孫 剛，王 俠

（河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)?；A(chǔ)部，河北省滄州市浮陽(yáng)南大道6號(hào) 061001）

混凝土是由膠凝材料，集料（也稱為骨料），水（可含外加劑和摻合料）按一定比例配制，經(jīng)攪拌、振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)而成的一種復(fù)合材料。自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥以來(lái)，以水泥為膠凝材料的混凝土已經(jīng)有將近200年的歷史了?；炷潦悄壳敖ㄖこ?、橋梁工程、水利工程、港口工程等工程中最重要的工程材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，混凝土的主要性能和施工水平都有了很大提高。

高性能混凝土（High Perf or mance Concrete），至今對(duì)它沒有統(tǒng)一的解釋或定義。筆者認(rèn)為，高性能混凝土就是采用優(yōu)質(zhì)的原材料，有效的質(zhì)量控制手段制成的，性能（如強(qiáng)度、密實(shí)性、抗?jié)B性、耐久性等）優(yōu)于常規(guī)混凝土的混凝土。我國(guó)把強(qiáng)度等級(jí)大于等于C60的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土，大于等于C100的混凝土稱為超高強(qiáng)混凝土。高性能混凝土并不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為是高強(qiáng)混凝土。近年來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，高性能混凝土必將得到廣泛應(yīng)用。

1 高性能混凝土優(yōu)點(diǎn)

（1）高性能混凝土一般情況下強(qiáng)度更高。提高混凝土的強(qiáng)度，可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，減輕結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重，減少材料用量。對(duì)于建筑工程而言，由于梁柱截面尺寸縮小，不僅在建筑上改善了梁柱的美觀性，而且還能增加建筑物的使用面積。

（2）高性能混凝土彈性模量更大，因而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度更大，變形更小，穩(wěn)定性更好。

（3）高性能混凝土的密實(shí)性能好，抗?jié)B性好。

（4）高性能混凝土具有良好的工作性能。高性能混凝土的坍落度控制較好，穩(wěn)定性和均勻性好。同時(shí)，混凝土拌合物具有較高的流動(dòng)性，不分層、不離析，易澆筑。

（5）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具有較低的水化熱，硬化后具有較小的收縮變形。

（6）高性能混凝土具有較高的強(qiáng)度和較好的耐久性，從而使其具有較好的經(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，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 高性能混凝土的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)高性能混凝土的研究較早，發(fā)展較快，特別是德國(guó)、美國(guó)、日本、挪威等國(guó)家，這些國(guó)家在20世紀(jì)80年代就已將高性能混凝土應(yīng)用于實(shí)際工程。如：德國(guó)的法蘭克福銀行辦公樓建成于1993年，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C85；德國(guó)Esch－bor n高層辦公樓建成于1994年，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C105。美國(guó)的西雅圖雙聯(lián)廣場(chǎng)大樓建于1988年，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C130；美國(guó)西雅圖太平洋第一中心大樓建于1989，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C120。日本千葉的預(yù)應(yīng)力混凝土人行天橋建成于1993年，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C100。挪威的E－18和E－6歐洲高速公路建于1989年，混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到了C100。

德國(guó)現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已包含C115混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為規(guī)范規(guī)定的最大值。挪威和英國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中已包含C105混凝土，為目前世界上強(qiáng)度等級(jí)第二高兩個(gè)國(guó)家。挪威已將高強(qiáng)高性能混凝土（C85～C90）廣泛用于道路工程，明顯提高了混凝土路面的耐磨性。日本應(yīng)用超高性能混凝土建造住宅、制作預(yù)應(yīng)力橋梁、樁、桁架等。目前150 MPa以及230 MPa的高性能混凝土都已在工程中運(yùn)用。

2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)高性能混凝土的研究起步較晚，應(yīng)用高性能混凝土的工程實(shí)例也相對(duì)較少。對(duì)高性能混凝土的研究應(yīng)用，相對(duì)比較落后。高性能混凝土在我國(guó)大部分地區(qū)的工程中應(yīng)用不多，僅在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)（如北京、上海、廣州等）的高層建筑、大跨度橋梁、港口等工程中應(yīng)用較為普遍。

我國(guó)從20世紀(jì)90年代，高強(qiáng)混凝土才陸續(xù)得到應(yīng)用。上海東方明珠電視塔建于1995年，采用C60混凝土。深圳地王大廈建于1996年，采用C60混凝土。上海金茂大廈建于1998年，采用C60混凝土。由北京城建集團(tuán)1995年施工的北京靜安中心大廈部分采用了C80的商品混凝土。北京城建集團(tuán)總公司于1995年在北京財(cái)稅大樓首層柱子施工中，澆筑成功C110商品混凝土。1995年建造的上海國(guó)際大廈采用了C80高強(qiáng)混凝土。我國(guó)C60以上的高強(qiáng)混凝土及C100以上超高強(qiáng)混凝土在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市或地區(qū)的應(yīng)用較為普遍。

我國(guó)《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ／T281－2012）中規(guī)定的最高強(qiáng)度等級(jí)為C100。我國(guó)在實(shí)驗(yàn)室中使用普通混凝土原材料可以配制出C120強(qiáng)度等級(jí)的混凝土并可實(shí)現(xiàn)高層泵送。在一些試驗(yàn)性工程中，實(shí)際結(jié)構(gòu)試用了一些C100強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。沈陽(yáng)清華同方信息港8號(hào)樓鋼管混凝土柱內(nèi)使用了C100高強(qiáng)混凝土。沈陽(yáng)市皇朝萬(wàn)鑫大廈的鋼管混凝土柱內(nèi)使用了C100高強(qiáng)混凝土。

3 高性能混凝土的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 超高強(qiáng)混凝土

隨著混凝土原材料技術(shù)的發(fā)展，混凝土施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，高性能混凝土強(qiáng)度會(huì)越來(lái)越高。超高強(qiáng)混凝土具有高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)并且具有長(zhǎng)期的綜合經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)，已在重要工程中應(yīng)用C100以上的超高強(qiáng)混凝土。國(guó)外抗壓強(qiáng)度超過(guò)800 MPa的超高強(qiáng)混凝土已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中配制成功，強(qiáng)度1000 MPa的極高強(qiáng)混凝土正在研制中。超高強(qiáng)混凝土必將成為未來(lái)高性能混凝土的發(fā)展方向之一。

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，縮寫為RPC）是20世紀(jì)90年代開發(fā)出的超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性、體積穩(wěn)定性良好的新型材料。它是DSP（Densified System containing ultra－fine Particles）材料與纖維增強(qiáng)材料相復(fù)合的高技術(shù)混凝土。RPC是一種超高強(qiáng)的混凝土，其立方體抗壓強(qiáng)度可達(dá)200－800 MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)25～150 MPa，斷裂能可達(dá)40kJ／m2，彈性模量為40GPa至60GPa。RPC的抗腐蝕性及耐高火性要優(yōu)于鋼材。采用RPC可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，降低結(jié)構(gòu)的后期維護(hù)費(fèi)用。因此，RPC將在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

超高強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土。鋼纖維混凝土是在混凝土中加入鋼纖維而制成的的一種新型混凝土。與普通混凝土相比鋼纖維混凝土的抗壓、抗劈裂、抗折強(qiáng)度、彎曲韌性和抗沖擊性能都有很大提高。俄國(guó)在20世紀(jì)初出現(xiàn)了鋼纖維混凝土，是最早研究鋼纖維混凝土的國(guó)家。美、英、法、德、日本等國(guó)在繼俄國(guó)之后開始進(jìn)行了鋼纖維混凝土的試驗(yàn)研究。研究表明，“普通鋼纖維混凝土的纖維體積率在1%～2%之間，較之普通混凝土，抗拉強(qiáng)度提高40%～80%，抗彎強(qiáng)度提高60%～120%，抗剪強(qiáng)度提高50%～100%，抗壓強(qiáng)度提高幅度較小，一般在0～25%之間，但抗壓韌性卻大幅度提高?！保?］除了鋼纖維混凝土，聚丙烯纖維混凝土也是一種高強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土。聚丙烯纖維是一種強(qiáng)度高、密度小、不吸水、耐酸堿的新型高分子材料。研究表明，聚丙烯纖維混凝土能夠使混凝土的抗彎折強(qiáng)度、彎曲韌性、抗沖擊性能得到提高，還能夠減少混凝土的收縮變形，改善混凝土的抗?jié)B透能力。

3.2 綠色高性能混凝土的應(yīng)用

綠色混凝土是指制作混凝土的原材料符合節(jié)能環(huán)保要求，混凝土的制作過(guò)程符合保護(hù)環(huán)境減少污染的要求，混凝土的使用過(guò)程能夠達(dá)到與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生，維護(hù)生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。如再生混凝土、自密實(shí)混凝土等都為綠色混凝土?；炷良确暇G色混凝土的要求，又具備高性能混凝土的特點(diǎn)，即為綠色高性能混凝土，綠色高性能混凝土是混凝土的發(fā)展方向。

再生混凝土是由廢棄的混凝土經(jīng)過(guò)破碎、清洗、分級(jí)并按一定比例組合后得到的“再生骨料”作為部分或全部骨料配制而成的混凝土。再生混凝土實(shí)現(xiàn)了廢舊的混凝土的合理利用，能夠節(jié)約資源，減少污染。日本在1977年制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并對(duì)再生混凝土的性能做了大量研究。美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家主要將再生混凝土用于公路工程。我國(guó)目前還沒有完整的再生混凝土規(guī)范，再生混凝土主要用于配置中低強(qiáng)度混凝土，近年來(lái)我國(guó)對(duì)再生混凝土的配置、性能等做了大量研究，取得了一定的成果。有一些道路改造項(xiàng)目，已將再生混凝土用于實(shí)際工程，因此再生混凝土?xí)蔀楦咝阅芑炷恋陌l(fā)展方向。

自密實(shí)混凝土是不需要用機(jī)械振搗，而是依靠混凝土的自重使其達(dá)到密實(shí)。自密實(shí)混凝土在施工中能大大減少混凝土澆搗時(shí)間，提高效率，減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了勞動(dòng)成本，同時(shí)，避免了施工過(guò)程中人為因素導(dǎo)致的漏振和過(guò)振等，混凝土結(jié)構(gòu)更致密、表面光潔，還可以消除施工時(shí)振搗產(chǎn)生噪音。自密實(shí)混凝土在日本、美國(guó)、英國(guó)、加拿大、德國(guó)等國(guó)家的應(yīng)用已很普遍。自密實(shí)混凝土在我國(guó)的應(yīng)用已有一些工程實(shí)例，但占我國(guó)混凝土總用量的比例還很低。濟(jì)西國(guó)家濕地公園南出入口道路跨南水北調(diào)東線工程濟(jì)平干渠，新建橋梁，采用C50自密實(shí)混凝土。西安北站，主站房分三層，建筑面積約1.3萬(wàn)多平方米，采用C60自密實(shí)混凝土。東莞新區(qū)的臺(tái)商大廈，主樓68層，地下4層，建筑總高度為289 m，該工程主樓地下4層至27層鋼管柱使用C60自密實(shí)混凝土。

減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展是我國(guó)的主要目標(biāo)，因此，在我國(guó)推行綠色高性能混凝土具有更重要的實(shí)際意義，提高再生混凝土和自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)與施工水平，使其在更多的實(shí)際工程中得到應(yīng)用。

4 結(jié)論

我國(guó)實(shí)際工程中應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度較低，而混凝土的原材料用量較多。因此，提高材料的利用率，推廣使用高性能混凝土的任務(wù)還很艱巨。與普通混凝土相比高性能混凝土具備諸多優(yōu)勢(shì)，推廣使用高性能混凝土是我國(guó)混凝土領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，施工技術(shù)的進(jìn)步，高性能混凝土將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。尤其是綠色高性能混凝土更是今后研究的重點(diǎn)，更值得推廣應(yīng)用。

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