【正文】 ，使混凝土技術(shù)進(jìn)入了高強(qiáng)度與高流態(tài)的新領(lǐng)域；20世紀(jì)90年代的粉體工程，進(jìn)一步使混凝土進(jìn)入了高性能時(shí)代。我國(guó)近年來(lái)在鐵路、公路、橋梁建設(shè)中、高層建筑及機(jī)場(chǎng)建設(shè)等工程中已廣泛應(yīng)用C60高性能混凝土；C80混凝土也在工程中試點(diǎn)應(yīng)用。在國(guó)際上強(qiáng)度為90MPa、100MPa、110MPa、120MPa，甚至大于150MPa、200MPa的高性能混凝土，在工程中都獲得了應(yīng)用。然而工程經(jīng)驗(yàn)證明，許多工程如橋梁、道路、海港和污水建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的過(guò)早破壞，其原因不是強(qiáng)度不夠，而是耐久性不足。由于修復(fù)損壞的混凝土建筑物的費(fèi)用昂貴，如以美國(guó)為例，每年劣化混凝土的維修費(fèi)用達(dá)2000億美元之多，這使很多設(shè)計(jì)者意識(shí)到混凝土耐久性的重要性。人們開(kāi)始考慮能否采用使用年限較長(zhǎng)的高性能混凝土結(jié)構(gòu)，例如使用年限不是30～50年而是100年。針對(duì)混凝土的過(guò)早劣化，發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)80年代中期掀起了一個(gè)以改善混凝土材料耐久性為主要目標(biāo)的“高性能混凝土”開(kāi)發(fā)研究的高潮，并得到了各國(guó)政府的重視。進(jìn)入20世紀(jì)90后代以后，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法成為土木工程領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。針對(duì)不同環(huán)境類別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并?jù)此估算結(jié)構(gòu)的使用壽命，成為發(fā)展和研究耐久性設(shè)計(jì)方法的主流。目前，高性能混凝土的發(fā)展有以下幾個(gè)方向： (1)綠色高性能混凝土水泥混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，對(duì)資源、能源的消耗和對(duì)環(huán)境的破壞十分巨大，與可持續(xù)發(fā)展的要求背道而馳。綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明顯降低混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土強(qiáng)度特別是后期強(qiáng)度。而且，節(jié)約水泥，減少環(huán)境污染，成為綠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（ReactivePowder concrete,RPC）,其特點(diǎn)是高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa，且具有高密實(shí)性，已在軍事、核電站等特殊工程中成功應(yīng)用。 (3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料，對(duì)環(huán)境變化具有感知和控制的功能。隨著損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的出現(xiàn)，為智能混凝土的研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。二、高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析 （一）高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20余年發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土。；在日本，將高流態(tài)的自密實(shí)混凝土（即免振混凝土）稱為HPC；中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。雖然在不同的國(guó)家，不同的學(xué)者或工程技術(shù)人員，對(duì)HPC的理解有所不同。比如美國(guó)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，歐洲學(xué)者更注重耐久性，而日本學(xué)者偏重于高工作性。但是他們的基本點(diǎn)都是高耐久性，這方面的認(rèn)識(shí)是一致的。 （二）高性能混凝土的性能特點(diǎn) 耐久的混凝土必須能抵抗風(fēng)化作用、化學(xué)侵蝕、磨耗和其他破壞過(guò)程，這表示高性能混凝土不僅應(yīng)有高強(qiáng)度，而且應(yīng)具有高剛度，體積變化小，實(shí)際上不透水，氯離子難以滲透，高彈性模量，收縮徐變小，熱應(yīng)變小等特點(diǎn)。因此，高性能混凝土在組成和結(jié)構(gòu)上與普通混凝土應(yīng)有所不同，首先應(yīng)具有以下特點(diǎn)[3]： (1).耐久性。高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉的配合使用，能夠有效的減少用水量，減少混凝土內(nèi)部的空隙，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。 (2).工作性。坍落度是評(píng)價(jià)混凝土工作性的主要指標(biāo)，HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過(guò)程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性好。同時(shí)，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且摻入超細(xì)粉，基本上無(wú)泌水，其水泥漿的粘性大，很少產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。 (3).力學(xué)性能。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料,強(qiáng)度受諸多因素的影響，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，對(duì)于普通混凝土，隨著水灰比的降低，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，高性能混凝土中的高效減水劑對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量。在高性能混凝土中摻入礦物超細(xì)粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，提高強(qiáng)度。 (4).體積穩(wěn)定性。高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。 (5).經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土較高的強(qiáng)度、良好的耐久性和工藝性都能使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土良好的耐久性可以減少結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益；高性能混凝土的高強(qiáng)度可以減少構(gòu)件尺寸，減小自重，增加使用空間；HPC良好的工作性可以減少工人工作強(qiáng)度，加快施工速度，減少成本。前蘇聯(lián)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土，可以節(jié)約15%~25%的鋼材和30%~70%的水泥。雖然HPC本身的價(jià)格偏高，但是其優(yōu)異的性能使其具有了良好的經(jīng)濟(jì)性。概括起來(lái)說(shuō)，高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價(jià)。其次，高性能混凝土的配制特點(diǎn)是低水膠比、摻加高效減水劑和礦物細(xì)摻料，故從組成和配比來(lái)看，高性能混凝土還應(yīng)具有以下特點(diǎn): (1）水灰比（W/C）≤0.38 按照R252。ch提出的相圖[4]，當(dāng)水灰比，水泥全部水化后，水泥石中含有水泥凝膠、凝膠水、毛細(xì)水和空隙。而毛細(xì)水在混凝土中是可以擴(kuò)散滲透的，也就是說(shuō)，W/C，混凝土中有毛細(xì)管存在，抗?jié)B性降低，耐久性降低。所以配制高性能混凝土?xí)r。 (2）高效減水劑是降低混凝土中水灰比的必須材料，也是高性能混凝土不可或缺的組 分。為使混凝土具有良好的工作性能，高效減水劑除了具有高的減水率外，還應(yīng)具有有效控制塌落度損失的功能。 (3）礦物摻合料是高性能混凝土的功能組分之一，它可以填充水泥的空隙，在相同的水 膠比下，能提高流動(dòng)性，硬化后也能提高強(qiáng)度。更重要的是能改善混凝土中水泥石與集料的界面結(jié)構(gòu)，使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高。 (4）對(duì)高性能混凝土有抗凍或其他要求時(shí)，應(yīng)摻加引氣劑，以及其他有關(guān)的外加劑，如 阻銹劑等。 高性能混凝土質(zhì)量與施工控制 （一）高性能混凝土原材料及其選用 。細(xì)集料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然中、粗河砂,其質(zhì)量要求應(yīng)符合普通混凝土用砂石標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯的影響,一般情況下,砂子越粗,混凝土的強(qiáng)度越高。配制C50～,對(duì)于C80～。 。高性能混凝土必須選用強(qiáng)度高、吸水率低、級(jí)配良好的粗集料。宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石,級(jí)配符合規(guī)范要求。由于高性能混凝土要求強(qiáng)度較高,就必須使粗集料具有足夠高的強(qiáng)度,一般粗集料強(qiáng)度應(yīng)為混凝土強(qiáng)度的115倍～210倍或控制壓碎指標(biāo)值＞10﹪。最大粒徑不應(yīng)大于25mm,以10mm～20mm為佳,這是因?yàn)?較小粒徑的粗集料,其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的幾率減小,與砂漿的粘結(jié)面積增大,且界面受力較均勻。另外,粗集料還應(yīng)注意集料的粒型、級(jí)配和巖石種類,一般采取連續(xù)級(jí)配,其中尤以級(jí)配良好、表面粗糙的石灰?guī)r碎石為最好。粗集料的線膨脹系數(shù)要盡可能小,這樣能大大減小溫度應(yīng)力,從而提高混凝土的體積穩(wěn)定性。 。配制高性能混凝土?xí)r,摻入活性細(xì)摻合料可以使水泥漿的流動(dòng)性大為改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石強(qiáng)度有所提高。更重要的是,加入活性細(xì)摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu),使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高。活性細(xì)摻合料是高性能混凝土必用的組成材料。在高性能混凝土中常用的活性細(xì)摻合料有硅粉(SF)、磨細(xì)礦渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐排出的煙道灰,它能有效提高混凝土的抗?jié)B性,顯著改善混凝土拌合物的工作性,大摻量粉煤灰混凝土還對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源有重要意義。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、細(xì)度低、需水量低的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。礦渣是高爐煉鐵排出的熔融礦渣在高溫狀態(tài)下迅速水淬冷卻而成的,用于高性能混凝土的磨細(xì)礦渣細(xì)度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排