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摘 要：高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇筑、振捣时不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。
关键词：高性能；混凝土；高强混凝土水胶比；混凝土配制；混凝土浇筑
Abstract : The high performance concrete is the main development direction of concrete technology recently, high performance concrete with certain performance requirements must be strictly homogeneous concrete, construction technology, using high-quality materials preparation, convenient for pouring, vibrating when no segregation, stable mechanical performance, high early strength, with long term mechanical properties, resistance to permeability, compactness, hydration heat, toughness, durability properties of the volume stability of concrete, especially suitable for high-rise buildings, bridges and exposed to the harsh environment of the building structure. Due to the high performance concrete with excellent technical characteristics caused domestic and international materials science and engineering industry wide attention and concern.
Key words: high performance concrete; high strength concrete; water cement ratio; concrete; concrete pouring
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02
就我国目前应用的情况而言，通常认为高强混凝土是C50 以上的混凝土；资料显示，混凝土强度从C40提高到C80时，造价约增加50％，而承载能力可提高1倍左右。由于具有减小断面、降低结构物自重等优势，高强混凝土在国外发展很快。出于耐久性的考虑，高强混凝土又逐渐发展成高强度的高性能混凝土。对混凝土耐久性的要求可从两个方面分析，即自然老化和人为劣化。自然老化是指混凝土在大气、土壤和水中，随着时间的推移发生的性能变化，混凝土产生裂缝、剥落、疏松等现象，降低结构安全度；二氧化碳的侵入，使混凝土发生碳化，降低混凝土对钢筋的防锈保护作用；遭受有腐蚀性气体或液体的侵蚀，降低混凝土强度，使混凝土开裂，钢筋被腐蚀等。
一 混凝土配制与浇筑的注意事项
1、严格禁止与其它品牌水泥混合使用，不同等级水泥之间以及旋窑与机立窑水泥之间都不得混合使用，以免影响混凝土性能。
2、混凝土所用水、砂、石经检验应符合使用标准，避免用污染水及带有污泥的砂、石来配制混凝土。
3、对普通结构混凝土，应控制合理的水灰比。其中水泥、砂、石子、水之间的比例，应根据不同的要求，设计合理的混凝土等级配合比。
4、混凝土在浇筑前应对施工中涉及到的吸水性物件做相应的处理，以避免混凝土水分被吸收，影响砼的质量。
5、混凝土应在初凝之前浇筑，且不能有离析现象，若有离析现象，则应重新搅拌，才能浇筑，且浇筑过程也应避免产生离析现象。
6、在浇筑立柱等结构物时，应在底部浇筑一层50-100mm水泥砂浆(配合比与混凝土中的砂浆相同)，这样可避免产生蜂窝麻面现象。
7、混凝土浇筑时，应按结构要求分层进行，随浇随捣。
8、一般结构的混凝土整体浇筑时，应尽可能连续进行，避免间断施工。
9、混凝土浇筑后初期，应防止混凝土受振动或撞击。
10、做水泥地面及屋顶平台等部位时，应注意抹面操作，一般应经过多次抹面至表面无泌水为止，但抹面过程中不应洒干粉并及时予以养护。
11、在道路施工中，为防止早期裂缝产生，应注意：
①、在满足混凝土设计标号情况下，应做到计量准确，不要使用过量水泥，另外掌握好混凝土的单位用水量，以减少砼的收缩程度。
②、不使用高温水泥，现场施工时的水泥温度应低于70℃。在夏季施工时，应尽可能降低混凝土的浇筑温度，缩短从开始浇筑到表面修整完毕的操作时间，并保证混凝土进行充分的养护。无论什么情况和条件，混凝土拌和物的温度不能超过35℃。冬季施工时，应延长搅拌时间，出料温度不能低于10℃。同时施工后的路面混凝土，要求头三天保养温度应保持在10℃以上，接下来7天养护温度保持在5℃以上。
③、使用长时间 在日光下曝晒的干燥骨料时，要充分洒水降温。
④、基层顶面在浇筑混凝土前要充分湿润，或采取防水措施。
⑤、混凝土表面修整过程中，要避免日光下直射，不要使温度上升很大和出现干燥。
⑥、依据强度发展情况，掌握好板块切割的适当时间，防止混凝土板出现拉断现象。
此外，混凝土浇筑完毕后，为减少水分蒸发，应避免日光照射，且应防风吹和淋雨等，可用活动的三角形罩棚将混凝土板全部遮起來，等到混凝土板表面的泌水消失后，可采取用湿草帘或麻袋等物覆盖表面，并每天洒水2-3次，最短养护时间为7天。天气突变时，要改变养护方式，防止起灰、起泡等现象。如风大时，要提前养护等。当天气温度下降时，应适当延迟拆模时间。
二 高强度、高性能的混凝土配制的发展现状
1 水泥标号的“标志”作用淡化
配制 HSC 和 HPC 时，首先要选择品质好的高效减水剂和与其相容性良好的水泥。所谓高效减水剂的品质以及与水泥相容性的良好，宏观上表现为减水率较大，可以配制出低水胶比且工作度损失较小的混凝土拌合物。但是另一方面，与普通混凝土 28d 强度成线性关系的水泥标号(即水泥实际活性)的影响却明显减小。换句话说：用 425 号、525 号、625号、725 号不同标号的水泥配制水灰比均为0.30 左右的混凝土，其 28d 强度可能显示不出多大的差别。有人认为这是由于骨料的强度不够高，限制了 HSC 强度发展的结果。实际上，这一事实说明 Abrams 定则，即混凝土强度和水灰比之间存在的关系也适用于HSC。因为水灰比均相差不多，所以 28d 强度显示不出差别 (但早期强度仍可能存在明显差别)。认为水泥标号越高，配制的混凝土强度等级就应越高的概念，来自传统的试验方法。我国的水泥标号是在 0.44 水灰比条件下测定的(28d 胶砂强度)，这对长期以来使用水灰比大、强度不高的低强度等级混凝土适用。但是随着低水灰比(水胶比)、高强度混凝土的应用，上述矛盾就开始出现了：由高标号水泥配制的混凝土早期强度发展虽快，而 28d 强度就看不出效果了，甚至还会出现高标号水泥(水泥粉磨细度大)，由于搅拌时的需水量较大，反而配制不出较高强度等级的混凝土。因此，应加强水泥的标号的标志作用。
2矿物掺合料的作用显著改善
通常在普通混凝土中掺加粉煤灰或磨细矿渣时，会影响混凝土的强度发展，且影响程度随掺量的增加而加大。所以，在结构工程混凝土中通常把掺量限制在 20％～25％以下。但是在HSC 和 HPC 中，由于水胶比很低，情况发生了明显的变化。掺磨细矿渣(细度比水泥稍大) 时尤其明显。试验表明，当水胶比为0．30，磨细矿渣掺量达到 1：1(与水泥用量比)时，其 28d 强度比纯水泥混凝土还高。掺粉煤灰时，水胶比同样为0．30 时，28d 强度虽比纯水泥混凝土稍低，但 56d 或 90d 强度即达到或超过纯水泥混凝土，后期更甚。矿物掺合料在低水胶比混凝土中的作用显著，主要可归于此时水泥的水化条件优于纯水泥混凝土。在纯水泥混凝土中，水泥因水分不足而难以充分水化，留下未水化的颗粒内芯，加上这种水泥用量大的混凝土放热量大，温升高，影响了强度的发展；而在有矿物掺合料的混凝土里，矿物掺合料(尤其是粉煤灰)的水化要比水泥缓慢，使水泥初期水化比较充分，而后期矿物掺合料的水化不仅消耗了薄弱的氢氧化钙结晶，而且生成物填充了较少的空隙(因水胶比低，混凝土中的自由水明显减少)，使混凝土更加密实，强度得到提高。
3拌合物的高粘聚性及其浇筑
从流变学的角度出发评价这类混凝土拌合物的特性，就是它们的极限屈服值(表现为搅拌机叶片开始转动，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩)明显减小，但是塑性粘度(表现为搅拌机叶片转速提高时，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩) 则随水胶比的降低而迅速增大。为使拌合物搅拌均匀，上述特性对搅拌机提出了更高的要求。换句话说，以往大量使用的自落式搅拌机(建设部早已下令停止生产，但一些施工单位为节省设备投资，仍然购置这类过时的设备)和翻转搅拌机都无法将其拌合均匀 (甚至立轴强制式搅拌机在水胶比很低时，也会出现推着物料旋转，而不能起均匀混合作用的现象)，除非以增大水灰比、降低拌合物的质量为代价。所以推荐使用卧轴强制式搅拌机和逆流式或行星式的新型搅拌机来拌合HSC和 HPC。在搅拌相同原材料与配合比的混凝土拌合物时，采用性能优良的搅拌机，虽然设备投资增加，但通过缩短搅拌时间，提高产出率和降低水泥与外加剂用量可以得到很好的补偿。
由于这类混凝土拌合物的特性，在运输、浇筑和振捣工序中也要考虑采取相应措施。不宜用翻斗车，宜用罐车运输；不宜用手推车运送，宜用泵送浇筑(如用吊斗运送，需在下料口加装附着式振捣器，以利出料)；浇筑薄板混凝土时，宜采用小间距、浅插频换振点的办法；浇筑梁、柱或墙壁混凝土需要深插时，则应上下振动，垂直且缓慢拔棒，以免留下孔洞，振点同样需要加密，克服振动衰减明显的缺点。采用自密实混凝土拌合物浇筑，可以彻底改变上述振捣操作中出现的新问题，但是对拌合物的原材料和配制要求更高了。
三混凝土收缩和徐变性能的变化与养护
与普通混凝土相比，：HSC 与 HPC 的收缩和徐变性能有很大的变化。由于水胶比低，拌合物浇筑后的泌水现象大大减少。混凝土表面向外蒸發失去的水分得不到足够补充，因而塑性收缩加剧，又因此时混凝土尚未具备强度，就很容易出现塑性收缩裂缝。
由于泌水减少的缘故，硬化后的混凝土渗透性低，从而干燥收缩(硬化混凝土体内水分向外蒸发引起)明显减小；同样由于水胶比低，混凝土体内的水分不足以充满水泥等胶凝材料水化产物间的凝胶孔，因而混凝土的自干燥收缩随水胶比的降低而增大，但干燥收缩与自干燥收缩之和通常与普通混凝土相差不多。一些人测定的这类混凝土试件的收缩值(包括上述两种收缩值之和)比普通混凝土小，是因为自干燥收缩在混凝土开始硬化时就已经产生；而当试件成型后覆盖良好时，干燥收缩要待拆模后放置在相对湿度较低(通常是 60％)的地方失水时才开始的。由于HSC 与 HPC 的胶凝材料量较多，水泥水化放热产生的温升就较高，温峰降温时会产生明显的温度收缩和相应的温度应力。但是，在低水胶比条件下，水泥的水化可能受水分不足的制约，因此当水胶比约为 0.4 时，温峰值可能达到最大值；而水胶比很低时，大量水泥颗粒内芯不能水化，温度收缩明显减小了由于低水胶比和低渗透性，HSC 与 HPC的徐变通常会明显减小。
由于收缩与徐变性能的变化，施工时必须十分注意加强养护，尤其是早期的湿养护。对于暴露面积大的平板，还比较易于实施；而对于梁、柱和壁板，则需要提前拆模养护(宜依据混凝土养护期的度时积，即成熟度与强度的试验关系，来确定适宜的拆模时间)；前期养护以喷雾代替洒水为宜，以避免混凝土内外产生过大温差造成的副作用。热天连续喷雾会带来操作困难，但在需要防止开裂以保证结构物耐久性的情况下，这样做还是十分必要的。喷涂效果良好的养护剂是比较简单易行的方法，但需在湿养护一定时间后方可进行。
参考文献：
[1]林汉忠;吴平春;黄延铮;;现浇预拌混凝土楼板裂缝控制技术[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009年
[2]崔庆红;;高性能混凝土配制及应用[J];交通世界(建养.机械);2011年08期
[3]孙云峰;安杰;;混凝土施工裂缝的成因和防治[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009年
关键词：高性能；混凝土；高强混凝土水胶比；混凝土配制；混凝土浇筑
Abstract : The high performance concrete is the main development direction of concrete technology recently, high performance concrete with certain performance requirements must be strictly homogeneous concrete, construction technology, using high-quality materials preparation, convenient for pouring, vibrating when no segregation, stable mechanical performance, high early strength, with long term mechanical properties, resistance to permeability, compactness, hydration heat, toughness, durability properties of the volume stability of concrete, especially suitable for high-rise buildings, bridges and exposed to the harsh environment of the building structure. Due to the high performance concrete with excellent technical characteristics caused domestic and international materials science and engineering industry wide attention and concern.
Key words: high performance concrete; high strength concrete; water cement ratio; concrete; concrete pouring
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02
就我国目前应用的情况而言，通常认为高强混凝土是C50 以上的混凝土；资料显示，混凝土强度从C40提高到C80时，造价约增加50％，而承载能力可提高1倍左右。由于具有减小断面、降低结构物自重等优势，高强混凝土在国外发展很快。出于耐久性的考虑，高强混凝土又逐渐发展成高强度的高性能混凝土。对混凝土耐久性的要求可从两个方面分析，即自然老化和人为劣化。自然老化是指混凝土在大气、土壤和水中，随着时间的推移发生的性能变化，混凝土产生裂缝、剥落、疏松等现象，降低结构安全度；二氧化碳的侵入，使混凝土发生碳化，降低混凝土对钢筋的防锈保护作用；遭受有腐蚀性气体或液体的侵蚀，降低混凝土强度，使混凝土开裂，钢筋被腐蚀等。
一 混凝土配制与浇筑的注意事项
1、严格禁止与其它品牌水泥混合使用，不同等级水泥之间以及旋窑与机立窑水泥之间都不得混合使用，以免影响混凝土性能。
2、混凝土所用水、砂、石经检验应符合使用标准，避免用污染水及带有污泥的砂、石来配制混凝土。
3、对普通结构混凝土，应控制合理的水灰比。其中水泥、砂、石子、水之间的比例，应根据不同的要求，设计合理的混凝土等级配合比。
4、混凝土在浇筑前应对施工中涉及到的吸水性物件做相应的处理，以避免混凝土水分被吸收，影响砼的质量。
5、混凝土应在初凝之前浇筑，且不能有离析现象，若有离析现象，则应重新搅拌，才能浇筑，且浇筑过程也应避免产生离析现象。
6、在浇筑立柱等结构物时，应在底部浇筑一层50-100mm水泥砂浆(配合比与混凝土中的砂浆相同)，这样可避免产生蜂窝麻面现象。
7、混凝土浇筑时，应按结构要求分层进行，随浇随捣。
8、一般结构的混凝土整体浇筑时，应尽可能连续进行，避免间断施工。
9、混凝土浇筑后初期，应防止混凝土受振动或撞击。
10、做水泥地面及屋顶平台等部位时，应注意抹面操作，一般应经过多次抹面至表面无泌水为止，但抹面过程中不应洒干粉并及时予以养护。
11、在道路施工中，为防止早期裂缝产生，应注意：
①、在满足混凝土设计标号情况下，应做到计量准确，不要使用过量水泥，另外掌握好混凝土的单位用水量，以减少砼的收缩程度。
②、不使用高温水泥，现场施工时的水泥温度应低于70℃。在夏季施工时，应尽可能降低混凝土的浇筑温度，缩短从开始浇筑到表面修整完毕的操作时间，并保证混凝土进行充分的养护。无论什么情况和条件，混凝土拌和物的温度不能超过35℃。冬季施工时，应延长搅拌时间，出料温度不能低于10℃。同时施工后的路面混凝土，要求头三天保养温度应保持在10℃以上，接下来7天养护温度保持在5℃以上。
③、使用长时间 在日光下曝晒的干燥骨料时，要充分洒水降温。
④、基层顶面在浇筑混凝土前要充分湿润，或采取防水措施。
⑤、混凝土表面修整过程中，要避免日光下直射，不要使温度上升很大和出现干燥。
⑥、依据强度发展情况，掌握好板块切割的适当时间，防止混凝土板出现拉断现象。
此外，混凝土浇筑完毕后，为减少水分蒸发，应避免日光照射，且应防风吹和淋雨等，可用活动的三角形罩棚将混凝土板全部遮起來，等到混凝土板表面的泌水消失后，可采取用湿草帘或麻袋等物覆盖表面，并每天洒水2-3次，最短养护时间为7天。天气突变时，要改变养护方式，防止起灰、起泡等现象。如风大时，要提前养护等。当天气温度下降时，应适当延迟拆模时间。
二 高强度、高性能的混凝土配制的发展现状
1 水泥标号的“标志”作用淡化
配制 HSC 和 HPC 时，首先要选择品质好的高效减水剂和与其相容性良好的水泥。所谓高效减水剂的品质以及与水泥相容性的良好，宏观上表现为减水率较大，可以配制出低水胶比且工作度损失较小的混凝土拌合物。但是另一方面，与普通混凝土 28d 强度成线性关系的水泥标号(即水泥实际活性)的影响却明显减小。换句话说：用 425 号、525 号、625号、725 号不同标号的水泥配制水灰比均为0.30 左右的混凝土，其 28d 强度可能显示不出多大的差别。有人认为这是由于骨料的强度不够高，限制了 HSC 强度发展的结果。实际上，这一事实说明 Abrams 定则，即混凝土强度和水灰比之间存在的关系也适用于HSC。因为水灰比均相差不多，所以 28d 强度显示不出差别 (但早期强度仍可能存在明显差别)。认为水泥标号越高，配制的混凝土强度等级就应越高的概念，来自传统的试验方法。我国的水泥标号是在 0.44 水灰比条件下测定的(28d 胶砂强度)，这对长期以来使用水灰比大、强度不高的低强度等级混凝土适用。但是随着低水灰比(水胶比)、高强度混凝土的应用，上述矛盾就开始出现了：由高标号水泥配制的混凝土早期强度发展虽快，而 28d 强度就看不出效果了，甚至还会出现高标号水泥(水泥粉磨细度大)，由于搅拌时的需水量较大，反而配制不出较高强度等级的混凝土。因此，应加强水泥的标号的标志作用。
2矿物掺合料的作用显著改善
通常在普通混凝土中掺加粉煤灰或磨细矿渣时，会影响混凝土的强度发展，且影响程度随掺量的增加而加大。所以，在结构工程混凝土中通常把掺量限制在 20％～25％以下。但是在HSC 和 HPC 中，由于水胶比很低，情况发生了明显的变化。掺磨细矿渣(细度比水泥稍大) 时尤其明显。试验表明，当水胶比为0．30，磨细矿渣掺量达到 1：1(与水泥用量比)时，其 28d 强度比纯水泥混凝土还高。掺粉煤灰时，水胶比同样为0．30 时，28d 强度虽比纯水泥混凝土稍低，但 56d 或 90d 强度即达到或超过纯水泥混凝土，后期更甚。矿物掺合料在低水胶比混凝土中的作用显著，主要可归于此时水泥的水化条件优于纯水泥混凝土。在纯水泥混凝土中，水泥因水分不足而难以充分水化，留下未水化的颗粒内芯，加上这种水泥用量大的混凝土放热量大，温升高，影响了强度的发展；而在有矿物掺合料的混凝土里，矿物掺合料(尤其是粉煤灰)的水化要比水泥缓慢，使水泥初期水化比较充分，而后期矿物掺合料的水化不仅消耗了薄弱的氢氧化钙结晶，而且生成物填充了较少的空隙(因水胶比低，混凝土中的自由水明显减少)，使混凝土更加密实，强度得到提高。
3拌合物的高粘聚性及其浇筑
从流变学的角度出发评价这类混凝土拌合物的特性，就是它们的极限屈服值(表现为搅拌机叶片开始转动，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩)明显减小，但是塑性粘度(表现为搅拌机叶片转速提高时，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩) 则随水胶比的降低而迅速增大。为使拌合物搅拌均匀，上述特性对搅拌机提出了更高的要求。换句话说，以往大量使用的自落式搅拌机(建设部早已下令停止生产，但一些施工单位为节省设备投资，仍然购置这类过时的设备)和翻转搅拌机都无法将其拌合均匀 (甚至立轴强制式搅拌机在水胶比很低时，也会出现推着物料旋转，而不能起均匀混合作用的现象)，除非以增大水灰比、降低拌合物的质量为代价。所以推荐使用卧轴强制式搅拌机和逆流式或行星式的新型搅拌机来拌合HSC和 HPC。在搅拌相同原材料与配合比的混凝土拌合物时，采用性能优良的搅拌机，虽然设备投资增加，但通过缩短搅拌时间，提高产出率和降低水泥与外加剂用量可以得到很好的补偿。
由于这类混凝土拌合物的特性，在运输、浇筑和振捣工序中也要考虑采取相应措施。不宜用翻斗车，宜用罐车运输；不宜用手推车运送，宜用泵送浇筑(如用吊斗运送，需在下料口加装附着式振捣器，以利出料)；浇筑薄板混凝土时，宜采用小间距、浅插频换振点的办法；浇筑梁、柱或墙壁混凝土需要深插时，则应上下振动，垂直且缓慢拔棒，以免留下孔洞，振点同样需要加密，克服振动衰减明显的缺点。采用自密实混凝土拌合物浇筑，可以彻底改变上述振捣操作中出现的新问题，但是对拌合物的原材料和配制要求更高了。
三混凝土收缩和徐变性能的变化与养护
与普通混凝土相比，：HSC 与 HPC 的收缩和徐变性能有很大的变化。由于水胶比低，拌合物浇筑后的泌水现象大大减少。混凝土表面向外蒸發失去的水分得不到足够补充，因而塑性收缩加剧，又因此时混凝土尚未具备强度，就很容易出现塑性收缩裂缝。
由于泌水减少的缘故，硬化后的混凝土渗透性低，从而干燥收缩(硬化混凝土体内水分向外蒸发引起)明显减小；同样由于水胶比低，混凝土体内的水分不足以充满水泥等胶凝材料水化产物间的凝胶孔，因而混凝土的自干燥收缩随水胶比的降低而增大，但干燥收缩与自干燥收缩之和通常与普通混凝土相差不多。一些人测定的这类混凝土试件的收缩值(包括上述两种收缩值之和)比普通混凝土小，是因为自干燥收缩在混凝土开始硬化时就已经产生；而当试件成型后覆盖良好时，干燥收缩要待拆模后放置在相对湿度较低(通常是 60％)的地方失水时才开始的。由于HSC 与 HPC 的胶凝材料量较多，水泥水化放热产生的温升就较高，温峰降温时会产生明显的温度收缩和相应的温度应力。但是，在低水胶比条件下，水泥的水化可能受水分不足的制约，因此当水胶比约为 0.4 时，温峰值可能达到最大值；而水胶比很低时，大量水泥颗粒内芯不能水化，温度收缩明显减小了由于低水胶比和低渗透性，HSC 与 HPC的徐变通常会明显减小。
由于收缩与徐变性能的变化，施工时必须十分注意加强养护，尤其是早期的湿养护。对于暴露面积大的平板，还比较易于实施；而对于梁、柱和壁板，则需要提前拆模养护(宜依据混凝土养护期的度时积，即成熟度与强度的试验关系，来确定适宜的拆模时间)；前期养护以喷雾代替洒水为宜，以避免混凝土内外产生过大温差造成的副作用。热天连续喷雾会带来操作困难，但在需要防止开裂以保证结构物耐久性的情况下，这样做还是十分必要的。喷涂效果良好的养护剂是比较简单易行的方法，但需在湿养护一定时间后方可进行。
参考文献：
[1]林汉忠;吴平春;黄延铮;;现浇预拌混凝土楼板裂缝控制技术[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009年
[2]崔庆红;;高性能混凝土配制及应用[J];交通世界(建养.机械);2011年08期
[3]孙云峰;安杰;;混凝土施工裂缝的成因和防治[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009年