摘要:高性能混凝土是泥凝土发展的趋势，介绍了高性能混凝土的定义、性能，分析了其组成材料的基本要求，阐迷了选用的基本原则.通过试验，对高性能混凝土的配制进行了研究.
关键词:高性能混凝土;组成材料;选用;试验
中图分类号:TU528 文献标识码:A
0 引言
水泥混凝土作为当今最大宗的人造建筑材料，在众多建筑工程领域都发挥着其它材料所无法替代的作用和功能，在世界各国中得到了最广泛的应用.随着时代的发展，一些特殊工程，如高层及超高层建筑、高速公路、大跨度桥梁、地下结构、海底隧道、港口码头、大型堤坝等，由于其所处环境和受力特点对混凝土性能提出了许多新的更高的要求，需要有更好的施工性能，更高的强度、耐久性及某些特殊功能，而这些都是普通混凝土所远远不能满足的.因此，当今混凝土的发展必将走向高性能的道路，研究和开发高性能混凝土具有重要意义.
1 高性能混凝土的特点
190年5月，在美国国家标准与技术研究院(NIST)与美国混凝土协会(ACI)召开的会议上首先提出高性能混凝土(HPC)这个名词，将HPC定义为具有所要求的性能和均质性的混凝土.我国的昊中伟院士认为〔1〕，HPC是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在严格的质量管理的条件下制成的，除了水泥、水、集料以外，必须掺加足够数量的细掺料与高效外加剂，HPc重点保证下列性能:
1) 高 强 度性.由于HPC 的高强(60－l00MPa)和超高强(多l00MPa)特性，可使混凝土结构尺寸大大减小，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度地降低工程造价.
2) 高 工 作性.HPC具有良好的流变学性能，高流动性，不泌水，不离析，能在正常施工条件下保证混凝土结构的密实性和均匀性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗.
3) 高 耐 久性.HPC应具备高的抗渗性、抗冻性和抗蚀性，可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益.
4) 具 有某 些特殊功能.如超早强、低脆性、高耐磨性、吸声、自呼吸性等[2].
由于高性能混凝土的优良性能，十几年来在国内外得到了迅速发展，在高层建筑、大跨桥梁、海上建筑、公路等建设中被广泛应用，今后的发展趋势是.高性能混凝土将大量代替传统混凝土被应用在各种工程中，成为21世纪主要的建筑结构材料.
2 高性能混凝土的组成材料
2.， 水泥
高性能混凝土所用水泥应具有较高的强度、良好的流变性能以及与高效减水剂良好的相容性.因此，选择水泥时，应重点按照其强度等级、水化热、需水量、几A含量、碱含量等指标进行评定.高性 能 混 凝土所用水泥的强度等级应不低于42.SMPa，以保证混凝土的高强度.为确保其流动性，所用水泥的流变性能更为重要，一般要求选用中热硅酸盐水泥，并宜选择活性较高的，这样其标准稠度用水量较低，能使混凝土在较低水灰比例下具有良好的工作性，并可以降低水泥的水化热，提高混凝土的体积稳定性，减少温度裂缝的产生机会.
水泥与高效减水剂应具有良好的相容性，特别是在低水胶比的高性能混凝土中，相容性问题就更加突出.水泥与高效减水剂的相容性不好时，不仅会影响高效减水剂的减水率，更重要的是会造成混凝土严重的坍落度损失.影响水泥与高效减水剂相容性的主要因素，对水泥来说是5飞含量同水泥中几A、细度和碱含量的匹配，所以水泥中乌A含量、碱含量和硫酸盐含量要低，一般碱含量应控制在0.6%以下，几A含量应控制在8%以下.较低的碱含量，又可以抑制与活性骨料发生碱骨料反应导致混凝土膨胀开裂.在 国外 ，高性能混凝土所用的水泥多由硅酸盐水泥与硅粉、矿渣等超细粉末组成的调粒水泥或由水泥熟料经过特殊粉末加工工艺制成的球状水泥.可见，随着高性能混凝土的发展，生产适用于高性能混凝土的水泥势在必行.
2.2 集料
2.2.1 粗集料
高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料.宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状颗粒含量低(不宜大于5%)的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石，级配符合规范要求.由于 高 性 能混凝土要求强度较高，就必须使粗集料具有足够高的强度，一般粗集料强度应为混凝土强度的1.5－2.0倍或控制压碎指标值》10%.最大粒径不应大于25mm，以10~20mm 为佳，这是因为，粗集料最大粒径越大，混凝土的强度越低，而较小粒径的粗集料，其内部产生缺陷的几率减小，与砂浆的粘结面积增大，且界面受力较均匀.
粗集料还应注意集料的粒型、级配和岩石种类，一般采取连续级配[s]，控制表观密度≯2.65kg/L，饱和面干吸水率笋1%，其中尤以级配良好、表面粗糙的石灰岩碎石为最好，这可能是因为石灰岩的矿物成分能与水泥浆有较好的结合所致.粗集料的线膨胀系数要尽可能小，这样能大大减小温度应力，从而提高混凝土的体积稳定性.
2.2.2 细集料
细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂，其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定.砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗，混凝土的强度越高.配制C60-CSO的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂，对于C80-Clo的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂.
2.3 活性细掺合料
配制高性能混凝土时，掺人活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石强度有所提高.更重要的是，加人活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构.使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高.活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料.研究 表 明 ，在高性能混凝土中活性细掺合料可替代水泥50%~80%，从而大大减少水泥工业排出的C仇量，减少温室效应、有害粉尘与废气，而活性细掺合料又是工业废料经粉磨制成的，因此可起到节约能源和资源、综合利用废物、减少环境污染的作用，使高性能混凝土成为可持续发展的建筑材料.在高 性 能 混凝土中常用的活性细掺合料有粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉、天然沸石粉等.粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰，它能提高混凝土的抗渗性，显著改善混凝土拌合物的工作性，大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义.配制高性能混凝土的粉煤灰宜采用比表面积≧785m2/kg、粒径≦10um、含碳量低、需水量低的优质粉煤灰.矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的，用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥，能提高混凝土的工作性和耐久性.硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰，SiO2含量大于90%，平均粒径约0.1 um，比表面积>20000m2/kg，借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去，并且具有很高的活性，在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著，是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料.
2.4 外加剂
高性能混凝土用外加剂要满足低水胶比条件下提高混凝土流动性的要求，减水率要大(一般在20%以上)，且坍落度的经时损失要小.这就要选用高效外加剂，主要为高效减水剂、引气减水剂及缓凝剂的复合外加剂.目前国际上通用的高效减水剂主要有两类[，]:一类是以禁磺酸盐甲醛缩合物为代表的磺化煤焦油系减水剂，另一类是以三聚氛胺磺酸盐醛缩合物为代表的树脂系减水剂.二者都能使混凝土在很低的水灰比下获得很高的坍落度，在一定水泥用量下，配制出工作性良好的高性能混凝土.二者减水率通常在20%－25%左右，用量一般为水泥重量的0.5%一1.8%，实际加人量取决于高效减水剂中活性固体含量与水泥的“反应活性”，它的活性受几A的含量与多晶形式硫酸碱含量等因素控制.实验 证 明 ，高效外加剂是保证混凝土的高性能不可缺少的组成材料，它不仅可以提高混凝土的流动性、稳定性和减少坍落度，而且能够提高混凝土强度和耐久性.
2.5 水
水是混凝土的主要组分之一，水质不纯不仅影响混凝土的凝结硬化，还影响混凝土的强度和耐久性.因此，高性能混凝土用水应符合《混凝土拌和物用水标准)(JGJ63)的要求.
3 高性能混凝土的配制
本试验选用合理的原材料，配制C80混凝土.
3.1 原材料的选择
3.1.1 水泥
水泥为平顶山星峰集团生产的强度等级52.5的普通硅酸盐水泥，实测强度为58.6MPa.
3.1.2 粗集料
粗集料为 粒径5~20mm石灰石碎石，含泥量0.8%，泥块含量0.3%，针片状颗粒含量4.8%，压碎指标7.8%.
3.1.3 细集料
细集料为河砂，细度模数2.8，含泥量1.2%，泥块含量0.4%.
3.1.4 犷物掺合料
矿物掺合料为n级粉煤灰、比表面积为4加扩/掩的磨细矿渣.
3.1.5 外加剂
外加剂为NNO型蔡系高效减水剂.
3.1.6 水
水 为 自来 水.
3.2 配合比的确定
本试验水胶比选定为。.30;胶凝材料总量不超过550k岁时，其中水泥用量为450 kg/m3;砂率定为35%，假设混凝土拌合物的表观密度为2450kg/m3，确定砂的用量为6O7kg，碎石用量为1128kg.
3.3 试验结果
采用水泥和粉煤灰(编号1)，水泥和矿渣(编号2)，水泥、粉煤灰和矿渣(编号3)三种不同胶凝材料体系配制C80高性能混凝土.混凝土配合比及试验结果见表1所示.
可见 ，采用合理的原材料，即合格的水泥、质量良好的粗细集料、符合要求的矿物掺合料及高效减水剂，可以配制出和易性良好的高性能混凝土.高性能混凝土拌和物的和易性，可以通过调整高效减水剂的种类及用量来控制.而高性能混凝土的强度则主要可以通过水胶比的变化以及选用不同品种的矿物掺合料与用量进行调节.要制备超高强高性能混凝土(C80以上的混凝土)，一般要掺人硅粉、超细矿渣粉或它们的复合物，同时调整减水剂的品种及掺量来达到要求.
4 结语
以上对高性能混凝土组成材料的选用进行了探讨，并通过试验研究了Cso高性能混凝土的配制，在具体混凝土设计和施工时，还要把各种实际影响因素考虑进去，根据工程特点、所处环境、施工气候及条件、经济能力等，因地制宜，选择出质量优良符合要求的原材料，并通过实验室的试配调整，确定出合理的配合比，以保证高性能混凝土的质量，满足工程的需要.
参考文献:
[1] 吴中伟.高性能混凝土的发展趋势与问题[J].建筑技术，198，29(1):8－13.
[2] 冯乃谦高性能混凝土[M]，北京:中国建筑工业出版社，196.
[3] 姚汝方.高性能混凝土组成材料的选配[J].建材技术与应用，2004(3):7－8.
[4] 冯乃谦高性能混凝土的发展与应用[J].施工技术，203，32(4):1－6.
[5] 黄丽华徐秀香.配制高性能混凝土对原材料要求的探讨[J].辽宁师专学报(自然科学版)，203，(2):87－8.
