑性和自密实混凝土配合比设计等。 （2）试验方法及评价指标 本技术给出了相应的试验方法和评价指标，并给出如阿在工地控制自密实混凝土拌合物性能的具体规定。 （3）使用范围 适用于难以用机械振捣的混凝土的浇筑。由于自密实混凝土细粉含量较大，更应重视混凝土抗裂性能。在采取抗裂措施的情况下，自密实混凝土抗裂性能相对较差。不适用于连续墙、大面积楼板的浇筑。
高性能混凝土浅议
高性能混凝土浅议 介绍了高性能混凝土的发展及现状，概念及其特点，从水泥、水、骨料、高效减水剂等方面探讨了高性能混凝土原材料的技术要求，以期提高混凝土的耐久性和强度。 标签：高性能混凝土特点耐久性高效减水剂强度 混凝土材料的发展史，是从一百多年前波特兰水泥发展开始的，水泥是混凝土的胶结材料。高性能混凝土（High performance concrete，简称HPC）在目前的建筑中被广泛采用，是混凝土的主要发展方向。在当前的建筑业中，出现了大量复杂的大跨度桥梁，高层建筑，地下、水下建筑等工程。在这种苛刻的使用环境条件下，普通的混凝土已经无法满足这些工程建设的需要。物理性能更好，而且具有长期耐久性的混凝土应运而生。通常我们把这种比普通混凝土抗渗性好、强度高、工作性高、耐久性高、体积稳定性高的混凝土称之为高性能混凝土。简单来说，高性能混凝土大幅度地提高了混凝土的耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等多方面的性能。其中高强度、高工作性、高耐久性这三项指标是体现高性能混凝土的基本指标。 1 目前，高性能混凝土的主要发展动向 ①强度超高的活性细粉混凝土。②制造工艺绿色环保化的混凝土。③具有自我诊断、控制、修复能力的机敏型高性能混凝土。④普通混凝土的高性能化。 2 高性能混凝土的使用优点 ①强度高。提高混凝土强度后，相同载荷下所需要的梁柱等构件截面尺寸可以相应的减小，这就减少了混凝土的使用量，建筑本身的重量与地基的负荷，增加建筑的使用面积，节约建筑成本。②工作性好。高性能高混凝土具有良好的流变特性，适合采用先进的混凝土输送泵施工，施工速度得到有效提高，节约工期，工人劳动强度减少很多。③耐久性好。高性能混凝土孔径小，水和其他杂质不易渗入，这就保障了其抗冻性和抗渗性，同时抗拉性能也大大提高。另外，高性能混凝土比普通混凝土的使用寿命要高一倍，能达到100年左右。大多数混凝土结构的破坏事故的原因都是由于混凝土超出了使用寿命而工程没有进行重建，而不是强度达不到要求，因此高耐久性是高性能混凝土的主要指标。高性能混凝土在各项性能指标上都超出普通混凝土很多，因此在目前的工程建设中得到广泛的应用。最初研制高性能混凝土是为了提高混凝土的耐久性。为了提高混凝土的耐久性，高性能混凝土把水灰比降低到0.37以下，这样做能够使混凝土结构相当致密，渗透系数比一些建筑用岩石还要低，并且强度提高很多。美国的大多数超高层的建筑由于建造年代较早强度等级一般都不超过C60，国内在近些年才引进高性能混凝土技术，最初是在铁路的轨道和某些桥梁构建中应用，到80年代末高性能混凝土才在一些一线城市的高层建筑中逐渐使用。到了21世纪，我国国民经济飞速增长，建筑业更是在各地蓬勃发展，高性能混凝土在基础设施建筑和民
关于高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文
关于高性能混凝土技术的新发展的建筑工程论文 当今世界高性能混凝土的使用越来越广, 高性能混凝土是对传 统混凝土技术根本性的革新, 不但有着优良的技术性能、明显的经济效果,而且对于建设环保节约型社会有着重要的现实意义。 1、高性能混凝土提出的背景及涵义 水泥混凝土，是当今世界上用量最大的的人造材料，目前我国 混凝土的年用量估计已超过10亿立方米或24亿吨，混凝土为人类物质文明做出了重要贡献。 近代混凝土技术在其应用的百年多的过程中已经有了重要进展，但从总体看，混凝土的原料单纯依靠开采天然资源，性能单纯依靠增加水泥用量的传统指导思想依然没有根本改变。虽混凝土的强度比起过去有了很大提高，但综合性能却未见本质改善。 首先，钢筋混凝土结构设计者往往只对混凝土的强度特别感兴趣，但是，很多实际的钢筋混凝土结构，却由于耐久性不足而发生过早破坏，使设计强度丧失殆尽。据美国资料显示，到xx年为止，美 国每年将需60~85亿美元，来消除因耐久而损坏桥梁的缺陷。论文参考。这些教训已促使一些国家规定桥梁等重要基础设施工程的使用寿命必须超过100~120年，甚至150年的要求。众多的工程事故及惊人
的维修费用使人们意识至对混乱凝土的耐久性应像其力学性质一样 予以高度考虑。当代工程结构的跨度、高度和承受的荷载越来越大，所处的环境也更为恶劣，要求混凝土不但要有更好的力学性能，更要有高的抵抗环境和侵蚀的能力，对一些特别结构工程来说，混凝土的耐久性显得更加重要。 其次，混凝土的广泛应用与环境间协调的矛盾日渐突出。混凝土作为现代应用最大的工程材料，必须充分考虑它的使用对生态环境* 。不论是水泥、砂、石等这些天然资源的传统混凝土的原材料对资源的破坏和对生态环境及自然景观的严重影响，还有水泥工业所排放的CO2，造成的地球的温室效应，使人们愈来愈认识到无节制的扩大水泥生产和消耗天然资源的做法是难以为继的，混凝土必须走可持续发展的道路，尤其是 * 这样正在从事大规模基础设施建设的发展中国家，如果仍采用传统混凝土技术，（据推测20XX年的水泥年用量将达到8亿吨），我国的自然资源将很难承受这一重负。 混凝土的使用寿命是混凝土与环境协调性的重要指标。提高混凝土的耐久性与长期性能，从而提高混凝土的使用寿命，不但意味着能源及资金的大量节约，同时也意味着可避免结构、构件的过早破坏而带来的环境污染。
绿色高性能混凝土的研究
第20卷第5期 武汉科技学院学报V ol.20 No.5 2007年5月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING May. 2007 绿色高性能混凝土的研究 余峰 （武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430070） 摘要：绿色高性能混凝土(High Performance Concrete)的研究是当今土木工程界最热门的课题之一。 本文阐述了绿色高性能混凝土(简称GHPC)的涵义，开发使用GHPC在保护环境、节约资源和能源等方 面的社会意义。综合分析了当前国内外研究GHPC的主要成果，在此基础上，指出了开发研制和应用 GHPC尚需进行的工作及其整体发展趋势。 关键词：可持续发展；绿色高性能混凝土；绿色水泥 中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009－5160(2007)－0046－04 1 引言 随着科学技术的飞速发展，石油、化工、汽车以及土木建筑工程的蓬勃发展，人类的生活质量得到了很大的提高，但是也面临由此造成的严重的地球生态环境问题。如地球大气温暖化﹑臭氧层破坏﹑土地沙漠化等。而混凝土材料的生产与使用是造成生态环境问题与公害的原因之一。它主要表现在以下几个方面：（1）水泥是混凝土的主要成分，生产水泥时产生大量的粉尘和烟尘；（2）生产一吨水泥大约要排放一吨二氧化碳，是产生温室效应的大户；（3）混凝土体积的70—80%是沙石骨料，开采这些原材料要破坏大量的植被；（4）水泥产业是形成酸雨的主要源头之一；（5）水泥生产消耗大量的能源。同时，水泥与混凝土作为当代最大宗的人造材料，预计到2005年水泥产量将超过20亿吨，混凝土将超过100—120亿吨，可见其对资源能源的消耗和对环境的影响均十分巨大[1]。因此，水泥混凝土能否长期作为最主要的建筑材料，不仅取决于其是否具备在耐久性、施工性和强度等方面的高性能，而且最关键之处在于其绿色“含量”是否高。 2 绿色高性能混凝土(简称GHPC)的内涵与特征 最早提出GHPC概念的是中国工程院院士吴中伟教授[2]。研究者认为符合以下条件的高性能混凝土（简称HPC）才算是真正的GHPC： （1）所使用的水泥必须为绿色水泥(简称GC)，砂石料的开采应以十分有序且不过分破坏环境为前提； （2）最大限量地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”—CO2 , SO2和NO2等气体，以保护环境； （3）更多地掺加经加工处理的工农业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥，保护环境，并改善混凝土耐久性； （4）大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物； （5）集中搅拌混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉尘和废水，并加强对废料、废水的循环使用； （6）发挥HPC的优势，通过提高强度，减小结构体截面积或结构体体积，减少混凝土用量，从而节约水泥和砂、石的用量；通过改善施工性来减小浇筑密实能耗，降低噪音；通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构物的使用寿命，进一步节约维修和重建费用，减少对自然资源无节制的使用； 收稿日期：2007-02-17 作者简介：余峰（1966-），男，副研究员，研究方向：工程管理.