姚凯程

（昆明理工大学，昆明）

[摘要]：自1994年开始，我国应用高性能混凝土已经10多年，在不断研究和应用中，国内外学者对高性能混凝土的内涵理解也在不断地完善，也更加贴合实际工程应用。聚丙烯纤维混凝土作为一种高性能混凝土，具有很多优秀的性能。进入21世纪，全球都在提倡节能环保，所以混凝土为了避免被淘汰，近期较好的解决途径就是发展高性能混凝土-绿色混凝土。

[关键词]：混凝土；高性能混凝土；聚丙烯纤维混凝土；绿色混凝土

Development and Application of High Performance Concrete

YAO Kai-cheng

（Kunming University of Science and Technology，Kunming）

Abstract：We have already used high performance concrete for more than ten years from 1994. In the continuous research and application, Scholars at home and abroad to the understanding of the essence of the high performance concrete has been perfect, this kind of understanding is also better close to engineering application. Polypropylene fiber concrete, as a kind of high performance concrete, has a lot of good performance. In the 21st century, people over the world all call on saving energy and protecting environmental, so recent the development of the high performance concrete-green concrete is the good solution to avoid being knocked out.

Key words：concrete；high performance concrete；polypropylene fiber concrete；green concrete

从1924年波特兰水泥的发明算起，混凝土材料至今已有100多年的历史。混凝土已广泛应用于土木建筑、交通运输与海洋开发等方面，甚至航天工业也有混凝土的足迹，为人类的文明与建设做出了巨大的贡献。混凝土100多年来的应用与发展过程也是强度与性能不断提高的过程。如果按其强度和性能提高划分其发展过程，混凝土可以简单地划分成普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土。

普通混凝土的抗渗性低，耐久性差，工作寿命短。在普通混凝土大量应用的基础上，发展了高强混凝土，它的渗透性低于普通混凝土，但高于相应强度等级的高性能混凝土，但并不一定具有高的耐久性。高性能混凝土是在高强混凝土的基础上发展起来的，它具有高抗渗性与高耐久性。自从 1994 年清华大学向国内介绍和发起应用高性能混凝土以来, 高性能混凝土国内土建工程中得到了较多的应用。

1 高性能混凝土介绍

1.1 高性能混凝土含义

1990年5月在马里兰州,由美国NIST和ACI主办的讨论会上,高性能混凝土(HPC)定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能包括:易于浇注、捣实而不离析;高超的、能长期保持的力学性能;早期强度高、韧性高和体积稳定性好;在恶劣的使用条件下寿命长。即HPC要求高强度、高流动性与优异的耐久性。

我国《高性能混凝土应用技术规程》 (CECS207-2006)中提到：高性能混凝土是具有混凝土结构所要求的各项力学性能，且具有高工作性、高耐久性和高体积稳定性的混凝土[1]。

清华大学教授廉慧珍认为：高新能混凝土不是混凝土的一个品种，而是达到工程结构耐久性的质量要求和目标，是满足不同工程要求的性能和具有匀质性的混凝土。[2]

我国《高性能混凝土应用技术规程》 (CECS207-2006)还提到：处于多种劣化因素综合作用下的混凝土结构宜采用高性能混凝土。根据混凝土结构所处的环境条件，高性能混凝土应满足下列一种或几种技术要求：

（1）水胶比；

（2）56d龄期的6h总导电量小于1000C；

（3）300次冻融循环后相对动弹性模量大于80%；

（4）胶凝材料抗硫酸盐腐蚀试验的试件15周膨胀率小于0.4%，混凝土最大水胶比不大于0.45；

（5）混凝土中可溶性碱总含量小于3.0kg/m3。

1.2 制作高性能混凝土的基本途径

混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉[1]。由此可见,通过使用高效减水剂,降低混凝土的水灰比,并使混凝土具有比较大的流动性和保塑功能,保证施工和浇注混凝土密实性,这是高性能混凝土实现途径的一方面。另一方面,通过超细粉在混凝土中的应用,改善骨料与水泥石的界面结构,改善水泥石的孔结构,提高混凝土的抗渗性、耐久性和强度,这是高性能混凝土实现途径的另一方面。

2 聚丙烯纤维混凝土

为了改善混凝土的抗裂性和耐久性等性能，上世纪中叶以后，国内外开始研发纤维增强水泥基复合材料，包括钢纤维、合成纤维，尤其是高分子纤维材料在混凝土中的应用越来越普遍。相对于其他纤维材料，聚丙烯纤维的价格低廉，且能在以下几个方面显著提高混凝土的性能：

（1）可以抑制混凝土开裂的过程，有效地减少混凝土干缩时所引起的微小裂缝，大大提高了硬化后混凝土的抗裂能力和韧性，对克服高强混凝土的脆性有较理想的效果；

（2）聚丙烯纤维能有效控制砂浆的早期塑性收缩裂缝的产生、发展，对混凝土中的裂缝具有细化作用，能够降低裂缝的宽度和长度； 

（3）明显提高了混凝土的抗冲击强度；

（4）改善了混凝土的抗拉强度和抗折强度；

（5）提高硬化混凝土的耐火性能；

（6）提高混凝土的抗渗性能，可以抵御外界氯离子的侵蚀，保护钢筋、防止锈蚀。

3 高性能混凝土发展方向——绿色混凝土[3]

绿色的含义可概括为：节约资源、能源；不破坏环境，更应有利于环境；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。

水泥生产消耗大量资源( 石灰石) 、能源(煤、电) , 更排放大量温室气体; 混凝土又采用巨量砂石集料, 若不加以改革,将成为不可持续发展的材料而受到, 最终将被取代而销声匿迹。

发展 HPC 可能提供一个近期的解决途径。因为:

 (1)HPC 需用大量细掺料代替熟料,因此可减少大量 CO2、NOx, 并节省能源与石灰石;

 (2) 利用大量工业废渣尤其是矿渣与粉煤灰等作为细掺料, 可改善环境, 减少污染; 

(3)HPC 的多种高性能得到充分发挥, 如因其具有高强度可减小截面,由此可减少水泥与混凝土的用量, 从根本上节能、节料, 减少污染。HPC 提高耐久性, 延长安全使用期, 更是最大的经济。

上述三大特点如充分利用发挥,大量采用HPC, 并通过科技创新, 使其进一步改进提高, 混凝土将成为可持续发展的绿色建材。我在 1994 年提出发展绿色高性能混凝土( GHPC) , 后来日本、美国也提出相似的观点, 作为水泥混凝土工作者的努力方向。

3 高性能混凝土的应用

如果把混凝土材料归纳为用途、施工性能及耐久性三方面,未来展望如表1所示。

表1[4]

参考文献：

[1] 《高性能混凝土应用技术规程》 (CECS207-2006).

[2] 廉慧珍.对高性能混凝土十年来推广应用的反思[J].混凝土,2003,(7).

[3] 吴中伟.高性能砼-绿色砼[J].水泥工程,2000,(2).

[4] 冯乃谦.高性能混凝土的发展与应用[J].施工技术,2003,32(4).下载本文