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摘要：高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性和高强度等特性，用高性能混凝土来替代传统的混凝土应用在工程建筑中，特别是一些特殊的建筑结构，可以发挥巨大的经济效益。高性能混凝土目前已被普遍推广和采用，尤其是在高层建筑、大跨度桥梁工程建设、漂浮结构以及海上平台等工程中，不仅发挥出了它独特的优势，而且保证了工程使用质量、节约工程成本，为以后混凝土施工技术提供了新的发展方向。
关键词：高性能；水泥混凝土；配合性能；试验检测
1高性能混凝土的配合比设计特点
对高性能混凝土的配合比设计应该满足高耐久性，高强度，良好工作性及稳定性等要求，与传统的混凝土制作方法相比，这种新型的高性能混凝土的配合比设计主要有以下特点：（1）原材料上，水泥应选用品质稳定，强度等级不低于42.5的优质的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；（2）级配良好的优质集料。粗集料选用两级配或多级配的质地均匀坚硬，粒型良好，级配合理的碎石，其最大粒径不宜超过25mm，压碎值不超过18%，针片状不超过7%；砂宜选用细度模数较大的中砂，其泥块含量不应超过0.5%。
2原材料的质量控制及技术要求
2.1原材料
（1）水泥材料。水泥是混凝土的主要材料，混凝土的强度以及工作性能是由水泥砂浆的凝结程度以及硬化情况而决定的。水泥一旦遭受腐蚀对混凝土的性能会造成很大的影响。通过研究表明，水泥的种类不同其矿物质的组成成分不同，所以对腐蚀性介质的耐蚀性会存在一定差异。因此，选择合适的水泥种类对工程质量与节约成本有重要意义。水泥的物理力学性能见表1
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表1水泥的物理力学性能
（2）粗、细集料。混凝土中使用到的粗、细集料应该重视它们的密度，对它们的吸水率以及杂质含量要做好严格的检验和控制，以保证材质状况满足施工要求。我国地大物博、幅员辽阔，集料种类也多种多样，在很多地区都发现过活性集料。专家将这些活性集料共分两种，一种是以碱－硅酸反应（ASＲ）为主的活性集料，另一种是以碱－碳酸盐反应（ACＲ）为主的活性集料。在实际的施工中，要对活性集料进行严格的控制。细集料：中砂，表观密度2605kg/m3，堆积密度1495kg/m3，空隙率42.6%，颗粒级配Ⅱ区，细度模数2.67，含泥量0.2%；粗集料：表观密度2640kg/m3，堆积密度1420kg/m3，空隙率46%，颗粒级配5～25连续级配，针片状含量7.8%，压碎值5.9%，含泥量1.0%（3）混合材。在混凝土中掺入适量的粉煤灰和磨细矿渣等混合材，粉煤灰的微集料效应增进了水泥基材水花前后的致密性，同时细化和改善了砼的可以改善混凝土的孔结构，减少水泥水份产生的微裂缝。磨细矿渣粉加入对因粉煤灰的掺入造成混凝土早期强度低的不足进行补偿。其性能见表2。
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表2混合材性能
（4）外加剂。配置高性能混凝土，为了提高混凝土密实性以及混凝土结构的耐久性可以加入一定量的外加剂。依据以往的实践经验证明，高性能混凝土的制作加入一定量的外加剂，可以在一定程度上提高混凝土结构的耐久性能。但是外加剂的化学成分中含有一定的氯盐，氯盐对混凝土结构中的钢筋会造成一定的影响，比如，使钢筋出现脱钝现象，对建筑结构的质量带来隐患。所以，对外加剂进行使用时一定要对氯盐的含量进行严格的检测，选择减水率高，坍落度损失小，一定的含气量，与水泥有良好的相容性、质量稳定的外加剂。同时要做相关实验。本文选用山西凯迪建材有限公司生产的KDSP－1聚羧酸系高性能减水剂及由厦门宏发先科化工建材有限公司生产的HPCA－600聚羧酸系高性能减水剂。（5）拌合及养护用水。为了提高混凝土的强度应该对混凝土拌合及养护用水进行严格的检测和控制，水灰比例在一定程度影响混凝土强度值。所以，要对拌合水的杂质情况进行检测，以免影响砂浆，以免对混凝土的耐久性造成不利影响。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，不仅对水泥石产生腐蚀影响，而且对钢筋也会造成腐蚀影响。因此，在容易腐蚀的环境中，混凝土不能采用海水来拌制和养护。
2.2混凝土配合比的配制
根据高性能混凝土配合比设计原则，初步选定C50高性能混凝土配合比见表3，不同的外加剂在同一种外掺料及外掺料各半的情况下C50高性能混凝土的性能和力学性能见表4。
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表3C50高性能混凝土的配合比
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表4C50高性能混凝土不同材料的混凝土的性能和力学性能
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从表4可以看出根据结果分析，选择外掺掺合料为粉煤灰和矿渣配合比为基准配合比进行进一步研究。
3高性能混凝土的作用机理
在一般情况下，混凝土中的水泥在水解时会产生氢氧化钙饱和溶液，其碱度非常高，pH值可以达到12以上。也可以理解为由于酸性气体与混凝土中氢氧化钙发生化学反应的结果，它会沿着混凝土中的空隙或裂缝，从外部逐渐向内部渗透，与内部的氢氧化钙溶液产生中和反应，降低了氢氧化钙的浓度。空气中的二氧化碳属于酸性气体，它与混凝土中氢氧化钙作用（也叫碳化作用），其反应式1如下：
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在这个公式中我们可以看到，生成的碳酸钙属于微溶化合物，它的pH值为9，远远小于保持钝化状态下的数值（所要求大于11.5）。其它酸性气体如SO2、H2S、HC1、NO2也可以与混凝土中氢氧化钙产生中性反应。
3.1实际应用
某工程中的一座高等级的公路桥，上部结构设计为现浇C50混凝土箱梁。采用泵送施工，要求混凝土坍落度经时损失小；每次施工混凝土数量大约550立方米，浇注时间需要大于12小时；工期紧张，要求7天张拉，且张拉有抗压强度和弹性模量双控指标；水泥供应紧张且涨价厉害，要求尽量减少水泥用量。基于以上情况，该工程采用高性能混凝土进行梁片施工，水泥用量减少到302公斤，粉煤灰掺量达到胶凝材料的15%，矿渣微粉的掺量达到胶凝材料的20%，而用水量减少到152公斤，获得了丰厚回报。
3.2混凝土抗裂性试验（圆环约束试件法）
浇注混凝土开裂环及两个7.5cm×7.5cm×30cm的长方体试块（用于测混凝土的自由收缩），一天后拆去开裂环外模，将试件连同底板和模具内环一起移入养护室或置于温度20±1℃，湿度为95%的环境中。对试件的顶面和外侧面进行定时观察，是否出现开裂情况。一般情况下，试件侧面裂缝宽度越小，说明开裂出现的时间越晚，混凝土的抗裂性能越好。
3.3混凝土电通量及氯离子扩散系数试验
（1）电量法试验。首先按照设计要求进行配合比成型，制成规格为Φ100mm×200mm的圆柱体试件，然后进行养护，时间控制在28天，在侧面涂上环氧，等到固化以后，切割成3块Φ100mm×50mm的小试块。对小试块要进行测试，首先把小试块放入1000ml烧杯中，通过真空干燥器开启真空泵，使真空干燥器内真空度达到0.098MPa，保持真空度状态大约3小时后向烧杯中倒入一定量的蒸馏水，使试块浸泡1小时以后恢复常压，拿出在水中浸泡18小时。然后把试块取出，密封以后安装在测试装置中，一端连接阳极电解质（3%浓度的Nacl溶液），接通直流电源的负极，另一端连接阴极电解质（1.5%浓度的NaOH溶液）接通直流电源的正极，保持通电6小时，对电量进行测量。
4结语
可充分发挥高性能混凝土的潜能。提高混凝土耐久性是实现混凝土高性能化的关键，也是实现社会可持续发展的要求。高性能混凝土是可持续发展的混凝土，是“绿色混凝土”，值得大力提倡，因为它是种双赢的混凝土。
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