13高性能混凝土资料

高性能混凝土高性能混凝土是一种具有优异性能的建筑材料，是通过优化混凝土配合比、精选优质原材料和采取先进的施工技术而制成的。

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有更高的耐久性、更强的抗压、抗渗、抗冻、抗裂能力以及更好的耐高温、耐化学腐蚀等特点。

高性能混凝土在工程建设中应用广泛，可以用于各种类型的建筑物和工程，例如高层建筑、大型桥梁、隧道、水坝、电力工程、交通设施等等。

它的强度和耐久性能不仅可以保证建筑物的安全性和长期稳定性，同时也能大大降低维修和改造的成本。

高性能混凝土的主要特点包括以下几个方面：1.高强度高性能混凝土采用优质的原材料和科学的配合比，可以使生产的混凝土具有更高的强度和更好的耐久性。

它的抗压强度通常在70Mpa以上，甚至可以达到140Mpa。

2.高耐久高性能混凝土的密实性和紧密性很高，可有效防止水、氧和其他化学物质进入混凝土内部，减少混凝土的侵蚀和疲劳破坏，从而使建筑物的使用寿命更长。

3.抗裂性能好高性能混凝土的弹性模量和强度均匀性都比较好，不容易出现裂缝现象，即使出现裂缝也比较细小，不会对建筑物的整体结构造成影响。

4.抗渗性好高性能混凝土的孔隙率很小，对水的渗透性能非常好，因此可以大大减少渗漏问题的发生，从而提高建筑物的整体质量和安全性。

5.耐高温高性能混凝土是一种高温灼烧的耐火材料，其抗高温性能可以达到2000℃以上，因此它非常适合用于高温和火灾安全要求较高的建筑物和工程。

6.环保性好高性能混凝土生产过程中采用的原材料和工艺都比较环保，不会对环境造成污染，同时其寿命较长，可以减少对环境的破坏。

高性能混凝土在应用时需要注意以下几点：1.制备过程需要严格控制，以确保混凝土质量优良。

2.需要在混凝土配合比的选择上进行优化设计，以满足不同工程的需求要求。

3.在施工中需要选择适当的施工工艺和设备，正确掌握施工要点，以保证高性能混凝土的质量。

4.在使用高性能混凝土建造建筑物时要重视保养、维护及检测等工作，以保持其优异性能。

高性能混凝土包括高强混凝土和各种强度等级（如C30左右）对耐久性要求高的混凝土，如低层建筑、海工、水工建筑、大体积混凝土等。

高性能混凝土被认为是新型高技术混凝土，是今后混凝土的发展方向，不但是因为它所具有良好的耐久性，工作性和强度，而且在工程应用中具有显著的经济效益和社会效益。

（1）耐久性好，使用期长，可减少维修费用。

（2）工作性好，使用时免振捣，加快模板周转，减少劳动力，改善劳动条件，加快建设速度。

（3）利用工业渣，降低能耗、料耗，减少建筑物断面，减轻重量，增加使用空间，降低工程造价。

配制高性能混凝土必须掺入钢铁渣粉，只用水泥、砂、石、减水剂和水不可能配制出强度好、工作性好、耐久性好的混凝土。

因此钢铁渣粉具有广阔的市场。

磨细钢铁渣粉其细度在400m2/kg以上，其粒径多为0~30µm。

在水泥中能很好发挥水硬胶凝性能，掺入20％～30％的钢铁渣粉，不但不降低水泥强度，还能改善水泥性能，并可提高水泥产量，降低水泥能耗和成本。

水泥厂只生产熟料粉与钢铁渣粉掺合可生产不同品种不同强度等级的水泥来满足市场要求，促进水泥行业可持续发展。

按照国家规定的产品质量标准要求和目前水泥厂的使用经验，优质钢渣粉在水泥中的掺量在20%～40%时，不仅不会影响水泥的强度指标，其它指标还会有明显的改善。

钢铁渣粉在混凝土中的应用之所以能如此迅速地推广开来，主要是由掺合料，因其化学活性不象水泥那么高，所以在搅拌后的最初两小时内混凝土的流变性易于控制，尤其能明显地减少其坍落度损失，对施工非常有利。

对混凝土的显著增强作用也是掺渣粉混凝土的一大特性，由于钢铁渣粉的超细化，填充了水泥粒子的空隙，使混凝土更加密实，再加上渣粉中的活性SiO2和Al2O3 与水泥水化生成的Ca(OH)2发生二次水化，产生硅酸盐凝胶，使硅酸盐凝胶数量比普通水泥混凝土中多许多，所以掺渣粉的混凝土的后期强度（28天、60天）要比普通水泥混凝土高许多(抗压强度比约为130%) 。

表3.3.2 混凝土的电通量3.3.3氯盐环境下的钢筋混凝土及预应力混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.3的规定。

表3.3.3 氯盐环境下混凝土的电通量3.3.4化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.4的规定。

表3.3.4 化学侵蚀环境下混凝土的电通量3.3.5冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应满足表3.3.5的规定。

表3.3.5 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性3.3.6磨蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除应满足3.3.2条的规定外，还应进行混凝土耐磨性对比试验。

3.3.7 处于严重腐蚀环境下的混凝土结构，尚应采取必要的附加防腐蚀措施。

表4.1.2 水泥的技术要求注：1 当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%。

2 C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。

表4.2.2 粉煤灰的技术要求1.1.1矿渣粉的技术要求应满足表4.2.3的规定。

表4.2.3 矿渣粉的技术要求1.1.2硅灰的技术要求应满足表4.2.4的规定。

1.1.3细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。

不宜使用山砂。

不得使用海砂。

1.1.4细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足表4.3.2的规定。

表4.3.2 细骨料的累计筛余百分数（%）除5.00mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与表4.3.2中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%。

1.1.5细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：粗级 3.7～3.1中级 3.0～2.3细级 2.2～1.6配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。

当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。

高性能混凝土高性能混凝土以耐久性作为设计指标，强度等级在C50及以上，具有高工作性、高抗渗性、高耐久性和体积安定性的混凝土，应按设计和高性能混凝土施工技术要求，制定专门的施工技术方案。

高性能混凝土必须采用强制式搅拌机搅拌。

在拌制第一盘混凝土时，为便于搅拌机持浆，应保持水灰比不变，可增加水泥和细骨料用量10%。

高性能混凝土长距离运输时采用混凝土搅拌车运输；运输过程中一直持续搅拌状态，不得停拌。

高性能混凝土浇筑时应振捣密实，采用高频振捣器垂直点振。

在运输和浇筑过程中严禁加水。

高性能混凝土用细骨料应选用质地坚硬，级配良好的中、粗河砂，其细度模数应大于2.6，含泥量应小于1.5%。

高性能混凝土用粗骨料应符合：1、应选用级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石或卵石。

岩石的抗压强度应比所配制的高性能混凝土抗压强度高50%以上。

2、宜采用二级配，其最大粒径不宜大于25mm，针片状颗粒含量应小于5%，不得混入风化颗粒，含泥量不应大于0.5%。

高性能混凝土使用具有潜在碱—硅酸盐反应活性骨料时，其含碱量应小于3kg/m3；氯离子含量不得大于水泥用量的0.2%，在潮湿环境或有侵蚀性离子条件下，氯离子含量不得大于水泥用量的0.1%，预应力混凝土氯离子含量不得大于水泥用量的0.06%。

高性能混凝土浇筑完毕后，应立即用塑料布或草帘子覆盖，并在混凝土终凝后立即进行洒水养护。

养护期不应少于14d。

枣临铁路第四项目部混凝土作业指导书编制：复核：审批：枣临铁路工程第四项目经理部二00九年十月十日混凝土施工作业指导书我管段全长15.5km，其中有桥梁6座（大桥2座，中桥4座），框架桥4座，涵洞60座，混凝土方量约4万方。

为了保证我管段内的混凝土施工能够满足铁路建设标准和现场施工的需要的要求，特编制本作业指导书，作为枣临铁路第四项目部管段内的混凝土施工指导。

1、原材料选择和配合比选定我管段内桥、涵及路基附属工程所使用的混凝土以高性能混凝土为主，均按100年使用年限对耐久性进行控制检验。

高性能混凝土的原材料1.水泥；宜选用与外加剂相容性好，强度等级大于42. 5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或特种水泥(调粒水泥、球状水泥)。

为保证混凝土体积稳定，宜选用C3S含量高、而C‘A 含量低(小于8%)的水泥。

一般不宜选用C’A含量高、细度小的早强型水泥。

在含碱活性骨料应用较集中的环境下，应限制水泥的总碱含量不超过0. 6%。

2.外加剂；外加剂要有较好的分散减水效果，能减少用水量，改善混凝土的工作性，从而提高混凝土的强度和耐久性。

高效减水剂是配制高性能混凝土必不可少的。

宜选用减水率高 (20%〜30%),与水泥相容性好，含碱量低，坍落度经时损失小的品种，如聚羟基梭酸系、接枝共聚物等，掺量一般为胶凝材料总量的0.8%〜2.0%。

3.矿物掺合料；在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。

常用的矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉、沸石粉、硅粉等。

矿物掺合料不仅有利于提高水化作用和强度、密实性和工作性，降低空隙率，改善孔径结构，而且对抵抗侵蚀和延缓性能退化等均有较大的作用。

3.1粉煤灰；粉煤灰在混凝土中发挥火山灰效应、形态效应、微骨料效应等作用。

高性能混凝土所用粉煤灰对性能有所要求，要选用含碳量低、需水量小以及细度小的I级或II级粉煤灰 (烧失量低于5%,需水量比小于105%,细度45fzm筛余量小于25%)。

3.2粒化高炉矿渣粉；粒化高炉矿渣通过水淬后形成大量的玻璃体，另外还含有少量的GS结晶组分，具有轻微的自硬性，矿渣的活性与碱度、玻璃体含量及细度等因素有关。

粒化高炉矿渣粉 (简称矿粉)是粒化高炉矿渣磨细到比表面积400~800m2/kg而成的。

在配制高性能混凝土时，磨细矿渣的适宜掺量随矿渣细度的增加而增大，最高可占胶凝材料的70%。

3.3超细沸石粉；超细沸石粉主要成分有SiOz、ALO3、Fe2O3. CaO等，是一种结晶矿物。

一、高性能混凝土进入21世纪，由于混凝土材料的种种优越性，混凝土仍然是主要的工程材料之一，我国是混凝土的生产和应用大国，我国大陆混凝土的生产总量约占全世界的40%。

但无论是国内还是国外，混凝土结构在使用过程中，在安全性和耐久性方面都出现了大量的问题。

随着技术的发展，混凝土技术已取得很大的进展，高性能混凝土是进入高科技时代的产物，同时也具有优异的耐久性能。

因此，高性能混凝土（HPC）就自然而然的被提出来了。

高性能混凝土与高强度混凝土不同，高性能混凝土的重点是由非常高的强度转向在特定环境下所需要的其他性能，包括高弹性模量、低渗透性和高的抵抗腐蚀破坏的能力。

高性能混凝土与普通混凝土也不同，在高性能混凝土中常含有硅粉、粉煤灰或矿渣等超细粉，或含有复合成分。

高性能混凝土的水灰比一般小于0.38，而普通混凝土的水灰比一般在0.45以上。

1、而关于高性能混凝土的定义，各国各学派对于高性能混凝土在定义上是有差异的，但是共同点则是体积稳定性和耐久性，具有较高的耐久性是高性能混凝土的技术关键。

2、高性能混凝土实现的技术途径有以下几方面：控制水灰比W/C小于等于0.38，这是由于当W/C>0.38时，混凝土中有毛细管存在，抗渗性降低，耐久性降低；改善混凝土中水泥石与粗骨料之间的界面结构，在高性能混凝土中掺入部分矿物质超细粉是改善界面结构的主要途径；改善混凝土中水泥石的孔结构。

由此可见，通过使用高效减水剂，降低混凝土的水灰比，并使混凝土具有比较大的流动性和保塑功能是获得高性能混凝土途径的一方面，另一方面，通过超细粉在混凝土中的应用，改善骨料与水泥石的界面结构改善水泥石的孔结构，提高混凝土的抗渗性、耐久性和强度，这是获得高性能混凝土的另一方面。

3、超细粉是高性能混凝土不可缺少的部分。

在高性能混凝土中常用的超细粉有硅粉（SF）、磨细矿渣粉（BFS）、I级粉煤灰（FA）、天然沸石粉（NL）及偏高岭土粉（MK）。

超细粉在混凝土中有许多特殊功能:填充效应、形态效应和火山灰效应（填充效应、流化效应、耐久效应和强度效应）。

高性能混凝土与国内外同类工程比较高性能混凝土(HPC)、超高性能混凝土(UHPC)及自密实混凝土(SCC)，最初都是在国外发展起来的。

挪威是最初研发和应用HPC的国家之一。

在沿海钢筋混凝土结构及海上石油平台的建设中，挪威不仅要提高混凝土的强度，而且还要提高混凝土的耐久性。

他们在混凝土中，掺入了硅粉，结果不但提高了强度、耐久性，还提高了流动性，改善了施工性能。

这样，仅用1项或2项指标是不可能概括这种混凝土的性能的，只有用高性能才能全面概括，高性能混凝土就应运而生了。

1987年在挪威的Stavanger召开了第一次HS/HPC的国际会议。

这时挪威的混凝土强度已由原来的50MPa发展到100MPa。

随着粉体技术的发展，出现了硅质水泥(水泥生产过程中掺人硅粉配制而成)及调粒水泥(以粗粉剂、超细粉与水泥配制而成)，同时出现了聚羧酸系高效减水剂，使混凝土的水胶比达到了0.15，甚至更低。

这时混凝土28天抗压强度可以达到或超过了140MPa。

而无粗骨料，由水泥砂浆加入纤维配制而成的新材料(国外称之为UHPC)强度达到了250MPa，并在工程中得到应用。

在国际上一般把抗压强度不小于100MPa的混凝土称之为UHPC。

UHPC比HPC除了具有更高的强度外，更主要的是具有更高的耐久性。

用于超高层建筑的底层柱及大跨度结构中，可使结构断面尺寸减小，可利用的空间和面积增大，结构使用年限延长，是一种省资源、省能源与环境友好型的新材料。

高强混凝土的经济优势如表3—1所示。

如图3—1所示，C45与C85的钢筋混凝土柱，断面尺寸相同均为1.0㎡×1.0㎡，达到相同的承载力21×106N的傅况下，C45的钢筋混凝土柱的配筋率4%左右，而C85的钢筋混凝土柱的配筋率只有1.23%，十分有效地降低用钢量。

如果配筋率相同，均为4.0％。

C85可以使柱子的断面减少36％，增加了室内的使用面积。

因此，开发和应用C100HPC将更大幅度地降低建筑的综合成本。

高性能混凝土:一、高性能混凝土的定义高性能混凝土是上世纪80年代末90年代初才出现的。

由于在认识、实践、应用范围和目的要求存在差异，不同国家、不同学者对高性能混凝土有着不同的定义和解释。

例如：美国国家标准与技术研究所（NIST）和美国混凝土协会（ACI）于1990年5月召开的讨论会上提出：高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，且便于浇筑振捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有一定的韧性和体积稳定性等性能的耐久混凝土，铁别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。

1990年，美国著名水泥化学专家提出：高性能混凝土不仅要求高强度，还应具有高耐久性等其他重要性能，例如高体积稳定性（高弹性模量、低干缩率、低徐变和低的温度应变）、高抗渗性和高工作性。

我国著名水泥混凝土专家、中国工程院院士吴中伟教授在总结上述学者的观点的基础上，结合中国实际情况，提出如下高性能混凝土的定义：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的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，针对不同的用途要求。

对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。

二、高性能混凝土的性能高性能混凝土的性能：1、高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗性能力，不一定具有高强度，中、低强度亦可。

2、高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌合物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵型、自密实性能。

3、高性能混凝土的使用寿命要长，对于一些特殊工程的特殊部位，控制结构设计的并不是混凝土的强度，而是耐久性。

能够使混凝土结构安全可靠地工作50-100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

4、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。

超高性能混凝土的力学性能研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有卓越的力学性能和工程特性。

它的研究和应用已经成为混凝土材料领域的热点之一。

本文将从UHPC的定义、组成、力学性能和应用等方面进行详细的研究。

一、UHPC的定义和组成UHPC是一种高度优化的混凝土，其强度和耐久性等性能均超过普通混凝土。

UHPC的主要组成成分包括水泥、粉煤灰、硅灰、硅烷、石英粉、微纤维等。

其中，水泥的种类和掺量对UHPC的性能有着重要的影响。

一般情况下，使用高性能水泥或高强度水泥可以提高UHPC的强度；而适量的掺入粉煤灰可以提高UHPC的耐久性和抗裂性能。

硅灰和硅烷的添加可以提高UHPC的早期强度和耐久性，石英粉的添加可以提高UHPC的致密性和抗渗性能，微纤维的添加可以提高UHPC的韧性和抗裂性能。

二、UHPC的力学性能UHPC的力学性能是其得以广泛应用的重要保证。

UHPC的力学性能主要包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗裂性能等方面。

1. 抗压强度UHPC的抗压强度是其最为突出的性能之一，通常可以达到100MPa以上，甚至可以达到200MPa。

UHPC的高强度主要来自于其高密度和致密性，以及微细颗粒和纤维的掺入。

2. 抗拉强度UHPC的抗拉强度通常可以达到10MPa以上，是普通混凝土的数倍。

这主要是由于微纤维的掺入提高了UHPC的韧性和抗裂性能，从而使其在受到拉力时不易发生破坏。

3. 弹性模量UHPC的弹性模量通常可以达到60-70GPa，是普通混凝土的数倍。

这意味着UHPC具有较高的刚度和稳定性，可以在长期荷载下保持较好的变形性能。

4. 抗裂性能UHPC的抗裂性能是其得以应用于高性能结构中的重要保证。

UHPC的微纤维掺入和致密性提高使其在受到局部荷载时不易发生裂缝，从而提高了结构的整体性能和耐久性。

三、UHPC的应用UHPC的优异性能使其在高性能结构和特殊工程中得到了广泛的应用。

高性能混凝土高性能混凝土是用现代混凝土技术制备的混凝土。

它是相对于普通混凝土而言，因而它不是混凝土的一个品种，而是以广义的动态的可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土的组合。

高性能混凝土的基本条件是有与使用环境相适应的耐久性、工作性、体积稳定性和经济性。

高性能混凝土水化硬化特点：高性能混凝土配制的特点是低水胶比、掺用高效减水剂和矿物细掺料，因而改变了水泥石的亚微观结构，改变了水泥石与骨料间界面结构性质，提高了混凝土的致密性。

高性能混凝土的制备不应该仅是水泥石本身，还应包括骨料的性能，配比的设计，混凝土的搅拌、运输、浇筑、养护以及质量控制，这也是高性能混凝土有别于以强度为主要特征的普通混凝土技术的重要内容。

一、高性能混凝土原材料1．水泥并不是所有水泥都适合配制高性能混凝土，配制高性能混凝土的水泥应该有更高的要求，除水泥的活性外，应考虑其化学成分、细度、粒径分布等的影响。

在选择时应考虑下述原则：（1）宜选用优质硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

无论是在水泥出厂前还是在混凝土制备中掺入的矿物掺合料，都需要比水泥熟料更大的细度和更好的颗粒级配。

（2）宜选用42.5级或更高等级的水泥。

如果所配制的高性能混凝土强度等级不太高，也可以选用32.5级水泥。

（3）应选用C3S含量高、而C3A含量低（少于8%）的水泥。

C3A含量过高，不仅水泥水化速度加快，往往会引起水泥与高效外加剂相互适应的问题，不仅会影响超塑化剂的减水率，更重要的是会造成混凝土拌合物流动度的经时损失增大。

在配制高性能混凝土时，一般不宜选用C3A含量高、细度细的R型水泥。

（4）水泥中的碱含量应与所配制的混凝土的性能要求相匹配。

在含碱活性骨料应用较集中的环境下，应限制水泥的总碱含量（Na2O+0.658K2O）不超过0.6%。

（5）在充分试验的基础上，考虑其他高性能水泥。

2．外加剂用于高性能混凝土的外加剂主要是高效减水剂，其次还有缓凝剂、引气剂、泵送剂等。