试论高性能混凝土及其在工程中的应用(五)

6．质量检验控制。除了施工前对原材料进行严格的质量检验外，在混凝土施工过程中，还应检查和控制以下混凝土指标：混凝土配合比、坍落度、含气量、模温、泌水率、均匀性。硬化混凝土：标准养护试件的抗压强度、相同条件下养护试件的抗压强度、抗渗性、电通量等。

如果材料选择和配合比设计正确，高性能混凝土的耐久性在很大程度上取决于施工质量，混凝土的制造和施工决定着混凝土的性能。正确的加料顺序、彻底的混合、均匀的混合、在运输和运输过程中混凝土混合物的不偏析、紧凑的振动和足够的养护是保证高性能混凝土质量的重要因素。高性能混凝土可采用普通混凝土施工设备施工，但其施工质量控制应更加严格，配料测量误差应在允许范围内，原材料质量变化的检测次数应增加，混凝土拌和应充分均匀，新拌混凝土应保证施工良好。性能。HPC强调的一个方面是，它应该是合适的和可行的，以确保浇注质量的满意。为了便于浇注，HPC通常需要较大的坍落度，例如10-20cm。但由于HPC胶凝材料用量大、水灰比小、混凝土配合比较粘、坍落度损失较快，如果坍落度损失过大，将不利于混凝土的浇筑、压实和均化，影响结构的整体质量。因此，在高性能混凝土施工过程中，除了要求高效减水剂具有良好的坍落度损失控制外，还应特别注意施工组织布置，使混凝土的坍落度损失最小。

另外，高强高性能混凝土具有较高的水化温升，根据混凝土组成及环境条件，浇筑到最高温度后24-48小时左右，故HPC施工不应过早拆除，而拆除时应注意保护混凝土的水化温度。E模板不应立即拆除，应继续保护好几个小时，避免冷冲击。同时，正确的涂覆和保水是获得不透水表面的重要步骤[8]，对于低水灰比的HPC，不仅需要保持内部水分不蒸发，还要注重从外部环境中补充水分，应进行外界潮湿养护，以保证混凝土充分水化，提高混凝土的综合性能。

四、高性能混凝土的特点

 （一）高耐久性能

高性能混凝土的重要特点是耐久性高，这取决于其抗渗性能，而抗渗性能与混凝土中水泥浆的密度和界面结构有关。由于高效减水剂的加入，高性能混凝土的水胶比非常低（＜0.138）。水泥水化后，混凝土没有过量的毛细管水，孔隙率得到细化，最可能的孔径很小，总孔隙率很低。此外，掺入矿物超细粉体后，高性能混凝土中骨料与水泥浆体的界面过渡区是多孔的。超细矿物粉的加入还可以改善水泥浆体的孔结构，使100微米以上的孔含量显著降低。超细矿物粉体的加入也使混凝土早期抗裂性大大提高。这些措施可有效提高混凝土的抗冻融性、抗中和性、抗碱集料反应性、抗硫酸盐腐蚀性等酸盐腐蚀性能。

据清华大学赵铁军、童良等学者的研究成果显示[9][10]，高性能混凝土可保证下列安全使用期(以混凝土材质变化为主要因素)：

正常环境中：200年；重要建筑物在不利环境中：100年(英国海港―油田平台、明石大桥)；特殊用途：300年(法国核废料贮罐设计)；钢筋混凝土预期可能：500年(日本正在研究中，完全可能)。

 （二）高工作性能

     高性能混凝土具有良好的流变性能、高流动性、无泌水、无离析，在正常施工条件下能保证混凝土结构的密实性和均匀性。对于结构的某些特殊部位（如梁柱节点等密实部位），也可以采用自流密实混凝土来确保该部分的密实度。这将降低劳动强度，节约能源消耗。

 （三）其它

高性能混凝土具有高韧性、良好的体积稳定性和长期的机械稳定性。高性能混凝土的高韧性要求能够抵抗地震荷载、疲劳荷载和冲击荷载。掺入引气剂或采用高性能纤维增强混凝土可提高高性能混凝土的韧性。高性能混凝土的体积稳定性主要表现在对初始开裂、低温变形、低蠕变、低自收缩变形的优异抵抗能力。高性能混凝土的水灰比虽然较低，但如果采用新型高效减水剂与增粘剂并用，可尽可能降低单耗，防止偏析。浇筑、压实后，立即用湿布或湿草帘覆盖和养护，避免阳光照射和吹风，防止混凝土的水蒸发。混凝土的早期开裂将得到有效的抑制。普通混凝土与高性能混凝土配合比大幅度降低，这对大体积混凝土的温度控制和防裂十分有利。国内研究表明，掺40%粉煤灰的高性能混凝土在360天龄期的徐变(单位徐变应力的徐变值)小于相同强度等级的普通混凝土，高性能混凝土的徐变仅为普通混凝土的50%左右。无论是在标准养护还是蒸压养护条件下。高性能混凝土的长期力学稳定性要求其抗压强度、抗拉强度和弹性模量等力学性能在长期荷载和严重环境侵蚀下保持稳定。

五、研发绿色高性能混凝土的必要性

1990年美国首先提出了高性能混凝土,得到了世界各国和专家的认可,法国政府组织包括政府研究机构、高等院校、建筑公司等单位开展了高性能混凝土的研究。1996年,法国公共工程部和教育与研究部又组织了为期4年的国家研究项目“高性能混凝土2000",投人了600万美元作为研究经费。1994年,美国联邦政府16个机构联合提出了一个在基础设施施工中应用高性能混凝土的决议,并决定在10年投资2亿美元进行研究。绿色是绿色环保,人类社会越发展,对绿色环保的要求越迫切。国外有位学者写一篇综述,题为“昨天和今天的水泥,明天的混凝土”,文中指出21世纪水泥工业应改名为水硬性胶凝材料工业,而且应是一种绿色工业。水泥和混凝土堪称为世界上耗用量最大的材料,在我国尤其如此。我国人多地少,资源缺乏,同时也是世界上能源消耗的大国,以水泥和混凝土为例,我国水泥的年产量大约9亿吨,占世界水泥产量的三分之一,混凝土产量约12亿m3,世界混凝土年产量大约30亿m3,混凝土的大量使用,需要大量水泥,水泥的生产又极大地影响了环境,直接影响子孙后代的生活,所以绿色高性能的发展是事在必行。绿色高性能混凝土的研究及使用,即保护了环境,又提高了混凝土的性能。以粉煤灰为例,现已研发与使用的绿色高性能混凝土,绝大部分把粉煤灰作主要掺料,粉煤灰是工业废料,如不很好利用,会对环境造成二次污染,在绿色高性能混凝土中采用粉煤灰,即解决了二次污染,又降低了混凝土的成本,同时提高了混凝土的性能,主要表现在提高了混凝土的耐久性和工作性。混凝土的评价已由高强度转为高性能,高性能中耐久性是一个主要的评定标准,混凝土不是一劳永逸的材料,它也是随时间的增长、环境的影响和使用情况直接影响其使用寿命,一些发达国家面临这个问题, 我们国家也面临同样的问题。1991年美国在提交国会《国家公路与桥梁现状》的报告中指出,为了修理或更换现已存在缺陷的桥梁,需投资91 亿美元如拖延维护进程,费用将增至1310亿美元,美国每年用于混凝土维修的费用大约300亿美元。我国是发展中国家,在工程建设中基本没有维修费用,工程费用主要在新建工程,建国以来,五、六十年代的工程量大,经过几十年的使用,可以说需维修的工程量肯定也是巨大的,费用是惊人的,因此,站在历史的角度,站在发展的角度,研究混凝土高性能的意义巨大。

六、高性能混凝土的应用