高性能混凝土的研究现状及其发展趋势
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高性能混凝土的研究现状及其发展趋势范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
中图分类号：TU37文献标识码： A
引言
高性能混凝土[High Performance Concrete(HPC)]的研究是当今土木工程界最热门的课题之一。高性能混凝土是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标。区别于传统混凝土，高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，今后混凝土技术的发展方向。
2高性能混凝土产生的背景
自1824年发明波特兰水泥至今，混凝土已经历了近200年的使用过程。虽然传统的混凝土已有近200年的历史，也经历了几次大的飞跃，但今天却面临着前所未有的严峻挑战。随着现代科学技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。进入20世纪70年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建的桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。
因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料，必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。
3高性能混凝土的定义与特性
对高性能混凝土的定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。一些美国学者更强调高强度和尺寸稳定性(北美型)，欧洲学者更注重耐久性(欧洲型)，而日本学者偏重于高工作性(日本型)。
1998年美国ACI发表了一个定义为：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护方法，未必总能大量地生产出这种混凝土”。欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会则将高性能混凝土定义为水胶比低于0.40的混凝土。
综上所述，笔者认为：根据不同工程的需要及根据原材料和工程环境特点的不同，高性能混凝土应具有不同的含义和性能指标要求，概况起来可包括以下几方面：
1) 具有良好的和易性，无离析、泌水；具有大流动性、自密性，坍落度损失小。
2) 凝结时间和水化放热可调控，水化过程中体积稳定性好，原始缺陷少。
3) 强度发展快而稳定，早期强度高，后期强度不下降度或持续增长。
4) 初裂强度、极限强度高，弹性模量可适应不同工程的需要。
5) 高韧性，高阻裂，裂纹具有一定的自愈能力。
6) 耐久性好，抗腐蚀性强，可适应各种恶劣的使用环境和荷载条件。
7) 具有实际工程所需的其它性能，如：吸音，隔热，吸潮，抗渗，耐火，减震，微膨胀，自应力等。
8) 对原料的适应性强，原料来源广泛，易于获得，可利用工业废料，无污染等。
4高性能混凝土的研究现状
4.1高性能混凝土国外研究现状
针对混凝土的过早劣化，发达国家在20世纪80年代中期掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的高潮，并得到了各国政府的重视。
1994年，美国联邦政府16个机构联合提出了一个在基础设施工程建设中应用高性能混凝土的建议，计划在10年内投资2亿美元进行研究和开发。美国国家自然科学基金(NSF)、美国国家标准与技术研究所(NIST)、美国联邦公路管理局(FHWA)以及一些州政府的运输部和美国工程兵等机构，都一直投入大量经费，资助高强、高性能混凝土的研究，NSF以每年200万美元的经费，定期资助以西北大学为首的水泥基复合材料联合研究中心对高性能混凝土的研究。德国、瑞典、挪威等国家在发展高性能混凝土上也有很大投入，挪威是较早对高强高性能混凝土开展研究的国家之一，至今已建造了20多个混凝土海洋采油平台，挪威皇家科技学院的科学与工业研究基金(SINTEF)持续资助高性能混凝土的研究。
4.2高性能混凝土国内研究现状
自从20世纪90年代初清华大学向国内介绍高性能混凝土以来，高性能混凝土的研究与应用在我国得到了空前的重视。1993年国家自然科学基金会、建设部、铁道部和国家建材局联合资助了重点科研项目《高强与高性能混凝土材料的结构力学性态研究》，随后许多省、市科委和建委也资助了高强、高性能混凝土方面的研究课题。1999年中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会(HSCC)编写了《高强混凝土结构设计与施工技术规程》(中国工程建设协会标准CECS 104：99)。我国“九五”重点科技攻关项目《重点工程混凝土安全性研究》，由中国建筑材料科学研究院牵头，跨部门、跨行业地协作攻关，取得了许多重大成果。四航局主持制定的《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ275―2000)中，规定用于海港工程的高性能混凝土，磨细矿渣的掺量可达到50％～80％，同时要求水胶比≤0.35，坍落度≥120 mm，强度等级≥C45，这也是我国首个对高性能混凝土技术要求进行具体规定的规范。中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，并编写了《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(中国土木工程学会标准CCES 01―2004)。
5高性能混凝土的发展方向
高性能混凝土是以耐久性作为主要控制指标，并能满足工程建设中的某些特殊要求。从近几年来高性能混凝土的应用，可以看到高性能混凝土今后的发展方向。
(1) 自密实高强高性能混凝土:自密实混凝土即拌合物不离析而流动性很高，在不振捣或稍振捣的情况下能密实地充满模型，不产生蜂窝，空洞等质量缺陷而且耐久的混凝土。这种混凝土虽然比相同强度等级的普通混凝土材料费用略高，但由于节省动力和劳力并解决噪音扰民问题，其综合效益是显著的，自密实混凝土的配制关键是满足良好的流动性能要求，其不仅有高流动性，而且应能顺利通过钢筋间隙和狭小模板空间，填充模板的各个角落，即尚需具有高的抗堵塞能力和充填性。
(2) 清水混凝土技术:城市的基础设施和大型公共建筑要求混凝土不仅具有结构的功能，同时还应有装饰的功能。采用清水混凝土不仅提高了混凝土外观质量，而且大大节约了装饰费用，并给人以自然清纯，古朴凝重的质感。清水混凝土的关键技术涉及清水混凝土的制备和施工工艺两个方面。在清水混凝土制备方面，保持清水混凝土的色泽一致和拌和物的工作性与粘聚性，不允许出现混凝土的分层、离析和表面气泡是关键。
(3) 轻集料混凝土技术:轻质、高强、耐久是混凝土技术发展的方向，发展轻集料混凝土是减轻结构自重，是混凝土向轻质、高强方面发展的主要途径，在国外，早在七十多年前就开始研究与应用轻集料混凝土，我国的科研机构对轻集料混凝土的性能，工程应用等进行了系统的试验研究，也编制出一系列的标准，为轻集料混凝土的工程应用创造了条件，但是，我国的轻集料混凝土无论在品种、数量及其应用范围上与国外相比都有较大的差距。
(4) “绿色混凝土”技术:二十世纪水泥混凝土为人类文明与进步作出了卓越的贡献，同时也损坏了环境，给人类带来了危害。二十一世纪，我们有可能利用现代高科技手段，是混凝土高性能化，应用工业废料，降低水泥熟料用量，并回收利用粗骨料，使混凝土走上“绿色道路”。
参考文献
[1]吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社
[2]冯乃谦,邢锋.高性能混凝土技术[M].北京：原子能出版社
[3]冯乃谦.高性能混凝土结构[M].北京:机械工业出版社
[4]廉慧珍. 对“高性能混凝土”十年来推广应用的反思[J].混凝土
[5]赵财军.高性能混凝土的研究与发展现状[J].四川建材