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摘 要：高性能混凝土具有优异耐久性，具有高强度、高渗透性、高工作性能与体积稳定性等特点。配制高性能混凝土的技术路线并不十分复杂，但它要求的综合技术指标却不容易达到。在设计中必须在满足了混凝土高耐久性、高體积稳定性和足够的强度韵同时保持良好的工作性。高性能混凝土要求在较低的水灰比以及较低的胶结材料含量下具有高流动性和抗离析性。
关键词：高性能混凝土 外加剂 混凝土实验分析
中图分类号：TU528.042 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0102-01
随着现代化科学技术和生产发展的进步，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物对混凝土质量提出更高要求。如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、核反应堆、有毒害、放射性废物处理工程等是在严酷环境下使用的混凝土结构建筑，这些工程施工难度较大、使用环境恶劣、维修困难。因此要求使用的混凝土不但施工性能要好，更要耐久性好，使用寿命长。为此要求混凝土技术必须向高性能化发展，进入高性能混凝土配制的技术领域。目前国际上普遍采用低水胶比、高性能减水剂和超细活性矿物掺合料的复合技术路线。
1 配制高性能混凝土的技术路线
配制高性能混凝土的目的是为使混凝土在保证良好施工性能条件下尽可能降低水胶比，来最大限度地减少水泥石中毛细管孔隙，控制坍落度损失可以满足高性能混凝土要求。超细活性掺合料的主要作用是提高耐久性、体积稳定性，提高后期强度，降低水化热，降低含碱量等。因此目前超细活性矿物掺合料已被提出作为混凝土中除砂、石、水泥、水、外加剂以外的第六种组分，也有称为矿物外加剂的说法。高性能混凝土的配制是一项综合技术。它与传统的高强混凝土在于设计理念不同。传统的设计理念是满足承载力及强度，而高性能混凝土特别强调的是耐久性，在考虑强度的同时，还要考虑在严酷使用环境下的耐久性，即将荷载、强度与使用寿命共同考虑。与普通混凝土相比，高强高性能混凝上的配制特点之一，就是胶结材料用量较多，同时掺人较多的矿物掺和料，胶结材用量增加，混凝土流动性大幅度提高，强度值也随着胶结材料的增加而有所提高.这与普通混凝土有所不同，原因是流动性提高以后，在同样的成型条件下，成型工作更为容易，混凝土混合料更容易充分密实。
在具体的配制过程中要保证新拌混凝土有很好的工作性能，便于施工浇筑，骨料—— 砂、石要严格的要求，同时必须使水胶比降到足够的低，因此必须要有高性能外加剂来保证。要提高混凝土的寿命即使用的耐久性，光靠提高强度是不够的，混凝土的毁坏主要是由于产生裂缝造成的，改善这一现象需要高性能混凝土具备高度的体积稳定性。限制水泥用量可以减少混凝土由于温度收缩和干缩造成的裂缝，控制水泥水化过程中的放热速率。满足这点需要再高性能混凝土中掺用大量的矿物外加剂—— 活性超细矿物掺合料。外加剂标准中增加了缓凝高效减水剂，如丙烯酸接枝共聚物，马来酸与丙烯酸共聚物等。它们都具有掺量小，减水率高（30%以上）、坍落度损失小的特点。用于高性能混凝土中的减水剂常常是各种外加剂复配组合的形式，而很少用某一单一组分的外加剂。
2 外加剂实验分析及使用注意事项
高性能混凝土为了确保其流动性，必须掺人高效减水剂，选择适宜低水灰比特性的水泥，包括细度及粒子的组成及加水后的早期水化。水泥粒子群的比表面积、粒子形状、密度及粒子之间的级配等，对浆体的流动性影响很大，比表面积小，粒子形状接近球状，比重大，填充性越大，流动性也大，优化这些因子，可以获得最适宜的流动性。水泥中的铝酸三钙的量越少，流动性的经时降低越小，采用高性能减水剂能够较大抑制坍落度损失问题。在低水灰比下，即使水泥的水化量少，但水泥石却能获得高密实度与高强度，水灰比越低，混凝土的粘性越大。这也与减水剂的品种有关。此外，搅拌的难易也与矿物质掺合料的种类、掺量及有无掺合料，以及减水剂的品种关系很大，大体上是达到相同稠度时，减水剂用量多者，粘性大，不易搅拌。
高性能混凝土不但要选择质量稳定的水泥，还必须注意与减水剂的相容性问题。相容性的好坏主要表现在掺量与工作性关系，相容性好的减水剂与水泥在较小的掺量时就有较好的流动性，并且流动性随时间的变化减水剂相容性越好，由于高效减水剂的选择性吸附，高效减水剂首先被C3A吸附，而C3A的水化速度最快，大量减水剂成分被C3A消耗掉而失去了对水泥中主要成分S3C、C2S的分散作用，因此坍落度迅速变小。木一种外加剂不是对任何水泥都有相同的效果，在配制高性能混凝土时必须选大水泥厂，稳定性较好的水泥，选择C3A含量<3%，C4AF含量<7%的水泥，确定某种水泥后，必须首先通过试验确定适合的外加剂。石膏作为调凝剂加入水泥中，当C3A含量不高时对石膏影响不大，当C3A含量大于3%时影响较为明显。低水胶比时由于溶解硫酸盐产生困—离子的水分少，而需要控制的C3A量又大，相对而言，有较多的C3A很快水化，高效减水剂分子上的磺酸基团就会与C3A结合，使液相高效减水剂含量减少，逐渐失去对水泥的分散作用，加速其工作度的损失。二水石膏加入水泥中做调凝剂对水泥的适应性要好些，有些水泥厂常粉磨未经充分冷却的熟料，以及有些磨机由于冷却设施不完善致使磨机内温度过高，大量二水石膏分解为半水石膏。这些半水石膏在水泥加水搅拌时又迅速生成二水石膏结晶，而造成了坍落度损失，严重时甚至产生假凝。水泥含碱量对水泥与高效减水剂的相容性也有着重要影响，含碱量越低，水泥与减水剂的相容性越好。含碱量高时将缩短水泥的凝结时间，降低混凝土的流动度。含碱量高的水泥对活性骨料容易导致碱—骨料反应，对混凝土的耐久性有一定的影响。减水剂之间的相容性也是不可忽视的问题，粉状外加剂之间复合的相容性较好，因为它们只有在与集料经水拌合后，才各自发挥其独特的作用。而液体减水剂则应考虑在二者制成的复合溶液中是否有可能产生化学反应而影响复合减水剂的质量和均匀性。
3 结语
在混凝土技术的发展中不难看出，从普通混凝土到钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土，使用各种外加剂无一不是以坚固耐用为目的。然而国内外的工程实践均证明了混凝土并不总是耐久的。许多发达国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，这些设施又往往是重要的生命线工程。而维修或更新不但耗资费时，并且妨碍了正常的生活秩序。一些发达国家的维修费用甚至超过了新建费用。我国正在改革开放，国民经济高速发展时期。
参考文献
[1] 刘智，张东，戴连鹏，等.晶核在高性能混凝土中作用机理的试验研究[J].混凝土，2004，12.
[2] 万超，曾志兴.基于耐久性的高性能混凝土配合比设计方法[J].建筑科学，2009，5.
[3] 王珍，张泽江，祝杰.掺防腐剂C35高性能混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2010，3.
[4] 曹红葵，曹世晖.关于高性能混凝土搅拌理论的研究[J].混凝土，2006，5.
关键词：高性能混凝土 外加剂 混凝土实验分析
中图分类号：TU528.042 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0102-01
随着现代化科学技术和生产发展的进步，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物对混凝土质量提出更高要求。如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、核反应堆、有毒害、放射性废物处理工程等是在严酷环境下使用的混凝土结构建筑，这些工程施工难度较大、使用环境恶劣、维修困难。因此要求使用的混凝土不但施工性能要好，更要耐久性好，使用寿命长。为此要求混凝土技术必须向高性能化发展，进入高性能混凝土配制的技术领域。目前国际上普遍采用低水胶比、高性能减水剂和超细活性矿物掺合料的复合技术路线。
1 配制高性能混凝土的技术路线
配制高性能混凝土的目的是为使混凝土在保证良好施工性能条件下尽可能降低水胶比，来最大限度地减少水泥石中毛细管孔隙，控制坍落度损失可以满足高性能混凝土要求。超细活性掺合料的主要作用是提高耐久性、体积稳定性，提高后期强度，降低水化热，降低含碱量等。因此目前超细活性矿物掺合料已被提出作为混凝土中除砂、石、水泥、水、外加剂以外的第六种组分，也有称为矿物外加剂的说法。高性能混凝土的配制是一项综合技术。它与传统的高强混凝土在于设计理念不同。传统的设计理念是满足承载力及强度，而高性能混凝土特别强调的是耐久性，在考虑强度的同时，还要考虑在严酷使用环境下的耐久性，即将荷载、强度与使用寿命共同考虑。与普通混凝土相比，高强高性能混凝上的配制特点之一，就是胶结材料用量较多，同时掺人较多的矿物掺和料，胶结材用量增加，混凝土流动性大幅度提高，强度值也随着胶结材料的增加而有所提高.这与普通混凝土有所不同，原因是流动性提高以后，在同样的成型条件下，成型工作更为容易，混凝土混合料更容易充分密实。
在具体的配制过程中要保证新拌混凝土有很好的工作性能，便于施工浇筑，骨料—— 砂、石要严格的要求，同时必须使水胶比降到足够的低，因此必须要有高性能外加剂来保证。要提高混凝土的寿命即使用的耐久性，光靠提高强度是不够的，混凝土的毁坏主要是由于产生裂缝造成的，改善这一现象需要高性能混凝土具备高度的体积稳定性。限制水泥用量可以减少混凝土由于温度收缩和干缩造成的裂缝，控制水泥水化过程中的放热速率。满足这点需要再高性能混凝土中掺用大量的矿物外加剂—— 活性超细矿物掺合料。外加剂标准中增加了缓凝高效减水剂，如丙烯酸接枝共聚物，马来酸与丙烯酸共聚物等。它们都具有掺量小，减水率高（30%以上）、坍落度损失小的特点。用于高性能混凝土中的减水剂常常是各种外加剂复配组合的形式，而很少用某一单一组分的外加剂。
2 外加剂实验分析及使用注意事项
高性能混凝土为了确保其流动性，必须掺人高效减水剂，选择适宜低水灰比特性的水泥，包括细度及粒子的组成及加水后的早期水化。水泥粒子群的比表面积、粒子形状、密度及粒子之间的级配等，对浆体的流动性影响很大，比表面积小，粒子形状接近球状，比重大，填充性越大，流动性也大，优化这些因子，可以获得最适宜的流动性。水泥中的铝酸三钙的量越少，流动性的经时降低越小，采用高性能减水剂能够较大抑制坍落度损失问题。在低水灰比下，即使水泥的水化量少，但水泥石却能获得高密实度与高强度，水灰比越低，混凝土的粘性越大。这也与减水剂的品种有关。此外，搅拌的难易也与矿物质掺合料的种类、掺量及有无掺合料，以及减水剂的品种关系很大，大体上是达到相同稠度时，减水剂用量多者，粘性大，不易搅拌。
高性能混凝土不但要选择质量稳定的水泥，还必须注意与减水剂的相容性问题。相容性的好坏主要表现在掺量与工作性关系，相容性好的减水剂与水泥在较小的掺量时就有较好的流动性，并且流动性随时间的变化减水剂相容性越好，由于高效减水剂的选择性吸附，高效减水剂首先被C3A吸附，而C3A的水化速度最快，大量减水剂成分被C3A消耗掉而失去了对水泥中主要成分S3C、C2S的分散作用，因此坍落度迅速变小。木一种外加剂不是对任何水泥都有相同的效果，在配制高性能混凝土时必须选大水泥厂，稳定性较好的水泥，选择C3A含量<3%，C4AF含量<7%的水泥，确定某种水泥后，必须首先通过试验确定适合的外加剂。石膏作为调凝剂加入水泥中，当C3A含量不高时对石膏影响不大，当C3A含量大于3%时影响较为明显。低水胶比时由于溶解硫酸盐产生困—离子的水分少，而需要控制的C3A量又大，相对而言，有较多的C3A很快水化，高效减水剂分子上的磺酸基团就会与C3A结合，使液相高效减水剂含量减少，逐渐失去对水泥的分散作用，加速其工作度的损失。二水石膏加入水泥中做调凝剂对水泥的适应性要好些，有些水泥厂常粉磨未经充分冷却的熟料，以及有些磨机由于冷却设施不完善致使磨机内温度过高，大量二水石膏分解为半水石膏。这些半水石膏在水泥加水搅拌时又迅速生成二水石膏结晶，而造成了坍落度损失，严重时甚至产生假凝。水泥含碱量对水泥与高效减水剂的相容性也有着重要影响，含碱量越低，水泥与减水剂的相容性越好。含碱量高时将缩短水泥的凝结时间，降低混凝土的流动度。含碱量高的水泥对活性骨料容易导致碱—骨料反应，对混凝土的耐久性有一定的影响。减水剂之间的相容性也是不可忽视的问题，粉状外加剂之间复合的相容性较好，因为它们只有在与集料经水拌合后，才各自发挥其独特的作用。而液体减水剂则应考虑在二者制成的复合溶液中是否有可能产生化学反应而影响复合减水剂的质量和均匀性。
3 结语
在混凝土技术的发展中不难看出，从普通混凝土到钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土，使用各种外加剂无一不是以坚固耐用为目的。然而国内外的工程实践均证明了混凝土并不总是耐久的。许多发达国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，这些设施又往往是重要的生命线工程。而维修或更新不但耗资费时，并且妨碍了正常的生活秩序。一些发达国家的维修费用甚至超过了新建费用。我国正在改革开放，国民经济高速发展时期。
参考文献
[1] 刘智，张东，戴连鹏，等.晶核在高性能混凝土中作用机理的试验研究[J].混凝土，2004，12.
[2] 万超，曾志兴.基于耐久性的高性能混凝土配合比设计方法[J].建筑科学，2009，5.
[3] 王珍，张泽江，祝杰.掺防腐剂C35高性能混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2010，3.
[4] 曹红葵，曹世晖.关于高性能混凝土搅拌理论的研究[J].混凝土，2006，5.