【正文】 已給工程界造成巨大損失。通過大量研究和工程應(yīng)用實踐，人們發(fā)現(xiàn)，采用高性能混凝土施工是提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要途徑。1992年，法國MalierX對重要混凝土結(jié)構(gòu)作了調(diào)查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有75%的結(jié)構(gòu)是按耐久性指標(biāo)設(shè)計混凝土的，即只有25%的結(jié)構(gòu)是根據(jù)強度來設(shè)計混凝土的。上世紀(jì)90年代初，中國工程院資深院士、我國著名的混凝土材料科學(xué)家吳中偉教授首次將高性能混凝土介紹到我國。中國建筑材料科學(xué)研究院曾主持完成了國家“九五”科技攻關(guān)項目“重點工程混凝土安全性的研究”，針對影響混凝土耐久性的主要因素：堿—骨料反應(yīng)、腐蝕、凍融、鋼筋銹蝕等，深入系統(tǒng)地研究了重點工程混凝土的安全性問題，取得了可喜的成績。2002年11月，由中國工程院、清華大學(xué)等單位研究編制的《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、混凝土結(jié)構(gòu)的施工及混凝土耐久性的檢驗等問題均作了較為明確的規(guī)定。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)條文尚待完善，但我國有關(guān)部門在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方面畢竟已經(jīng)邁出了重要的一步。此外，京津塘高速公路橋梁，北京某些立交橋和高架橋的梁體，三峽工程，杭州灣大橋等都是采用高性能混凝土施工的。1999年頒布的《鐵路混凝土工程設(shè)計規(guī)范》仍未能對隧道混凝土的耐久性問題采取適當(dāng)?shù)膶Σ?，?dǎo)致建成后的隧道混凝土發(fā)生了十分嚴(yán)重的開裂和滲漏病害（%，約30%滲漏嚴(yán)重），導(dǎo)致鋼軌等配件銹蝕和電力牽引漏電，影響正常運轉(zhuǎn)。此外，因水泥強度不斷提高，工程建設(shè)的施工速度不斷加快，環(huán)境條件不斷惡化，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性面臨著更為嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)。令人欣慰的是，1995年，鐵路有關(guān)部門在前期大量的研究工作基礎(chǔ)上，為客運專線的建設(shè)制定了相應(yīng)的規(guī)范和技術(shù)條件，如：《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)〔2005〕157號）、《客運專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》（科技基〔2005〕101號）、《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)〔2005〕160號）和《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》（TZ210－2005）。這對于提高鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長其使用壽命，節(jié)約建設(shè)資金，保護環(huán)境，具有十分重要的意義。（五）高性能混凝土的應(yīng)用前景高性能混凝土是近代水泥基材料學(xué)與工程學(xué)取得的新成就，是混凝土技術(shù)長期實踐的結(jié)果，在性能上已達到了完善的程度。材料與工程不斷相互促進，將為人類帶來更大的利益。高性能混凝土可以為社會各個方面、各個層次的人員帶來無窮的好處：◎?qū)τ跇I(yè)主或用戶——因耐久性好，工程安全使用期延長，可減少維修費，保證安全，這實際上是最大的經(jīng)濟效益?！?qū)τ谑┕ふ摺岣邫C械化作業(yè)程度，促進工程施工進度。便于建筑藝術(shù)與靈活性的發(fā)揮。例如高性能混凝土最早是用于美國的高層建筑、挪威的海上石油鉆采平臺和法國的橋梁工程，接著高性能混凝土又被許多大型結(jié)構(gòu)如長大跨度橋梁、海上漂浮結(jié)構(gòu)、隧洞襯砌、放射性廢物貯罐等采用。因此，高性能混凝土即使其造價比普通混凝土有所增加，也還是值得采用的。由于原材料中的高性能減水劑和超細(xì)磨的細(xì)摻料價格較高，加上質(zhì)量控制要求較嚴(yán)格也會增加一些費用，使高性能混凝土的綜合單價比常規(guī)混凝土的單價稍高，因此往往不易被用戶接受。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的進步和生產(chǎn)水平的提高，經(jīng)濟性的概念也會隨之變化。隨著生產(chǎn)建設(shè)和混凝土技術(shù)的發(fā)展（如高層建筑的發(fā)展，混凝土設(shè)計強度的提高，預(yù)拌、泵送工藝的普及等），高效減水劑的使用目前已很廣泛。而耐久性所帶來的安全使用期的保證，尤其是在不利環(huán)境下，其社會效益、經(jīng)濟效益更是大大超過混凝土材料所增加的費用。目前國內(nèi)外高層建筑的底層柱采用C50C60的高性能混凝土已成為通行的做法。到那時，高性能混凝土將受到普遍歡迎，真正進入大推廣和大收益的時期。即如何最大限度地節(jié)約資源和能源，最好地與環(huán)境相協(xié)調(diào)，而不是破壞環(huán)境。二 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與高性能混凝土的關(guān)系（一）混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及其影響因素混凝土結(jié)構(gòu)耐久性系指由混凝土澆注成型的結(jié)構(gòu)及其部件在可能引起材料性能劣化的各種作用下能夠長期維持其應(yīng)有性能的能力?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性受眾多因素的影響，其中最主要的因素為混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、混凝土的性能以及施工質(zhì)量等。環(huán)境不同，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的具體要求也不一樣。不同類別環(huán)境的條件特征及作用等級列于表222225。表22 氯鹽環(huán)境作用等級代號環(huán)境條件特征L1長期在海水水下區(qū)離平均水位15m以上的海上大氣區(qū)離漲潮岸線100m～300m的陸上近海區(qū)L2離平均水位15m以內(nèi)的海上大氣區(qū)離漲潮岸線100m以內(nèi)的陸上近海區(qū)海水潮汐區(qū)或浪濺區(qū)（非炎熱地區(qū)）L3海水潮汐區(qū)或浪濺區(qū)（南方炎熱地區(qū)）鹽漬土地區(qū)露出地表的毛細(xì)吸附區(qū)遭受氯鹽冷凍液和氯鹽化冰鹽侵蝕部位表23 化學(xué)侵蝕環(huán)境化學(xué)侵蝕類型作用等級代號H1H2H3H4硫酸鹽侵蝕環(huán)境水中SO42含量（mg/L）≥200 ≤600＞600≤3000＞3000≤6000＞6000強透水性環(huán)境土中SO42含量（mg/kg）≥2000≤3000＞3000≤12000＞12000≤24000＞24000弱透水性環(huán)境土中SO42含量（mg/kg）≥3000≤12000＞12000≤24000＞24000鹽類結(jié)晶侵蝕*環(huán)境土中SO42含量（mg/kg）≥2000≤3000＞3000≤12000 ＞12000酸性侵蝕*環(huán)境水中pH值≤≥＜≥＜≥二氧化碳侵蝕環(huán)境水中侵蝕性CO2含量（mg/L）≥15≤40＞40≤100＞100鎂鹽侵蝕環(huán)境水中Mg2+含量（mg/L）≥300≤1000＞1000≤3000＞3000注：1 對于鹽漬土地區(qū)的混凝土，埋入土中的混凝土遭受化學(xué)侵蝕；當(dāng)環(huán)境多風(fēng)干燥時，露出地表的毛細(xì)吸附區(qū)內(nèi)的混凝土遭受鹽類結(jié)晶型侵蝕。3 當(dāng)環(huán)境中存在酸雨時，按酸性環(huán)境考慮，但相應(yīng)作用等級可降一級。嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和微凍地區(qū)最冷月的平均氣溫t分別為：t ≤8oC, 8 oC ＜ t ＜3 oC 和 3 oC ≤t≤ oC。2．結(jié)構(gòu)構(gòu)造混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造對其耐久性亦具有重要影響。混凝土結(jié)構(gòu)外形應(yīng)力求簡潔，便于養(yǎng)護維修?；炷两Y(jié)構(gòu)表面應(yīng)設(shè)置可靠的防、排水等構(gòu)造措施?；炷两Y(jié)構(gòu)的各種接縫應(yīng)盡量避開最不利環(huán)境作用的部位?；炷翗蛄憾瞬繎?yīng)采取有效構(gòu)造措施防止污水回流污染支座和梁端表面。隧道拱墻初期支護與二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置可靠的防水層。混凝土保護層墊塊的強度和密實度應(yīng)不低于構(gòu)件本體混凝土的強度和密實度。預(yù)應(yīng)力后張梁的孔道宜優(yōu)先采用高密度聚乙烯塑料管成型，不宜采用金屬管成型。無密封套管（或?qū)Ч堋⒖椎拦埽┑念A(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護層厚度應(yīng)比普通鋼筋的混凝土保護層厚度大10mm。混凝土性能主要包括混凝土的工作性能、力學(xué)性能以及長期耐久性能?；炷恋牧W(xué)性能包括抗壓強度和彈性模量。加載速度根據(jù)混凝土強度等級而定，混凝土強度等級＜C30時，～；混凝土強度等級≥C30且＜C60時，～；混凝土強度等級≥C60時，～?；炷恋膹椥阅Ａ渴侵冈趶椥宰冃畏秶鷥?nèi)，混凝土試件受壓時產(chǎn)生單位變形所需的混凝土抗壓強度即為混凝土的彈性模量，又稱靜力受壓彈性模量。它是反映混凝土材料本身性質(zhì)的一個參數(shù)，與流經(jīng)混凝土的介質(zhì)無關(guān)?；炷恋目箖鲂允侵富炷恋挚箖鋈谄茐牡哪芰Α；炷恋目固蓟允侵富炷恋挚固蓟哪芰?。混凝土的護筋性是指作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護層，混凝土保護鋼筋免受腐蝕以保持其物理力學(xué)性能的能力，包括抗碳化性和抗氯離子侵入性等?；炷恋目箟A骨料反應(yīng)性是指混凝土抵抗堿骨料反應(yīng)破壞的能力。混凝土的收縮性能是指在規(guī)定的溫、濕度條件下，混凝土不受外力作用產(chǎn)生的變形性能?；炷恋牟煌阅芫鶎炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生一定影響。這是因為在一般情況下，任何可能對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性造成影響的環(huán)境作用首先是與混凝土直接接觸的。顯然，混凝土本身的質(zhì)量好壞，尤其是混凝土本身的耐久性好壞決定著混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性?？梢姡炷恋拿軐嵍仁桥卸ɑ炷恋挚弓h(huán)境中各種有害離子侵入性能的重要指標(biāo)。實踐證明，抗?jié)B標(biāo)號比較適合于判定低強度等級混凝土的密實性，但卻難以區(qū)分現(xiàn)代混凝土的密實性，因為強度等級超過C30的混凝土，抗?jié)B等級幾乎均能達到P20及以上的水平，單靠抗?jié)B標(biāo)號已難以區(qū)分混凝土抵抗外界水、氣及溶于水汽中的其它有害物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部的能力大小。因此，參照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》（CCES012004）的做法，《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》沒有將抗?jié)B標(biāo)號納入混凝土的耐久性指標(biāo)，而是采用國內(nèi)外現(xiàn)在最常用的以美國ASTM C1202快速電通量測定方法為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，相對評價混凝土密實性或抗侵入性，從而間接評價混凝土的耐久性。4．施工質(zhì)量施工質(zhì)量好壞是決定混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最后一關(guān)。與普通混凝土相比，高性能混凝土施工雖然沒有什么特別之處，但特別強調(diào)精細(xì)、到位以及加強過程控制。重要混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進行混凝土試澆筑，驗證并完善混凝土的施工工藝。2．高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能。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。概括起來說，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，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限，降低工程造價。高性能混凝土的相對高強度，可以使混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸更小，從而使得結(jié)構(gòu)自重得以減輕，使用面積增加，材料用量減少。高性能混凝土的高工作性可以使混凝土能更方便地充填于各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體內(nèi)。三 高性能混凝土技術(shù)要求（一）原材料技術(shù)要求1．水泥水泥應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥（簡稱“普硅水泥”），混合材宜為礦渣或粉煤灰。水泥的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表31的要求。m方孔篩篩余（%）－≤－7不溶物（%）≤ I型≤Ⅱ型－≤8燒失量（%）≤ I型≤Ⅱ型≤≤9熟料中的C3A（%）≤8%，氯鹽環(huán)境下≤10%≤ 中抗硫≤ 高抗硫10三氧化硫（%）≤≤11氧化鎂（%）≤12游離氧化鈣（%）≤13氯離子（%）≤（鋼筋混凝土）≤（預(yù)應(yīng)力混凝土）14堿含量（%）≤注：1 當(dāng)骨料具有堿—硅酸反應(yīng)活性時，%。2．粉煤灰粉煤灰應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。粉煤灰的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表32的要求。C類粉煤灰——由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰。礦渣粉的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表33的要求。當(dāng)河砂料源確有困難時，經(jīng)監(jiān)理和業(yè)主同意也可采用質(zhì)量符合要求的人工砂。表34 細(xì)骨料的技術(shù)要求項目技術(shù)要求＜C30C30～C45≥C50人工砂石粉含量MB＜≤≤≤MB≥≤≤≤含泥量（%）≤≤≤泥塊含量（%）≤云母含量（%）≤輕物質(zhì)含量（%）≤氯離子含量（%）＜硫化物及硫酸鹽含量（折算成SO3）（%）≤有機物含量（用比色法試驗）顏色不應(yīng)深于標(biāo)準(zhǔn)色，如深于標(biāo)準(zhǔn)色，則應(yīng)按水泥膠砂強度試驗方法進行強度對比試驗。粗骨料的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表35和36的要求，且其表面目測不得有明顯的水銹現(xiàn)象。2 對于壓碎指標(biāo)值不符合表45規(guī)定的粗骨料，可通過試驗，建立巖石抗壓強度與壓碎指標(biāo)值的對應(yīng)關(guān)系，方可使用。表36 粗骨料的技術(shù)要求項目技術(shù)要求＜C30C30～C45≥C50含泥量（%）≤≤≤泥塊含量（%）≤針、片狀顆?？偤浚?）≤10≤10≤8≤5（預(yù)制梁）硫化物及硫酸鹽含量（折算成SO3）（%）≤氯離子含量（%）＜碎卵石中有機質(zhì)含量（用比色法試驗）顏色不應(yīng)深于標(biāo)準(zhǔn)色。緊密空隙率（%）≤40吸水率（%）＜2%（用于干濕交替或凍融循環(huán)下的混凝土應(yīng)小于1%）巖石抗壓強度（%）（巖石抗壓強度與混凝土強度等級之比）≥ ≥（預(yù)制梁）堅固性（質(zhì)量損失率）（%）≤8（混凝土結(jié)構(gòu)）≤5（預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）堿活性巖相法礦物組成和類型鑒定快速砂漿棒法%（%）巖石柱法%注： 施工過程在中粗骨料強度可用壓碎指標(biāo)值進行控制且應(yīng)符合表46的要求?；炷林胁坏脫郊又T如防腐蝕劑、抗裂劑等無標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范的產(chǎn)品。表37 外加劑的技術(shù)要求序號項 目技術(shù)要求備注1水泥凈漿流動度（mm）≥2402硫酸鈉含量（%）≤3氯離子含量（%）≤4堿含量(Na2O+)（%）≤5減水率（%）≥206含氣量（%）≥用于配制非抗凍混凝土?xí)r≥用于配制抗凍混凝土?xí)r7坍落度保留值（mm）30min≥180用于泵送混凝土?xí)r60min≥150用于泵送混凝土?xí)r8常壓泌水率比（%）≤209壓力泌水率比（%）≤90用于泵送混凝土?xí)r10抗壓強度比（%）3d≥1307d≥12528d≥12011對鋼筋銹蝕作用無銹蝕12收縮率比（%）≤135 13相對耐久性指標(biāo)（%），200次≥807．拌合用水拌合用水可直接采用飲用水。表38 拌合用水的技術(shù)要求項目技術(shù)要求預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋混凝土素混凝土pH值＞＞＞不溶物（mg/L）＜2000＜2000＜5000可溶物（mg/L）＜2000＜5000＜10000氯化