周在波

摘 要：混凝土是當(dāng)今世界上使用量最大，應(yīng)用面最廣的建筑材料之一，提高混凝土的性能自然成了混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。本文主要介紹了高強(qiáng)度混凝土的概述，優(yōu)點(diǎn)，并且系統(tǒng)闡述了高強(qiáng)度混凝土在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用與發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度混凝土，概述，優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用與發(fā)展

近年來(lái)，隨著世界上城市迅速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市土地面積的減少，城市中的高層建筑越來(lái)越多，高強(qiáng)度混凝土以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低等優(yōu)良性能，在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。

1 高強(qiáng)度混凝土概述

根據(jù)CECS104：99《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》1.0.2條明確規(guī)定：“高強(qiáng)混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細(xì)礦渣硅灰等礦物摻合料以常規(guī)工藝配制的C50～C80級(jí)混凝土?！痹?0世紀(jì)50年代，高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度是35MPa，60年代是40～50MPa，70年代到今天一直把大于60MPa作為高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。目前強(qiáng)度在100MPa以上的高強(qiáng)混凝土，已經(jīng)有了不少應(yīng)用實(shí)例，甚至已經(jīng)有了200～800MPa的超高強(qiáng)混凝土（RPC），其中200MPa的超高強(qiáng)混凝土已經(jīng)有了運(yùn)用。

2 高強(qiáng)度混凝土的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)混凝土相比高強(qiáng)度混凝土的最大特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，一般為普通強(qiáng)度混疑土的4～6倍，在一般情況下，混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C30提高到C60，對(duì)受壓構(gòu)件可節(jié)省混凝土30-40%；受彎構(gòu)可節(jié)省混凝土10-20%。同等條件下，混凝土強(qiáng)度越高，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、體積會(huì)相對(duì)減少，結(jié)構(gòu)自重減輕，混凝土用量也將成比例減少。結(jié)構(gòu)斷面的減少，不但使建筑物在觀感上給人以舒適的感覺(jué)，而且可增加建筑物的實(shí)際使用面積，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。高強(qiáng)混凝土變形小，構(gòu)件的剛度得以提高，可以大大改善了建筑物的變形性能。除此之外，高強(qiáng)混凝土更加致密大大增加了抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕能力和抗沖擊能力。在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中，高強(qiáng)混凝土由于剛度大變形小，可以施加更大的預(yù)應(yīng)力更早的施加預(yù)應(yīng)力以及減少因徐變而造成的預(yù)應(yīng)力損失。

3 高強(qiáng)度混凝土的配置

高強(qiáng)度混凝土所用的原材料包括混凝土五大基本要素——水、水泥、砂石集料、優(yōu)質(zhì)摻合料及其高效減水劑等等。

1.水泥

優(yōu)先選用42.5或較高強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥。如果具備優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料和高效減水劑（減水效果超過(guò)25%）也可選擇42.5普通硅酸鹽水泥。

2.砂石集料

決定因素包括顆粒形狀，粒徑分布，骨料顆粒的力學(xué)性能，骨料與漿體之間可能影響?zhàn)そY(jié)的化學(xué)性能。礦石集料對(duì)于粗集料來(lái)說(shuō)，在水灰比相同時(shí)，表觀密度大的粗集料混凝土強(qiáng)度高，吸水率低的粗集料混凝土強(qiáng)度高。粗集料是和包裹它的水泥砂漿共同受力的，如何減小混凝土孔隙率使它達(dá)到更加密實(shí)的狀態(tài)才是決定混凝土強(qiáng)度的最關(guān)鍵因素。這里的孔隙包括集料之間的，集料與水泥漿之間的和水泥漿內(nèi)部的。

*細(xì)骨料：細(xì)度模量為2.7------3.0的砂能夠達(dá)到最佳工作性能和抗壓強(qiáng)度，細(xì)骨料中應(yīng)盡量減少云母和泥土的含量。（細(xì)骨料主要對(duì)后期強(qiáng)度有影響）

*粗骨料：宜采用較小粒徑的粗骨料，干凈、粗糙等徑、有棱角、避免平或長(zhǎng)的顆粒。

3.礦物外加劑（摻合料）

利用礦物外加劑與高效減水劑內(nèi)超迭效應(yīng)來(lái)制備高強(qiáng)度混凝土是它與傳統(tǒng)高強(qiáng)度混凝土的基本區(qū)別，在礦物外加劑取代部分水泥的前提下，水泥與高效減水劑的相容性得到改善，高效減水劑含堿所造成的副作用可能轉(zhuǎn)化為有利的堿激發(fā)作用，帶來(lái)正效應(yīng)，當(dāng)然也引發(fā)施工配料過(guò)程復(fù)雜化的問(wèn)題，這可以通過(guò)專用的復(fù)合外加劑或混合水泥來(lái)解決。如果外加劑選擇合適的話，還可以降低混凝土內(nèi)孔隙率，提高混凝土密實(shí)度，增加混凝土強(qiáng)度。常見(jiàn)的外加劑有硅灰、粉媒灰和?；郀t礦渣等。

*?；郀t礦渣：浮于鐵水表面的熔渣，排出時(shí)遇水急冷形成。

可降低標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，減少水化熱，提高抗?jié)B性、抗凍性及其抗硫酸鹽性能并能抑制堿骨料的反應(yīng)。

*粉煤灰：又叫飛灰，是一種顆粒極細(xì)，以致能在空氣中流動(dòng)并被除塵設(shè)備收集得到的粉狀物質(zhì)。

改善新拌混凝土的工作性、降低混凝土的水化熱、提高混凝土抗硫酸鹽性能、提高混凝土抗?jié)B性、抑制堿骨料反應(yīng)。

*硅灰：主要是生產(chǎn)硅和硅鈣制材料產(chǎn)生的副產(chǎn)品。

改善粘聚性和保水性，提供混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕能力，制堿骨料的反應(yīng)。

4.高效減水劑：高效減水劑是配制高強(qiáng)度混凝土所必不可少的一種外加劑。配制高強(qiáng)度混凝土應(yīng)選用非引氣高效減水劑，使坍落度損失速度減慢，這是高強(qiáng)混凝土制備中的一個(gè)特殊性質(zhì)。應(yīng)用最多的是聚羧酸。

聚羧酸摻量低，減水率高，拌合物流動(dòng)性好，坍落度損失抵，混凝土收縮低，體積穩(wěn)定性好，不使用甲醛對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

5.配合比設(shè)計(jì)

首先，配置混凝土?xí)r水泥用量一般為400～450kg/m?，80MPa的混凝土可為500kg/m?，更高強(qiáng)度時(shí)不能超過(guò)550kg/m?。應(yīng)該通過(guò)外加礦物混合料來(lái)控制和降低水泥用量。高強(qiáng)混凝土必須采用優(yōu)質(zhì)水泥。水膠比控制在0.25～0.35之間。單位用水量一般在165------195kg/m?之間，不同粗骨料最大粒徑和坍落度要求不同。

4 高強(qiáng)度混凝土的應(yīng)用

1、國(guó)外高層建筑

1989年建于美國(guó)芝加哥的311SouthWackerTower是又一棟著名的用高強(qiáng)混凝土建造的高層建筑，其底部13層柱的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度相當(dāng)于C95，樓板也用C60～C70的高強(qiáng)混凝土。

2、國(guó)內(nèi)高層建筑

國(guó)內(nèi)高強(qiáng)高性能混凝土在高層建筑中的應(yīng)用，遼寧省走在前面。從1988年建成我國(guó)第一棟采用高強(qiáng)混凝土的房屋建筑———遼寧省工業(yè)技術(shù)發(fā)展交流館（底部12層柱用C60高強(qiáng)混凝土）以后的短短四五年內(nèi)，遼寧省在高層建筑中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的就已超過(guò)100棟。1990年廣州國(guó)際大廈在其200m高的屋頂直升飛機(jī)坪中采用C60的泵送混凝土。北京城建集團(tuán)混凝土公司也于1995年在北京靜安中心大廈的底下3層柱中采用了C80的商品混凝土。

5 高強(qiáng)混凝土的展望

高強(qiáng)混凝土以其較高的強(qiáng)度，能夠減少建筑物的橫斷面積，增加建筑的使用空間，同時(shí)它的致密性能增加建筑抗侵蝕能力。由此可見(jiàn)，高強(qiáng)混凝土在最近幾年內(nèi)不管是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外都將得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊嘉震，2002年，國(guó)外高強(qiáng)度混凝土研制概況，東北健筑制品設(shè)計(jì)研究中心；

[2]侯貫澤，劉樹(shù)堂，2009年6月，高強(qiáng)混凝土的研究與應(yīng)用綜述，建筑材料及應(yīng)用，第35卷第18期；

[3]裘熾昌，2000年，高強(qiáng)度混凝土與高性能混凝土，浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，第1期；

[4]阮靜，葉見(jiàn)曙，謝發(fā)祥，王鍵，2001年5月，高強(qiáng)度混凝土水化熱的研究，東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），第31卷第3期。