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摘要：本文从高性能混凝土的组成和结构性能出发，介绍了高性能混凝土配合比设计技术及及其应用。
关键字：高性能混凝土性能设计应用
高性能混凝土具有早强、抗裂、抗冲击、抗弯高性能和环境好的优点，可应用与建筑、桥梁、道路及其它混凝土结构物。本文从高性能混凝土的组成和结构性能出发，介绍了高性能混凝土配合比设计技术及其应用。
一、高性能混凝土的含义
高性能混凝土（High Performance Concrete，缩写为HPC，以下同）是一种新型高技术混凝土，其耐久性作为设计的主要指标，在配置上的特点是低水胶比，优质原材料再掺加高效减水剂和足够数量的矿物掺和料组成。高性能高强混凝土是用常规水泥、砂石料做为原材料，使用常规制作工艺，主要依靠外加高效减水剂或同时外加一定数量活性矿物材料(如粉煤灰、矿粉、硅灰等)，使混合料具有良好的工作度，并在硬化后具有高强、高耐久性能的水泥混凝土。在高性能方面强调了良好的工作度、高强度及高耐久性。与传统混凝土相比高性能高强混凝土在原材料上有两点不同:低水胶比和多组分。其目的是为了增加混凝土的密实程度，改善骨料和水泥浆体之间的界面性能，从而达到高强度、高工作性和良好的耐久性。
二、高性能混凝土的组成、结构及性能
如前所述，HPC配制的特点是低水灰比、掺用高效减水剂和矿物细掺料。因此，HPC在不同尺度上的组成和结构都与混凝土有所不同。
1、高性能混凝土的水泥石微结构
按照中心质假说，在次中心质和次介质的尺度上，属于次中心质的未水化水泥熟料颗粒（H粒子）、属于次介质的水泥凝胶（L粒子）和属于负中心质的毛细孔组成水泥石。从强度的角度来看，孔隙率一定时，H/L粒子比值越大，水泥石强度越高；而H/L粒子比达到最佳值后，水泥石的强度随H/L粒子的比值的提高而下降；水灰比越低，H/L比值的最佳值越大。水泥在水灰比近似为0.44的水泥浆体中才能完全水化而留下最少的毛细孔。随着水灰比的降低，未水化的水泥增多。由此可见，高性能混凝土中增加了很多产生有利效应的次中心质和大中心质。也就是说，高性能混凝土中的H/L粒子比值比普通混凝土的高得多。水灰比很低的高性能混凝土中，水泥石得孔隙率也很低，在一定的H/L粒子比值下，强度随孔隙率的减小而提高[4]。
2、高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能[7]：
（1）耐久性。高性能混凝土的使用壽命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠的工作50—100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。目前，对于高性能混凝土耐久性的评定没有统一的指标和方法，对其进行试验和评价基本仍沿用普通混凝凝土的方法和指标。对于HPC的耐久性的安全使用期限，高性能混凝土可以保证重要建筑在不利环境中使用100年，在正常环境中使用200年，在特殊环境中使用300年。
（2）工作性。高性能混凝土具有良好的工作性，坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，反应混凝土拌和物在重力作用下的流动和变形能力。高性能混凝土的坍落度控制功能好，但由于其在配制过程中加人了减水剂和矿物质超细粉，在与普通混凝土在坍落度相同的情况下，粘度较大，这使其在泵送过程中需施加更大的压力。
（3）力学性能。混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度等。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，但各种强度之间有一定的关系，一般可以用抗压强度的关系表现。高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。
（4）体积稳定性。混凝土的体积稳定性是指混凝土在抵抗物理、化学作用下产生变形的能力。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
（5）经济性。HPC较高的强度、良好的耐久性和工艺性都使其具有良好的经济性。虽然HPC本身的价格偏高，但是其优异性能使其具有了良好的经济性。
三、高性能混凝土配合比设计技术
高性能混凝土主要采用矿物外加剂与高效减水剂双掺技术。
1、胶凝材料和外加剂的优选
首先根据工程特点选择适合的水泥品种，其次矿物外加剂是高性能混凝土必不可少的组分，所以对于矿物外加剂品种和掺量的选择非常重要。
高性能混凝土对减水剂的性能要求很高，特别注意减水剂与水泥的适应性能，必要的时候进行几种减水剂的复合，以满足工程的需要。目前大量使用的是萘系减水剂，聚羧酸系减水剂均可选择使用。
2、确定合理的配合比参数
选择低的水胶比、最小的单位用水量、合理的砂率。粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低，使水泥颗粒均匀分散，起到减水的作用。优质的Ⅰ级灰需水量比较小，掺加粉煤灰能够减少用水量，降低混凝土的水灰比，由于粉煤灰的比表面积大都在600m2/㎏以上，耐久混凝土的水泥和磨细高炉矿渣的比表面积分别为350和400m2/㎏左右，因此高性能混凝土中掺加粉煤灰可以改善胶凝材料的级配，使其空隙减少，提高混凝土的抗渗性能，而且由于粉煤灰的主要成份是活性较高的二氧化硅，可以参加水化反应，改善混凝土的性能。更由于粉煤灰延长水化反应的时间，降低水化热，推迟了温度峰值的产生，从而减少了温度裂缝的产生。
高性能高强度混凝土各项性能指标均能满足耐久混凝土的要求。但混凝土的7天强度略低，约为设计强度的65%，大于设计强度的60%，符合混凝土的强度发展规律。大体积混凝土的早期强度发展不宜过快，否则不利于其抗裂性。此配比的混凝土以其较低的早期抗压强度符合大体积混凝土的抗裂要求。
四、高性能混凝土的应用前景高性能混凝土之所以成为当前土建领域发展研究的热点，显然与世界对混凝土耐久性的需求以及人类日益关心的可持续发展是密切相关的。HPC相对于传统混凝土在性能上有很大突破，在节约能源、资源、改善劳动条件、经济合理，尤其是环境方面有着十分重大的意义，因此是一种可持续发展的绿色材料。随着人口爆炸，生产发达，地球承受的负担剧增，以资源枯竭、环境破坏最为严重，人类的生存受到严重的威胁。1992年里约热内卢世界环发会议后，绿色受到全世界的重视，其涵义随着认识的提高而不断地扩大，主要可概括为：1、节约资源、能源；2、不破坏环境，更应有利于环境；3、可持续发展，保证人类后代能健康、幸福地生存下去。
在绿色环保日益深入人心的今天，混凝土能否长期作为最主要的工程结构材料，关键在于能否成为绿色建筑材料，于是GHPC便将承担历史的责任。GHPC能更多的节约水泥熟料，更有效地减少环境污染，同时也能大量降低料耗与能耗；能更多的掺加以工业废渣为主的细掺料，节代熟料，改善环境，减少二次污染；能更大地发挥高性能混凝土的优势，尽量减少水泥与混凝土的用量，达到节省资源、能源与改善环境的目的。
粉煤灰是火电厂的燃烧废渣，我国每年的排放量在1.4亿吨以上。粉煤灰具有火山灰活性，它掺到混凝土中，能降低初期水化热，减少干缩，改善新拌混凝土的和易性，增加混凝土的后期强度，显著提高混凝土的耐久性。充分利用粉煤灰作为掺和料发展高性能混凝土，可节约资源和能源，减少二次污染，取得良好的经济和社会效益，是对实现我国可持续发展战略的巨大贡献。
五、结束语
综上所述，高性能混凝土具有优良的耐久性能、力学性能和施工性能，并能长期保持其强度，降低工程造价，方便施工，可解决现代混凝土施工中高（空）、大（体积、跨径）、深（基础、海洋）、快(速施工)、强（性能）的技术问题，美化城市建设空间等诸多优点，其社会、经济效益显著，是适应城市化、现代化基本建设的一项重大的技术举措，具有积极、深远的现实意义和实用价值。
参考文献：
[1]邹文立.高性能混凝土施工中常见问题及预防措施[J].工程质量，2007，（7）：32-36.
[2]丁新建.确保高性能混凝土施工质量的技术措施[J].陕西建筑，2009，43-44.
关键字：高性能混凝土性能设计应用
高性能混凝土具有早强、抗裂、抗冲击、抗弯高性能和环境好的优点，可应用与建筑、桥梁、道路及其它混凝土结构物。本文从高性能混凝土的组成和结构性能出发，介绍了高性能混凝土配合比设计技术及其应用。
一、高性能混凝土的含义
高性能混凝土（High Performance Concrete，缩写为HPC，以下同）是一种新型高技术混凝土，其耐久性作为设计的主要指标，在配置上的特点是低水胶比，优质原材料再掺加高效减水剂和足够数量的矿物掺和料组成。高性能高强混凝土是用常规水泥、砂石料做为原材料，使用常规制作工艺，主要依靠外加高效减水剂或同时外加一定数量活性矿物材料(如粉煤灰、矿粉、硅灰等)，使混合料具有良好的工作度，并在硬化后具有高强、高耐久性能的水泥混凝土。在高性能方面强调了良好的工作度、高强度及高耐久性。与传统混凝土相比高性能高强混凝土在原材料上有两点不同:低水胶比和多组分。其目的是为了增加混凝土的密实程度，改善骨料和水泥浆体之间的界面性能，从而达到高强度、高工作性和良好的耐久性。
二、高性能混凝土的组成、结构及性能
如前所述，HPC配制的特点是低水灰比、掺用高效减水剂和矿物细掺料。因此，HPC在不同尺度上的组成和结构都与混凝土有所不同。
1、高性能混凝土的水泥石微结构
按照中心质假说，在次中心质和次介质的尺度上，属于次中心质的未水化水泥熟料颗粒（H粒子）、属于次介质的水泥凝胶（L粒子）和属于负中心质的毛细孔组成水泥石。从强度的角度来看，孔隙率一定时，H/L粒子比值越大，水泥石强度越高；而H/L粒子比达到最佳值后，水泥石的强度随H/L粒子的比值的提高而下降；水灰比越低，H/L比值的最佳值越大。水泥在水灰比近似为0.44的水泥浆体中才能完全水化而留下最少的毛细孔。随着水灰比的降低，未水化的水泥增多。由此可见，高性能混凝土中增加了很多产生有利效应的次中心质和大中心质。也就是说，高性能混凝土中的H/L粒子比值比普通混凝土的高得多。水灰比很低的高性能混凝土中，水泥石得孔隙率也很低，在一定的H/L粒子比值下，强度随孔隙率的减小而提高[4]。
2、高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能[7]：
（1）耐久性。高性能混凝土的使用壽命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠的工作50—100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。目前，对于高性能混凝土耐久性的评定没有统一的指标和方法，对其进行试验和评价基本仍沿用普通混凝凝土的方法和指标。对于HPC的耐久性的安全使用期限，高性能混凝土可以保证重要建筑在不利环境中使用100年，在正常环境中使用200年，在特殊环境中使用300年。
（2）工作性。高性能混凝土具有良好的工作性，坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，反应混凝土拌和物在重力作用下的流动和变形能力。高性能混凝土的坍落度控制功能好，但由于其在配制过程中加人了减水剂和矿物质超细粉，在与普通混凝土在坍落度相同的情况下，粘度较大，这使其在泵送过程中需施加更大的压力。
（3）力学性能。混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度、粘结强度等。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，但各种强度之间有一定的关系，一般可以用抗压强度的关系表现。高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。
（4）体积稳定性。混凝土的体积稳定性是指混凝土在抵抗物理、化学作用下产生变形的能力。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
（5）经济性。HPC较高的强度、良好的耐久性和工艺性都使其具有良好的经济性。虽然HPC本身的价格偏高，但是其优异性能使其具有了良好的经济性。
三、高性能混凝土配合比设计技术
高性能混凝土主要采用矿物外加剂与高效减水剂双掺技术。
1、胶凝材料和外加剂的优选
首先根据工程特点选择适合的水泥品种，其次矿物外加剂是高性能混凝土必不可少的组分，所以对于矿物外加剂品种和掺量的选择非常重要。
高性能混凝土对减水剂的性能要求很高，特别注意减水剂与水泥的适应性能，必要的时候进行几种减水剂的复合，以满足工程的需要。目前大量使用的是萘系减水剂，聚羧酸系减水剂均可选择使用。
2、确定合理的配合比参数
选择低的水胶比、最小的单位用水量、合理的砂率。粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低，使水泥颗粒均匀分散，起到减水的作用。优质的Ⅰ级灰需水量比较小，掺加粉煤灰能够减少用水量，降低混凝土的水灰比，由于粉煤灰的比表面积大都在600m2/㎏以上，耐久混凝土的水泥和磨细高炉矿渣的比表面积分别为350和400m2/㎏左右，因此高性能混凝土中掺加粉煤灰可以改善胶凝材料的级配，使其空隙减少，提高混凝土的抗渗性能，而且由于粉煤灰的主要成份是活性较高的二氧化硅，可以参加水化反应，改善混凝土的性能。更由于粉煤灰延长水化反应的时间，降低水化热，推迟了温度峰值的产生，从而减少了温度裂缝的产生。
高性能高强度混凝土各项性能指标均能满足耐久混凝土的要求。但混凝土的7天强度略低，约为设计强度的65%，大于设计强度的60%，符合混凝土的强度发展规律。大体积混凝土的早期强度发展不宜过快，否则不利于其抗裂性。此配比的混凝土以其较低的早期抗压强度符合大体积混凝土的抗裂要求。
四、高性能混凝土的应用前景高性能混凝土之所以成为当前土建领域发展研究的热点，显然与世界对混凝土耐久性的需求以及人类日益关心的可持续发展是密切相关的。HPC相对于传统混凝土在性能上有很大突破，在节约能源、资源、改善劳动条件、经济合理，尤其是环境方面有着十分重大的意义，因此是一种可持续发展的绿色材料。随着人口爆炸，生产发达，地球承受的负担剧增，以资源枯竭、环境破坏最为严重，人类的生存受到严重的威胁。1992年里约热内卢世界环发会议后，绿色受到全世界的重视，其涵义随着认识的提高而不断地扩大，主要可概括为：1、节约资源、能源；2、不破坏环境，更应有利于环境；3、可持续发展，保证人类后代能健康、幸福地生存下去。
在绿色环保日益深入人心的今天，混凝土能否长期作为最主要的工程结构材料，关键在于能否成为绿色建筑材料，于是GHPC便将承担历史的责任。GHPC能更多的节约水泥熟料，更有效地减少环境污染，同时也能大量降低料耗与能耗；能更多的掺加以工业废渣为主的细掺料，节代熟料，改善环境，减少二次污染；能更大地发挥高性能混凝土的优势，尽量减少水泥与混凝土的用量，达到节省资源、能源与改善环境的目的。
粉煤灰是火电厂的燃烧废渣，我国每年的排放量在1.4亿吨以上。粉煤灰具有火山灰活性，它掺到混凝土中，能降低初期水化热，减少干缩，改善新拌混凝土的和易性，增加混凝土的后期强度，显著提高混凝土的耐久性。充分利用粉煤灰作为掺和料发展高性能混凝土，可节约资源和能源，减少二次污染，取得良好的经济和社会效益，是对实现我国可持续发展战略的巨大贡献。
五、结束语
综上所述，高性能混凝土具有优良的耐久性能、力学性能和施工性能，并能长期保持其强度，降低工程造价，方便施工，可解决现代混凝土施工中高（空）、大（体积、跨径）、深（基础、海洋）、快(速施工)、强（性能）的技术问题，美化城市建设空间等诸多优点，其社会、经济效益显著，是适应城市化、现代化基本建设的一项重大的技术举措，具有积极、深远的现实意义和实用价值。
参考文献：
[1]邹文立.高性能混凝土施工中常见问题及预防措施[J].工程质量，2007，（7）：32-36.
[2]丁新建.确保高性能混凝土施工质量的技术措施[J].陕西建筑，2009，43-44.