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高性能混凝土讲稿—高性能混凝土的发展与应用高性能混凝土是一种结构性材料，它具有很高的强度、耐久性和耐久性等特点。
近年来，随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速，高性能混凝土逐渐成为建筑行业重要的材料之一。
本文将从高性能混凝土的概念、特点、发展历程和应用领域等方面进行探讨。
一、高性能混凝土的概念和特点高性能混凝土是一种新型的混凝土材料，通常指强度等级在C50以上、特别是强度等级在C70以上的混凝土。
它具有优异的抗压强度、耐久性、渗透性、抗冻融性、防火性、耐酸碱性、抗腐蚀性等特点。
具体包括以下几个方面：1.强度高：高性能混凝土的抗压强度比通常的混凝土高出数倍，同时有很好的耐压性。
2.耐久性好：高性能混凝土具有很好的耐久性，不容易受到气候、环境等因素的损害。
3.渗透性低：高性能混凝土渗透性低，它可以避免水的渗透和钢筋腐蚀。
4.防火性好：高性能混凝土的耐火性能好，不易受到高温、火灾等因素的影响。
5.耐酸碱性好：高性能混凝土抗酸碱性和腐蚀性好，它可以适应不同的环境。
二、高性能混凝土的发展历程高性能混凝土的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期。
当时，随着钢筋混凝土结构应用的不断扩大，要求混凝土的强度和耐久性都得到提高，为此，高强混凝土材料的研究逐步得到推广。
40年代末期，美国耐用材料协会ACC和美国铁路协会ARA两个机构先后提供了高强混凝土和高性能混凝土的定义和标准，并开始推广应用。
欧洲国家在20世纪70年代后期加入了这一研究。
高性能混凝土经过多年的发展，已经成为世界性的一个热点研究领域。
近年来，国内研究人员和企业也开展了大量的高性能混凝土试验和应用研究，逐步在高速公路、大桥、港口、地铁、商业建筑等领域得到了广泛应用。
三、高性能混凝土的应用领域1.公路和桥梁工程：高性能混凝土在公路和桥梁工程中具有广泛的应用。
它可以用于高速公路、隧道和桥梁等结构，具有良好的承载能力和耐久性能。
2.建筑工程：高性能混凝土在建筑工程中逐渐得到了广泛的应用。
超高性能混凝土有明确的定义吗？有，且比较清晰明确，但还没有形成国际上统一的定义。
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC），因为一般需掺入短切钢纤维或聚合物纤维，也被称作超高性能纤维增强混凝土（Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete，简称UHPFRC）。
UHPC不同于传统的高强混凝土（HSC）和钢纤维混凝土（SFRC），也不是传统意义“高性能混凝土（HPC）”的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料，较有代表性的定义和需要具备的特性如下[1,2]：●是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料；●水胶比小于0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料；●抗压强度不低于150MPa；具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低于5MPa（法国要求7MPa）；●内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体浸入的能力，与传统混凝土和高性能混凝土（HPC）相比，耐久性可大幅度提高。
超高性能混凝土与活性粉末混凝土有什么差异？活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC）是UHPC中的一个产品名称。
商业化生产供应的UHPC产品均为专利配方产品，有独自的名称或商标。
最早的UHPC专利是丹麦H.H. Bache在1979年申请的，上世纪80年代他所在公司注册商业化产品商标为Densit®，至今仍由Densit公司使用和营销。
到上世纪90年代，法国出现多个UHPC产品品牌，包括RPC、Ductal、BSI、CEMTEC、BCV等，其中Ductal®是拉法基公司的产品商标，RPC则是Bouygues公司产品名称。
有关RPC的研发、性能介绍和宣传较多，知名度相对较高。
1999年清华大学教授覃维祖等发表文章“一种超高性能混凝土－活性粉末混凝土”，最早以“活性粉末混凝土（RPC）”名称介绍UHPC，并与其研究生曹峰进行试验研究，实现了RPC相同的力学性质[3]；北京科技大学教授刘娟红和北京建筑大学教授宋少民在2013出版编著的《活性粉末混凝土》中系统介绍了国内外有关研究成果；2015年我国颁布了RPC的国标《活性粉末混凝土》（GB/T 31387-2015）。
简述高强混凝土的特点高强混凝土的特点1. 高强度•高强混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度。
•抗压强度一般在50 MPa以上，有些甚至可达到100 MPa。
•抗拉强度比普通混凝土提高了30%~100%。
2. 耐久性好•高强混凝土拥有更高的耐久性，能够抵御氯离子侵蚀和污染物侵蚀。
•具有较低的渗透性，能够有效防止水的渗透和混凝土中化学物质的渗透。
3. 构造灵活•高强混凝土可以根据需要进行设计和构造。
•可通过改变配比和施工工艺来控制混凝土的特性和性能。
4. 抗震性好•高强混凝土具有较好的抗震性能。
•能够有效地吸收和分散地震作用力，提高建筑物的抗震能力。
5. 较轻的自重•高强混凝土相对于传统混凝土具有较轻的自重。
•可以降低建筑物的整体重量，减轻地基和结构物的负荷。
6. 施工性好•高强混凝土具有良好的流动性和可塑性。
•施工时易于浇筑、振捣和成型，能够实现复杂结构的施工。
7. 环保节能•采用高强混凝土可以减少混凝土用量，节约资源。
•由于强度高，可以减少建筑结构的截面尺寸，减少建筑材料的使用。
以上是高强混凝土的一些特点，通过采用高强混凝土可以获得更好的结构性能和耐久性，提高建筑物的安全性和可靠性。
同时，高强混凝土的使用也符合环保节能的要求，是未来建筑领域的发展方向之一。
8. 抗化学腐蚀性能强•高强混凝土能够抵抗酸碱、盐类等化学腐蚀。
•可以在恶劣的环境条件下长期使用，例如海洋环境、化工厂等场所。
9. 耐火性好•高强混凝土具有较好的耐火性能。
•可以在高温下保持结构的稳定性和强度，起到防火隔离的作用。
10. 施工后期性能稳定•高强混凝土的性能稳定性好，不易受外界环境的影响。
•施工完成后，混凝土的强度和耐久性不会随时间的推移而明显衰减。
11. 可降低柱、梁截面尺寸•高强混凝土具有较高的抗弯强度及抗剪强度。
•可以减小柱、梁的截面尺寸，增加使用空间效率。
通过上述特点可以看出，高强混凝土在建筑结构中具有广泛的应用前景。
它不仅可以提升建筑物的性能，还可以减少用材，降低造价，并且有利于环境保护。
浅谈高性能混凝土摘要：介绍高性能混凝土发展过程，指出高性能混凝土特性，阐明高性能混凝土技术要点及施工控制。
关键词：高性能混凝土技术要点施工控制0 引言高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。
它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，同时低水胶比，选用优质原材料，掺加足够数量矿物细掺料和高效外加剂的配置特点，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土。
本文根据参加新建铁路哈尔滨至大连客运专线工程施工的实际经验，简单谈谈高性能混凝土技术。
1 高性能混凝土定义1990年5月，美国国家标准与技术研究院与美国混凝土协会召开会议，首次提出高性能混凝土这个名词。
对高性能混凝土至今国际上没有一个公认的定义，美国和加拿大的学者强调并侧重是硬化后混凝土的性能，特别是耐久性；而日本学者则重视混凝土在新拌状态的高流动性与自密实性。
综合各国学者意见，高性能混凝土具有体现工程设计和施工要求的综合的优异的技术特性。
一般认为高性能混凝土是指用常规的硅酸盐或普通硅酸盐水泥、砂石等做原材料，使用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂和活性矿物掺合料配制的水泥混凝土。
2 高性能混凝土特性2.1 自密实性高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。
因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。
2.2 体积稳定性高性能混凝土体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。
普通混凝土弹性模量为20～25gpa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45gpa。
采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理配合比配制的高性能混凝土，90天龄期干缩值低于0.04%。
2.3 强度高性能混凝土抗压强度已超过200mpa。
目前，28d平均强度介于100～120mpa的高性能混凝土，已在工程中应用。
建筑结构学报Jour nal of Bu ildi ng Structures第31卷第6期2010年6月V ol131No16J une2010013文章编号:1000-6869(2010)06-0096-14钢-混凝土组合结构抗火性能研究与应用余志武,丁发兴(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘要:钢-混凝土组合结构抗火性能研究是当前的研究热点之一,国内外学者对此展开大量试验研究和理论分析。
通过介绍国内外研究者在组合板、组合梁、组合柱等构件以及结构节点和结构体系抗火性能方面研究概况,分析了我国现有防火设计规范的特点以及工程应用情况,指出现有研究的不足,对组合结构抗火研究领域在高温材料热-力耦合本构关系、计算理论、数值火灾试验和设计方法等方面需进一步研究的工作进行了展望。
文中指出,建立考虑升降温、多轴应力状态、不同加卸载路径的钢材和混凝土热-力耦合本构关系,建立基于整体性能、考虑升降温全过程的结构抗火分析理论,建立整体结构数值火灾试验方法,提出/三水准0结构抗火设计与灾后结构损伤评估原则以及基于时变可靠度和结构整体性能的组合结构抗火设计方法是钢-混凝土组合结构抗火性能研究的关键科学问题。
关键词:组合结构;抗火性能;耐火极限;抗火设计;火灾全过程中图分类号:TU398文献标志码:AFire perfor mance research and applicati on onstee-l concrete co mposite structuresYU Zhi w u,DING Faxing(School of C i vil Engi neering and Arch itecture,Central South Un i versity,Changsha410075,Chi na)Abstract:F ire perfor m a nce of stee-l concrete c o m posite str uctures has bee n a focal poi nt of researc h for recent years. M any experm i ental tests and theoretical analysis have been carried out by researchers a ll over the world.This paper summarizes the recent achieve m e nts m ade i n fire perfor mance of co m posite slabs,co m posite bea m s,co mposite colu mns,bea m-colu mn connect i ons,fra m es and str uctur a l syste m.The features o f the code for f ire pr otecti on design and the pr actical appli cat i on are also ana l yzed.T he prm i e proble ms ex i st i ng i n the fiel d o f fire perfor m ance are po i nted out in this paper.The issues related to the fire perfor mance of co mposite str uctures,such as materi a l ther ma-l stress coupled constituti vem ode,l analytical t heor y,numerical fire testi ng,and f i re perfor m ance desi gn method which require f urther research are d i scussed.F i ve key proble m s concer ning w ith fire perfor m a nce of stee-l concrete co mposite str uctures are ident ified:(1)The ther ma-l stress coupled constituti ve models o f steel and c oncrete,wh ic h consi der the factors such as heat i ng and post-fire coo li ng,mult-i ax i a l stress states,and different routes o f load and unload,shou l d be pr oposed;(2)T he analytical methods for fire perfor m ance of co m posite str uctures consi deri ng heating and post-fire coo ling should be established based on g lobal str uctural behavior;(3)The nu m erical fire testing method for the global str uctural should be established;(4)The-three level.fire perf or m ance desi gn for str uctures and pri nci ples of da mage assess m ent for str uctures after fire should be established;(5)T he desi gn m et hods for co m posite structures should be proposed base d on t m i e-dependent reli ab ility and g lobal structural behavior.keywords:co mposite struct ure;fire perfor m a nce;f ire resi sta nce;f i re-resista nce desi gn;f ul-l range fire基金资助:国家自然科学基金项目(50808180),教育部博士点基金项目(200805331064),湖南省自然科学基金项目(07JJ4014)。
耐热（耐火）混凝土一、用途热环境混凝土工程；高炉出铁场基础；其它热荷设备基础垫层二、特性早强高强—— 1d 强度可达15MPa ；耐高温——最高使用温度可达1200 ℃。
三、用法开包后按比例加水机器或人工搅拌成砂浆即可浇注施工；搅拌好的砂浆应在40min内用完。
四、贮存50㎏/袋标准防潮包装干燥存放3个月。
五、技术指标型号抗压强度MPa最高使用温度℃浇注用量㎏/m 3临界粒度1d28d600 ℃烧后M-1≥ 15≥ 30≥ 4080022005 ～15 ㎜（粒度可调整）M-2≥ 1530≥ 45 （1100 ℃）12002200六、耐热混凝土的定义、分类和应用耐热混凝土是一种能长期承受高温作用（200 ℃以上），并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。
而代替耐火砖用于工业窑炉内衬的耐热混凝土也称为耐火混凝土。
根据所用胶结料的不同，耐热混凝土可分为：硅酸盐耐热混凝土；铝酸盐耐热混凝土；磷酸盐耐热混凝土；硫酸盐耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土；镁质水泥耐热混凝土；其他胶结料耐热混凝土。
根据硬化条件可分为：水硬性耐热混凝土；气硬性耐热混凝土；热硬性耐热混凝土。
耐热混凝土已广泛地用于冶金、化工、石油、轻工和建材等工业的热工设备和长期受高温作用的构筑物，如工业烟囱或烟道的内衬、工业窑炉的耐火内衬、高温锅炉的基础及外壳。
耐热混凝土与传统耐火砖相比，具有下列特点：1 、生产工艺简单，通常仅需搅拌机和振动成型机械即可；2 、施工简单，并易于机械化；3 、可以建造任何结构形式的窑炉，采用耐热混凝土可根据生产工艺要求建造复杂的窑炉形式；4 、耐热混凝土窑衬整体性强，气密性好，使用得当，可提高窑炉的使用寿命；5 、建造窑炉的造价比耐火砖低；6 、可充分利用工业废渣、废旧耐火砖以及某些地方材料和天然材料。
七、硅酸盐耐热混凝土硅酸盐耐热混凝土所用的材料主要有硅酸盐水泥、耐热骨料、掺合料以及外加剂等。
1 、原材料要求(1) 硅酸盐水泥可以用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为其胶结材料。
高强混凝土的耐火性能研究
摘要：随着社会的进步及经济的迅猛发展，城市人口数量快速增长，高层建筑物也不断增多，从而促进了混凝土的广泛应用。
高强混凝土因具有强度高、渗透性低、空隙小以及耐久性好等优点而得到了广泛地使用，特别是在大跨度桥梁结构和高层建筑中。
但高强混凝土在使用的过程中也时常会出现一些问题，如在高温条件下会发生爆裂的现象等，严重影响了建筑的质量，缩短了其使用寿命，甚至会导致安全事故的发生。
可见，研究高强混凝土的性能对保障建筑物的安全有着非常重要的意义。
本文主要对高强混凝土的耐火性能进行了简单的介绍，并提出了一些提高高强混凝土耐火性的措施。
关键词：高强混凝土；耐火性；爆裂
1、引言
近年来，我国建筑事业的快速发展促进了高强混凝土的广泛使用，高强混凝土较普通混凝土来说具有很多优点，但也有不足之处，高温对高强混凝土的影响很大，如在火灾中高强混凝土很容易发生爆裂现象，对建筑物的正常使用产生了不利的影响。
还需要在使用的过程不断去改善。
本为将来研究高强混凝土的耐火性能，并提出了一些提高耐火性的措施。
2、高温对高强混凝土性能的影响
高强混凝土在高温中会引起物理变化，包括由于热膨胀、内应
力以及和失水相关的蠕变所引起的一系列较大的体积变化，这些体积变化可使得内应力增大而导致微裂缝和断裂。
对于湿度较大的混凝土，遭受瞬时高温作用后，可导致混凝土的爆裂，尤其是高强混凝土，从而导致内应力迅速增大而发生破坏。
火灾也会导致混凝土微结构及化学性质的变化，如失水、水分的迁移以及骨料和水泥浆体的化学分解。
2.1 强度性能
在高温情况下，混凝土强度的变化主要有以下三个阶段：强度初始损失阶段、强度恢复阶段以及强度永久损失阶段。
强度的初始损失阶段。
在温度升高的过程中，温度越高，高强混凝土的强度就越低，高强混凝土强度的降低速度要远远快于普通混凝土，而且强度越高的混凝土强度降低得越多；在强度的恢复阶段，由于高温条件下，混凝土中的胶体会因为自由水的丢失而不断收缩，使得骨料之间的咬合力有所增加，提高了混凝土的强度。
但到了强度永久损失阶段，混凝土的强度会永久损失，不能恢复。
2.2 弹性模量
高强混凝土的弹性模量也会随着温度的升高而不断降低。
在低温条件下不会有太大的变化，在高温时变化比较明显。
混凝土弹性模量的变化程度主要由高温时的最高温度决定，而与温度升降变化的次数没有太大的关系。
主要是因为随着温度的不断升高，会导致裂缝在混凝土内部产生，再加上空隙失水降低了吸附力，增大了变
形，降低了弹性模量，与抗压强度的降低相比，弹性模量的降低幅度更大。
2.3 高温对渗透性能的影响
随着温度的不断升高，高强混凝土的孔隙率也会不断地增长，特别是在温度高于110℃时比较明显，当温度超过250℃时，孔隙率会增加10％，温度等于250℃时则会增加30％。
混凝土孔隙率的增长，恶化了混凝土的渗透性能，降低了混凝土结构构件的耐久性，混凝土结构构件在侵蚀性或潮湿环境中所受影响最为明显。
通常用空气渗透系数、氯离子渗透系数以及水渗透系数来评价高温烧损后高强混凝土渗透性能的变化。
研究表明，高温烧损后，高强混凝土渗透性能的恶化程度要比普通混凝土高，如图1所示。
通过对聚丙烯纤维高强混凝土渗透性在经500℃高温后的变化
研究发现，500℃的恶化了高温混凝土的渗透性能，且纤维的含量越高，恶化程度就越严重，混凝土渗透性的空气渗透系数、湿迁移渗透系数以及相对氯离子渗透系数都有所增长，且增长的幅度要比无纤维的高强混凝土大很多。
通过200℃和400℃高温对聚丙烯纤维和钢纤维高强混凝土渗透性能的影响研究表明，高温后两种纤维混凝土的渗透性能都急剧恶化，其中聚丙烯纤维混凝土恶化程度远高于钢纤维混凝土。
3、高温爆裂现象、机理及防治方法
大量的试验研究和实际火灾现场调查均表明，高强混凝土在高
温条件下，普遍有爆裂的现象。
爆裂主要分为角部混凝土的碎裂和混凝土的剧烈爆裂两种。
通常在矩形混凝土构件未受约束的角部会发生角部混凝土碎裂，主要由热膨胀引起，其影响程度和范围都比较小。
剧烈爆裂则通常会在火灾的早期阶段发生，不仅剧烈而且突发的可能性比较大，其影响范围和程度相对比较大，主要是因为混凝土内部孔隙压力过大导致。
3.1 混凝土的爆裂机理主要有几种
3.1.1 应变能的累积引起的爆裂
混凝土在高温条件下，骨料的变形与水泥胶体变形不协调。
高温时，骨料受热导致体积膨胀，而水泥胶体在初始升温时体积膨胀，随着温度进一步升高，由于失水而收缩。
在高强混凝土中，在骨料与水泥胶体问的过渡区域比普通混凝土更为密实，在高温下更容易产生应力集中现象，过大的应变能致使混凝土发生爆裂。
3.1.2 热应力爆裂
混凝土遭受火灾时，由于混凝土本身的热惰性，表层混凝土内存在较大的温度梯度，材料的热膨胀差异产生了热应力。
温度较高的区域受压，温度较低内部区域受拉，当拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土开始爆裂。
3.1.3 孔隙蒸气压力累积引起的爆裂
高强混凝土高温爆裂的主要原因是混凝土内部孔隙蒸气压力的积累所致。
混凝土表面受热时，表层混凝土内的水蒸气部分由混凝
土表面逸出，部分向温度较低的内部区域转移。
随着温度的升高，内部孔隙蒸气逐渐增多，在靠近表层混凝土的局部区域，形成了水蒸气密集区；温度较高的区域的水蒸气部分向外逸出，部分聚集在密集区；而温度较低的区域内的水蒸气，随温度的升高，部分向密集区转移，部分向温度更低的区域转移。
从而在密集区形成了一个饱和水蒸气区，内部的水蒸气无法从该区域逃逸，蒸气压力不断累积。
当水蒸气密集区的蒸气压力超过混凝土的抗拉强度时，外层混凝土从混凝土主体上脱落，发生爆裂现象，如图2所示。
3.2 高强混凝土爆裂的防治方法
对于高强混凝土，防治其高温爆裂的主要措施有：采用钙质骨料、侧向约束混凝土、降低混凝土内的含水量。
较好的措施是在混凝土内添加钢纤维或聚丙烯纤维。
在高强混凝土内加入钢纤维，提高了混凝土抗拉强度，减缓了高温时混凝土内部缺陷的发展，延迟了混凝土的爆裂，使得混凝土有较好的高温力学性能。
同时，由于钢纤维具有良好的导热性能，随机分布在混凝土内的钢纤维降低了混凝土内的温度梯度和由温度梯度引起的热应力，从而降低了混凝土爆裂的机率，延迟了爆裂的时间。
但不少研究者发现，高强混凝土内即便掺入大量的钢纤维，也不能完全阻止混凝土的爆裂，快速升温时，混凝土仍存在爆裂现象。
聚丙烯纤维在170℃左右时融化，增加了混凝土的孔隙率，为混凝土内部在高温时形成的水蒸气的逃逸提供了通道，降低了混凝土内部的孔隙压力，从而有效阻止了混
凝土的爆裂。
4、提高高强度混凝土耐火性的措施
混凝土在高温条件下发生破坏是由多种因素引起的，主要包括骨料的热膨胀与水泥浆体的不协调、水泥浆体失水以及含湿量等。
其中含湿量的影响最大。
含湿量是引起高强混凝土发生爆裂的主要原因，混凝土的含湿量越大，蒸汽累积的压力就越大，爆裂的影响就越大；同时含湿量对试件表面裂缝的深度和分布也有一定的影响，含湿量越高，试件表面裂纹的深度和数量就越多。
掺入适量的聚丙烯纤维在高强混凝土中可有效防止爆裂的发生。
聚丙烯纤维在高温下熔化，形成了释放蒸汽的通道，有效防止了蒸汽的累积，从而避免了爆裂的发生。
但经高温后混凝土残余强度得不到保证，而钢纤维有较高的强度，能保证混凝土的残余强度。
因此可通过掺入钢纤维和聚丙烯纤维的方法进行改良。
在相同条件下，采用玻璃渣作骨料的混凝土经高温处理后的力学性能要比采用普通砂石作骨料的混凝土的力学性能好，利用玻璃渣配制的混凝土在高温环境下，由于水分的缺失，可避免碱一骨料反应的发生。
5、结语
综上所述，高温会对高强混凝土性能产生严重的影响，使其不能正常使用，对建筑物的安全构成了一定的威胁。
而在日常生活中，
火灾时有发生，因此，为了增加建筑物的使用寿命，就必须提高高强混凝土的耐火性能，以防止火灾时因混凝土发生爆裂而发生安全事故。
