【正文】 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。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。 (2).工作性。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。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。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。 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。 (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。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。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。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)。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。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。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?！案咝阅芑炷痢闭窃谶@種背景下產(chǎn)生的。 [2] 因此，未來(lái)的混凝土必須從根本上減少水泥用量，必須更多地利用各種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充分考慮廢棄混凝土的再生利用，未來(lái)的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。另一方面，由于混凝土過(guò)早劣化，如何處置費(fèi)舊工程拆除后的混凝土垃圾也給環(huán)境帶來(lái)威脅。盡管與鋼材、鋁材、塑料等其它建筑材料相比，生產(chǎn)混凝土所消耗的能源和造成的污染相對(duì)較小或小得多，混凝土本身也是一種潔凈材料，但由于它的用量龐大，過(guò)度開(kāi)采礦石和砂、石骨料已在不少地方造成資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀。傳統(tǒng)混凝土的原材料都來(lái)自天然資源。這些混凝土工程施工難度大，使用環(huán)境惡劣、維修困難，因此要求混凝土不但施工性能要好，盡量在澆筑時(shí)不產(chǎn)生缺陷，更要耐久性好，使用壽命長(zhǎng)。 30 年代平均為 10 MPa， 50 年代約為 20 MPa， 60 年代約為 30 MPa， 70 年代已上升到 40 MPa，發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越多地使用 50 MPa 以上的高強(qiáng)混凝土[[1] 廉慧珍，閻培渝． 21 世紀(jì)的混凝土及其面 臨的幾個(gè)問(wèn)題 ][1]。水泥混凝土與其他常用建筑材料如鋼鐵、木材、塑料等相比，生產(chǎn)能耗低、原料來(lái)源廣、工藝簡(jiǎn)單，因而生產(chǎn)成本低，并具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點(diǎn)。 一、 高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)狀 （一） 背景 傳統(tǒng)的混凝土已有近 200 年的歷史，是近代使用 最廣的建筑材料，也是當(dāng)前最大宗的人造材料。總而言之，是一種高技術(shù)混凝土。 黑龍江大學(xué) 畢業(yè)論文 高性能混凝土技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用初探 專(zhuān) 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2022 年 10 月 28 日 摘 要 本文主要介紹了高性能混凝土發(fā)展的歷史背景及目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，闡明了高性 能混凝土的特性，由于影響高性能混凝土性能的因素很多，本文結(jié)合工程實(shí)踐應(yīng)用，從原材料、配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)施工技術(shù)等技術(shù)環(huán)節(jié)出發(fā)，初步探討了高性能混凝土的配制施工 技術(shù)，探討研發(fā)綠色混凝土的必要性，并對(duì)高性能混凝土的發(fā)展趨勢(shì)作出展望。 關(guān)鍵詞 :高性能混凝土 ,原材料 ,配合比 ,質(zhì)量控制 ,綠色混凝土 目 錄 引言 ??????????????????????????????????? 1 一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)狀 ????????????????? 1 (一 )背景??????????????????????????? 1 (二 )研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向?????????????????????????? 2 二、高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析 ???????????????? 4 (一 )高性能混凝土的概念??????? ??????????????????? 4 (二 )高性能混凝土的性能特點(diǎn)?????????????????? 5 三、高性能混凝土質(zhì)量與施工控制 ?????????????????? 7 (一 )高性能混凝土原材料及其選用??????????????????? 7 (二 )高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)????????????????????? 10 高性能混凝 土配制目標(biāo)和影響因素????????????? 10 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)????????????????????? 12 高性能混凝土配合比參數(shù)的選擇??????????????? 13 (三 )高性能混凝土的施工控制??????????????????????? 15 四、高性能混凝土的特點(diǎn) ??????????????????????????????? 18 (一 )高耐久性能?????????????????????????????????? 18 (二 )高工作性能??????????????????????????????????? 19 （三）其他??????????????????????????????????????? 19 五、研發(fā)綠色高性能混凝土的必要性 ??????????????????? 20 六、高性能混凝土的發(fā)展前景 ????????????????????????? 21 七、結(jié)論 ??????????????????????????????????????? 23 八、參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????? 25 九、致謝 ?????????????????????????????????????????? 27 １ 高性能混凝土技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用初探 引 言 高性能混凝土（ HighPerformanceConcrete，簡(jiǎn)寫(xiě)為 HPC）是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，它以高性能作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，具有高耐久性、高強(qiáng)度與高工作性能（高流動(dòng)性、高粘聚性、高可澆筑性）。高性能混凝土以其高耐久性、高工作性、以及高強(qiáng)度特性進(jìn)入人們的視野。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界水泥產(chǎn)量已超過(guò) 13 億噸，折合混凝土不少于 40 億立方米。近百年來(lái)，混凝土的發(fā)展趨勢(shì)是強(qiáng)度不斷提高。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，各種超長(zhǎng)、超高、超大型混凝土構(gòu)筑物，以及在嚴(yán)酷環(huán)境下使用的重大混凝土結(jié)構(gòu)，如高層建筑、 ２ 跨海大橋、海底隧道、海上采油平臺(tái)、核反應(yīng)堆、有毒有害廢物處置工程等的建造需要在不斷增加。 混凝土作為用量最大的人造材料，不能不考慮它的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。每用 1t 水泥，大概需要 以上的潔凈水， 2t 砂、 3t 以上的石子；每生產(chǎn) 1t 硅酸鹽水泥約需 石灰石和大量燃煤與電能，并排放 1tCO2，而大氣中 CO2 濃度增加是造成地球溫室效應(yīng)的原因之一。有些大城市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格的砂石。實(shí)踐證明綠色混凝土可以徹底解決 城市垃圾和污泥問(wèn)題，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)零污染最為有效的途徑。耐久和高強(qiáng)都意味著節(jié)約資源。 （二）研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ３ 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)發(fā)應(yīng)用高效減水劑后，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。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。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) 2022 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。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。針對(duì)不同環(huán)境類(lèi)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。綠色高性能混 ４ 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。 (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。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)。歐洲混凝土學(xué)會(huì)和國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)將 HPC 定義為水膠比低于 的混凝土；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。 ５ 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。 （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)。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。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。 (3).力學(xué)性能。 ６ 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。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。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。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。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)。ch 提出的相圖 [4]，當(dāng)水灰比 時(shí)，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。所以配制高性能 混凝土?xí)r，水灰比不應(yīng)大于 。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。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。 三、 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 。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。 。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