摘 要
本文简要介绍了国内外高性能混凝土的发展现状，论述了高性能混凝土的研究现状和发展趋势。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、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、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
关键词：混凝土，高性能混凝土
I
目 录
摘 要 ................................................................................................ I 1、绪论 ............................................................................................ 1
1.1 问题提出的背景 ................................................................... 1 1.2 论文研究的目的 ................................................................... 1 1.3 高性能混凝土的研究及应用概况 .......................................... 2 1.4 论文研究的方法、内容与创新点 .......................................... 4 2、高性能混凝土概述 ....................................................................... 5
2.1 高性能混凝土的含义 ............................................................ 5 2.2 高性能混凝土的属性 ............................................................ 6 3、高性能混凝土技术发展及应用 ..................................................... 8
3.1 高性能混凝土技术的发展 ..................................................... 8 3.2 高性能混凝土技术的应用现状 .............................................. 9 4、结论与展望 ............................................................................... 12
4.1 结论 ................................................................................... 12 4.2 展望 ................................................................................... 12 参考文献 ........................................................................................ 13 致 谢 ............................................................................................. 14
1、绪论
1.1 问题提出的背景
传统的混凝土已有近200 年的历史，是近代使用最广的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。据不完全统计，世界水泥产量已超过13亿吨，折合混凝土不少于40亿立方米。水泥混凝土与其他常用建筑材料如钢铁、木材、塑料等相比，生产能耗低、原料来源广、工艺简单，因而生产成本低，并具有耐久、防火、适应性强、应用方便等特点。近百年来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。30年代平均为10 MPa，50年代约为20 MPa，60年代约为30 MPa，70年代已上升到40 MPa，发达国家越来越多地使用50 MPa以上的高强混凝土[1]。
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。
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，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。
混凝土作为用量最大的人造石，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。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，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和天然景观。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[2]。
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，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。因此，对高性能混凝土需要进一步的研究。
1.2 论文研究的目的及意义
高性能混凝土是20世纪90年代初提出的，是一种新型的高技术混凝土，它不仅具有优良的工作性和高耐久性，而且在节约资源、保护环境、提高经济效益和社会效益等方面具有诸多优势，符合人类寻求与自然和谐、可持续发展的趋势。
1
本文通过对高性能混凝土技术发展及应用的初探，综合分析目前国内外高性能混凝土的应用现状，探究高性能混凝土的发展方向，对高性能混凝土的发展及应用具有重大的意义。
1.3 高性能混凝土的研究及应用概况
高性能混凝土是在现代高强混凝土的基础上发展起来的。使用新型的高效减水剂和矿物掺和料，是使混凝土达到高性能的主要技术措施，前者能降低混凝土的水胶比，增大坍落度，控制坍落度损失，提高混凝土的密实性和工作性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，除提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰高性能混凝土将粉煤灰作为矿物掺和料，既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向，促进了混凝土技术的健康发展。
随着现代建筑功能的不断扩大，对混凝土提出了一系列更高更新的要求，混凝土技术已进入高科技时代，正向着高强度、高工作性和高耐久性的高性能方向发展，并要求合理应用资源，节约能源，保护生态平衡，“绿色高性能混凝土” 是今后混凝土的努力方向，也是混凝土的未来和希望。进入二十世纪九十年代以来，随着多种新型胶凝材料、矿物掺合料、新型高效减水剂及其它外加剂的开发和应用，使得制作既有良好工作性能，又有优异的力学性能和耐久性能的优质混凝土成为现实。这种新型的优质混凝土即所谓的高性能混凝土。高性能混凝土的研究和应用是当前国内外土木工程界热点研究领域之一，世界各发达国家和我国都对此给予了极大重视，相继投入了巨大的人、财、物力进行高性能混凝土的研究、开发和应用。
高性能混凝土（High—performance Concrete，简称HPC）的定义最早在美国提出。1990年5月在美国马里兰州，由美国国家标准与工艺研究院(NIST)和美国混凝土学会(ACI)主办的讨论会上，将HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。这些性能主要包括：易于浇注捣实而不离析，力学性能好，早期强度高，韧性好，体积稳定性好，在恶劣条件下使用寿命长等[3～4]。
但是目前国内外对高性能混凝土还没有一个统一的定义。不同国家地区的学者强调混凝土的不同性能。
例如，在美国加拿大等国家，重点强调高性能混凝土要具有较高的强度和耐久性。以Mehta等为代表的学者提出，高性能混凝土首先要具有较高的强度，一般应超过60Mpa以上[5]。但仅仅高强并不能称之为高性能混凝土。近年来建造的许多结构物暴露于腐蚀环境下，腐蚀速度很快。多数混凝土结构物并不是因为承
2
载力不够而导致破坏，而是由于有害物质通过混凝土中的裂缝、空隙等缺陷向内部的传输，对混凝土造成腐蚀而导致破坏。仅用强度指标已不足以保证混凝土的长期耐久性，所以优良的耐久性应该是衡量高性能混凝土的首要指标。而决定混凝土耐久性的重要因素是混凝土的内部结构的匀质性和密实度，即尽量减少微裂缝等缺陷，要实现这些，就要求混凝土具有良好的工作性和稳定性。
而在日本，由于建设施工人员不足，人工费昂贵，同时为了减少由于混凝土施工振捣过程所带来的混凝土质量的波动性，节省能耗、减少施工噪音污染、保护环境等，以冈村教授为代表的学者，重点开发了高流态、能够实现免振自密实的混凝土，他们认为：高强、超高强与高流态的混凝土就是高性能混凝土。
我国混凝土专家冯乃谦教授认为：高性能混凝土必须具备高强度；高性能混凝土要流动性好，以保证施工的密实性；耐久性是高性能混凝土最重要的技术指标。
根据混凝土技术的不断发展和结构对混凝土性能的需求，现代高性能混凝土的定义可概括为：HPC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，选用优质的原材料，在严格的质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强度、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异的耐久性。
高性能混凝土概念的提出至今只有十多年的时间，但是由于国际上广泛认识到高性能混凝土具有高工作性、高耐久性和高强度等特性，用其替代传统的混凝土以及建造在严酷环境中的特殊结构物，具有显著的经济效益和技术先进性，因此高效能混凝土的开发和应用得到了各国的很大重视，并且取得了巨大成果。美国、日本、法国、加拿大等国已将高性能混凝土作为跨世纪的新材料，投入了大量的人力、物力和财力进行研究和开发，至今已在不少重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，可以提高混凝土结构的使用寿命，大量利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，便于施工，节约能源，己被各国普遍认为是今后混凝土技术的发展方向，是混凝土可持续发展的出路所在[6～8]。
从1996年开始，我国国家计委、国家科技部先后两次设立科技攻关项目，进行高性能混凝土的创新研究，由中国建筑材料科学研究院、清华大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等几十所科研单位、高等院校承担了“高性能混凝土的综合研究和应用”及“新型高性能混凝土及其耐久性的研究”的研究课题，针对高性能混凝土所用原材料及组成材料之间的相互影响、高性能混凝土配合比、混凝土拌和物的工作性、硬化混凝土的力学性能、耐久性、体积稳定性、亚微观结构、水泥和外加剂之间的适应性、工程应用等方面进行了较全面的研究。通过联合攻关，项目取得了大量具有国际先进水平的研究成果，并在近百个工程中应用，
3