對(duì)高性能混凝土的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

摘 要：本文介紹了當(dāng)前高性能混凝土的多種觀(guān)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程應(yīng)用情況，就高性能混凝土當(dāng)前所存在的較為突出的兩方面分歧給出自己的意見(jiàn)：高強(qiáng)度混凝土并不是高性能混凝土的必須條件，混凝土的高強(qiáng)度對(duì)其高耐久性的實(shí)現(xiàn)是有不利影響的。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土（H P C） 高強(qiáng)度 高耐久性

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2007)04(b)-0080-01

1 引言

　　隨著世界科技的迅猛發(fā)展，各國(guó)對(duì)建筑物的功能、外觀(guān)、耐久性等多方面提出了更為苛刻的要求，促進(jìn)了建材行業(yè)許多高新技術(shù)的出現(xiàn)。

　　為了弄清當(dāng)時(shí)混凝土在不同用途中存在的缺點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，美國(guó)于80 年代曾對(duì)很多土建工程單位進(jìn)行了調(diào)查。從調(diào)查結(jié)果可知，在眾所關(guān)注的抗壓強(qiáng)度以外，亟待改進(jìn)提高的混凝土性能，依次為體積穩(wěn)定性、抗?jié)B性、流動(dòng)性、抗折(拉)強(qiáng)度、護(hù)筋性、線(xiàn)膨脹系數(shù)等，當(dāng)然還須降低成本。上述各種性能歸納起來(lái)就是強(qiáng)度、工作性和耐久性3 大類(lèi)，這基本符合十幾年來(lái)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家所研究開(kāi)發(fā)的高性能混凝土(HPC)的特性[1]。這也就是H P C 的最初起源。

　　1 9 9 2 年，吳中偉院士首次將“H P C ”介紹到中國(guó)，從此人們逐漸開(kāi)始接觸到HPC一詞。但由于HPC 這一概念在業(yè)界一直沒(méi)有一個(gè)較為明確、詳盡的定義，并且在混凝土的實(shí)際使用中，HPC 往往用于具有某些特殊要求的大型工程中，所以人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)仍非常模糊。

2 高強(qiáng)度混凝土與高性能混凝土的區(qū)別

　　在HPC 傳入中國(guó)十多年間，建筑行業(yè)對(duì)它的關(guān)注程度不斷提高，但針對(duì)HPC 是否必需具有高強(qiáng)度這一問(wèn)題一直存在爭(zhēng)議。關(guān)于高強(qiáng)度混凝土（H S C ），其實(shí)在約40 年前就有28d 抗壓強(qiáng)度超過(guò)50MPa 的HSC較多地在工程上應(yīng)用，當(dāng)時(shí)部分具有前瞻意識(shí)的專(zhuān)家提出，未來(lái)建筑對(duì)混凝土的要求將不僅僅是強(qiáng)度上的，而應(yīng)該有對(duì)耐久性和工作性更高的要求。但當(dāng)時(shí)對(duì)這一意義上的混凝土并沒(méi)有一個(gè)被大家所接受的名稱(chēng)，更沒(méi)有定出指標(biāo)和規(guī)程[2]。只是在十多年前才出現(xiàn)了在此基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的“HPC”一詞。

　　另一方面，由于近些年，在H S C 的配制中不僅加入了高效減水劑，往往也摻入了一些活性磨細(xì)礦物摻合料，以此增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，但這些組分也常用在HPC 的配制當(dāng)中，所以造成了人們對(duì)這兩種混凝土意義上的混淆。

　　美國(guó)教授P.K.Mehta 早在1990 年就提出：“把高強(qiáng)混凝土假定為高性能混凝土，嚴(yán)格地說(shuō)，這種假定是錯(cuò)誤的[ 3 ]?！?/P>

　　美國(guó)學(xué)者Virendra K.Varma 最近也撰文認(rèn)為，應(yīng)該把高性能混凝土與高強(qiáng)混凝土有所區(qū)分[3]。

　　我國(guó)吳中偉院士在1999 年提出：“單純的高強(qiáng)度不一定具有高性能。如果強(qiáng)調(diào)高性能混凝土必須在C50 以上，大量處于嚴(yán)酷環(huán)境中的海工、水工建筑對(duì)混凝土強(qiáng)度要求并不高(C30 左右) ，但對(duì)耐久性要求卻很高，而高性能混凝土恰能滿(mǎn)足此要求[ 3 ] 。”

　　清華大學(xué)教授廉慧珍在文獻(xiàn)[ 4 ]中指出：大多數(shù)把“高性能混凝土”理解為“高強(qiáng)”、“高流動(dòng)性”、“摻用礦物摻和料”等是不正確的。

　　針對(duì)高性能混凝土與高強(qiáng)度混凝土，筆者的觀(guān)點(diǎn)是：高性能混凝土應(yīng)該看作是在高強(qiáng)度混凝土基礎(chǔ)上的提高和范圍上的擴(kuò)大，高性能混凝土是高強(qiáng)度混凝土在功能、性質(zhì)上的進(jìn)步，因此高強(qiáng)度混凝土應(yīng)該在定義上被高性能混凝土所包含，但并不是其性能上的必須。

3 高強(qiáng)度與高耐久性的關(guān)系

　　對(duì)于高性能混凝土應(yīng)該具有的性能當(dāng)中，高耐久性已經(jīng)被絕大部分學(xué)者所認(rèn)同，但對(duì)于高耐久性與高強(qiáng)度的關(guān)系卻存在著相互矛盾的觀(guān)點(diǎn)。

　　一種觀(guān)點(diǎn)是：混凝土的高強(qiáng)度必然形成其高耐久性。

　　如在文獻(xiàn)[ 1 ]前言中提到：“抗壓強(qiáng)度是混凝土的基本性能，為了提高耐久性，混凝土必須具有高的強(qiáng)度。故本書(shū)編者F . H .Wittmann 和P.Cchwesinger 把高強(qiáng)混凝土列入H P C 的范疇?！?/P>

　　另一種觀(guān)點(diǎn)是：在達(dá)到混凝土的高強(qiáng)度目的的時(shí)候，其中的某些途徑是對(duì)達(dá)到耐久性不利的。

　　如吳中偉院士在1996 年曾提出：“有人認(rèn)為混凝土高強(qiáng)度必然是高耐久性，這是不全面的，因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土?xí)?lái)一些不利于耐久性的因素⋯⋯”高性能混凝土還應(yīng)包括中等強(qiáng)度混凝土，如C30 混凝土[5]。

　　以上兩種相互矛盾觀(guān)點(diǎn)的提出自然也是有各自的根據(jù)。認(rèn)為高強(qiáng)度必然引起高耐久性的依據(jù)是：按材料學(xué)基本定律來(lái)看，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ń档筒牧峡紫堵适强梢蕴岣卟牧蠌?qiáng)度的。而混凝土的耐久性明顯取決于微觀(guān)結(jié)構(gòu)，尤其是漿體的孔隙率，正是因?yàn)镠SC的孔隙率很低，因此與漿體中水或侵蝕性介質(zhì)輸送過(guò)程有關(guān)物理和化學(xué)侵蝕作用便削弱。這樣便提高了混凝土的耐久性。

　　但這種觀(guān)點(diǎn)似乎只適合已經(jīng)達(dá)到高強(qiáng)度的結(jié)果以后,HSC 的孔隙率確實(shí)很低，但從整個(gè)形成過(guò)程來(lái)看，其高強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)是對(duì)高耐久性存在著不利因素的。

　　首先，粉煤灰作為HSC 普遍使用的礦物外加劑，其對(duì)混凝土內(nèi)部空隙確實(shí)有較強(qiáng)填充作用，并且其長(zhǎng)期火山灰效應(yīng)也可提高混凝土強(qiáng)度。但是，粉煤灰混凝土的水化反應(yīng)慢，水分蒸發(fā)快，所以粉煤灰混凝土的早期干縮較大，極易造成其早期收縮開(kāi)裂[6]。如果一旦開(kāi)裂，這無(wú)疑是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)耐久性致命的危害。另外，粉煤灰也有其組分的區(qū)別。大多數(shù)美國(guó)學(xué)者研究認(rèn)為，一些高鈣粉煤灰中含有大量的硫酸鹽堿類(lèi)，摻用這類(lèi)粉煤灰就象使用高堿波特蘭水泥一樣，反而會(huì)促進(jìn)堿—集料反應(yīng)[7]。

　　另一方面，要實(shí)現(xiàn)混凝土的高強(qiáng)度就必須加大水泥用量、提高水泥標(biāo)號(hào)，從而引起劇烈的水化反應(yīng)，水化放熱多而快，混凝土自生收縮、干燥收縮、溫度收縮作用強(qiáng)烈，由此產(chǎn)生的拉應(yīng)力足以導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂[8]。混凝土結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)裂縫(紋)，必將加快侵蝕作用對(duì)其耐久性的影響。

　　由此可見(jiàn)，單純從材料結(jié)構(gòu)方面來(lái)分析混凝土高強(qiáng)度與高耐久性之間關(guān)系的方法是不全面的，我們必須從其組分入手，充分考慮各種配料對(duì)其性能的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

　　本文就HPC 與HSC 的關(guān)系及高強(qiáng)度與高耐久性之間的關(guān)系，兩個(gè)問(wèn)題給出了自己的看法。認(rèn)為高強(qiáng)度不是高性能的必須要求，但高性能混凝土可以包含高強(qiáng)度這一性能。而高強(qiáng)度并不一定是高耐久性的充分條件，高強(qiáng)度的達(dá)到對(duì)高耐久性存在不利的因素。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 威特曼 (德) ,馮乃謙.高性能混凝土——材料特性與設(shè)計(jì)[ M ] . 中國(guó)鐵道出版社,1997，06.

　　[2] 馮乃謙.高性能混凝土[M]中國(guó)建筑工業(yè)出版社1996

　　[3] 蔣家?jiàn)^.高性能混凝土技術(shù)發(fā)展的一些動(dòng)態(tài)和問(wèn)題[J].云南建材,2001(05）

　　[4] 廉慧珍.對(duì)“高性能混凝土”十年來(lái)推廣應(yīng)用的反思[J].混凝土,2003(07）.

　　[5] 中國(guó)混凝土網(wǎng),高性能混凝土(HPC)與高強(qiáng)度混凝土(HSC)的區(qū)別,2005,9,9.

　　[6] 中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng),粉煤灰高性能混凝土的工程應(yīng)用,2005,3,16.

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　　[8] 任仲罕.混凝土耐久性問(wèn)題探討[J].煤炭工程,2005(01）.