对高性能混凝土的几点认识

摘 要：本文介绍了当前高性能混凝土的多种观点，在此基础上结合工程应用情况，就高性能混凝土当前所存在的较为突出的两方面分歧给出自己的意见：高强度混凝土并不是高性能混凝土的必须条件，混凝土的高强度对其高耐久性的实现是有不利影响的。

关键词：高性能混凝土（H P C） 高强度 高耐久性

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2007)04(b)-0080-01

1 引言

　　随着世界科技的迅猛发展，各国对建筑物的功能、外观、耐久性等多方面提出了更为苛刻的要求，促进了建材行业许多高新技术的出现。

　　为了弄清当时混凝土在不同用途中存在的缺点和薄弱环节，美国于80 年代曾对很多土建工程单位进行了调查。从调查结果可知，在众所关注的抗压强度以外，亟待改进提高的混凝土性能，依次为体积稳定性、抗渗性、流动性、抗折(拉)强度、护筋性、线膨胀系数等，当然还须降低成本。上述各种性能归纳起来就是强度、工作性和耐久性3 大类，这基本符合十几年来几个发达国家所研究开发的高性能混凝土(HPC)的特性[1]。这也就是H P C 的最初起源。

　　1 9 9 2 年，吴中伟院士首次将“H P C ”介绍到中国，从此人们逐渐开始接触到HPC一词。但由于HPC 这一概念在业界一直没有一个较为明确、详尽的定义，并且在混凝土的实际使用中，HPC 往往用于具有某些特殊要求的大型工程中，所以人们对它的认识仍非常模糊。

2 高强度混凝土与高性能混凝土的区别

　　在HPC 传入中国十多年间，建筑行业对它的关注程度不断提高，但针对HPC 是否必需具有高强度这一问题一直存在争议。关于高强度混凝土（H S C ），其实在约40 年前就有28d 抗压强度超过50MPa 的HSC较多地在工程上应用，当时部分具有前瞻意识的专家提出，未来建筑对混凝土的要求将不仅仅是强度上的，而应该有对耐久性和工作性更高的要求。但当时对这一意义上的混凝土并没有一个被大家所接受的名称，更没有定出指标和规程[2]。只是在十多年前才出现了在此基础之上发展而来的“HPC”一词。

　　另一方面，由于近些年，在H S C 的配制中不仅加入了高效减水剂，往往也掺入了一些活性磨细矿物掺合料，以此增强混凝土强度，但这些组分也常用在HPC 的配制当中，所以造成了人们对这两种混凝土意义上的混淆。

　　美国教授P.K.Mehta 早在1990 年就提出：“把高强混凝土假定为高性能混凝土，严格地说，这种假定是错误的[ 3 ]。”

　　美国学者Virendra K.Varma 最近也撰文认为，应该把高性能混凝土与高强混凝土有所区分[3]。

　　我国吴中伟院士在1999 年提出：“单纯的高强度不一定具有高性能。如果强调高性能混凝土必须在C50 以上，大量处于严酷环境中的海工、水工建筑对混凝土强度要求并不高(C30 左右) ，但对耐久性要求却很高，而高性能混凝土恰能满足此要求[ 3 ] 。”

　　清华大学教授廉慧珍在文献[ 4 ]中指出：大多数把“高性能混凝土”理解为“高强”、“高流动性”、“掺用矿物掺和料”等是不正确的。

　　针对高性能混凝土与高强度混凝土，笔者的观点是：高性能混凝土应该看作是在高强度混凝土基础上的提高和范围上的扩大，高性能混凝土是高强度混凝土在功能、性质上的进步，因此高强度混凝土应该在定义上被高性能混凝土所包含，但并不是其性能上的必须。

3 高强度与高耐久性的关系

　　对于高性能混凝土应该具有的性能当中，高耐久性已经被绝大部分学者所认同，但对于高耐久性与高强度的关系却存在着相互矛盾的观点。

　　一种观点是：混凝土的高强度必然形成其高耐久性。

　　如在文献[ 1 ]前言中提到：“抗压强度是混凝土的基本性能，为了提高耐久性，混凝土必须具有高的强度。故本书编者F . H .Wittmann 和P.Cchwesinger 把高强混凝土列入H P C 的范畴。”

　　另一种观点是：在达到混凝土的高强度目的的时候，其中的某些途径是对达到耐久性不利的。

　　如吴中伟院士在1996 年曾提出：“有人认为混凝土高强度必然是高耐久性，这是不全面的，因为高强混凝土会带来一些不利于耐久性的因素⋯⋯”高性能混凝土还应包括中等强度混凝土，如C30 混凝土[5]。

　　以上两种相互矛盾观点的提出自然也是有各自的根据。认为高强度必然引起高耐久性的依据是：按材料学基本定律来看，通过适当的方法降低材料孔隙率是可以提高材料强度的。而混凝土的耐久性明显取决于微观结构，尤其是浆体的孔隙率，正是因为HSC的孔隙率很低，因此与浆体中水或侵蚀性介质输送过程有关物理和化学侵蚀作用便削弱。这样便提高了混凝土的耐久性。

　　但这种观点似乎只适合已经达到高强度的结果以后,HSC 的孔隙率确实很低，但从整个形成过程来看，其高强度的实现是对高耐久性存在着不利因素的。

　　首先，粉煤灰作为HSC 普遍使用的矿物外加剂，其对混凝土内部空隙确实有较强填充作用，并且其长期火山灰效应也可提高混凝土强度。但是，粉煤灰混凝土的水化反应慢，水分蒸发快，所以粉煤灰混凝土的早期干缩较大，极易造成其早期收缩开裂[6]。如果一旦开裂，这无疑是对整个结构耐久性致命的危害。另外，粉煤灰也有其组分的区别。大多数美国学者研究认为，一些高钙粉煤灰中含有大量的硫酸盐碱类，掺用这类粉煤灰就象使用高碱波特兰水泥一样，反而会促进碱—集料反应[7]。

　　另一方面，要实现混凝土的高强度就必须加大水泥用量、提高水泥标号，从而引起剧烈的水化反应，水化放热多而快，混凝土自生收缩、干燥收缩、温度收缩作用强烈，由此产生的拉应力足以导致混凝土开裂[8]。混凝土结构一旦出现裂缝(纹)，必将加快侵蚀作用对其耐久性的影响。

　　由此可见，单纯从材料结构方面来分析混凝土高强度与高耐久性之间关系的方法是不全面的，我们必须从其组分入手，充分考虑各种配料对其性能的影响。

4 结语

　　本文就HPC 与HSC 的关系及高强度与高耐久性之间的关系，两个问题给出了自己的看法。认为高强度不是高性能的必须要求，但高性能混凝土可以包含高强度这一性能。而高强度并不一定是高耐久性的充分条件，高强度的达到对高耐久性存在不利的因素。

参考文献

　　[1] 威特曼 (德) ,冯乃谦.高性能混凝土——材料特性与设计[ M ] . 中国铁道出版社,1997，06.

　　[2] 冯乃谦.高性能混凝土[M]中国建筑工业出版社1996

　　[3] 蒋家奋.高性能混凝土技术发展的一些动态和问题[J].云南建材,2001(05）

　　[4] 廉慧珍.对“高性能混凝土”十年来推广应用的反思[J].混凝土,2003(07）.

　　[5] 中国混凝土网,高性能混凝土(HPC)与高强度混凝土(HSC)的区别,2005,9,9.

　　[6] 中国混凝土与水泥制品网,粉煤灰高性能混凝土的工程应用,2005,3,16.

　　[7] 夏燕,江波.粉煤灰混凝土的耐久性及其评价[J].混凝土,1999(10）.

　　[8] 任仲罕.混凝土耐久性问题探讨[J].煤炭工程,2005(01）.