高强高性能混凝土的特点

高强混凝土的概念随着时代的进步、混凝土技术水平的发展以及人们对混凝土强度期望值的提高而变化。20世纪50年代，强度达到35MPa以上的混凝土就被认为是高强混凝土，到60年代以后，40～50MPa的混凝土被认为是高强混凝土。到1980年以后，世界各国纷纷开发、应用高强、高性能混凝土，因不同国别、不同地区开发的侧重点不同，对高强混凝土的强度标准也不尽相同，例如在北美地区，将60MPa以上强度的混凝土作为高强混凝土。1990年在美国混凝土协会（ACI）制定的《高强混凝土的搅拌、配比与浇注指南》中把高强混凝土定义为强度为6000lb/in2（磅/平方英寸）（即41MPa）以上的混凝土。中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会制定的《高强混凝土结构设计施工指南》（CECS98）中将强度等级大于等于C50的混凝土称为高强混凝土。

在长期使用过程中，人们逐渐认识到，混凝土结构物的寿命以及安全性，不仅仅取决于其强度，还与其耐久性密切相关。而混凝土的强度和耐久性又在很大程度上受新拌混凝土工作性的影响。因此，人们更加注重开发工作性好、易于施工、体积稳定性好的混凝土。尤其是在20世纪70年代后半期，高效减水剂、超塑化剂的开发成功，为改善混凝土的工作性提供了必要条件。借助于高效减水剂，可以大幅度减少混凝土用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度；掺入矿物掺合料，既能改善混凝土的工作性，又能减少孔隙率，使混凝土更加密实、均匀。这种混凝土不仅强度高，而且在许多方面具有优良的性能，例如抗渗性非常强，侵蚀性液体或气体不容易进入内部，所以抗腐蚀性强，具有优良的耐久性。由于使用了高效减水剂，混凝土拌合物具有较大的流动性，有些可以不需振捣、具有自密实能力。这种混凝土无论从强度方面，还是施工效率方面都比传统的混凝土具有较大的进展，因此被命名为高性能混凝土（High Performance Concrete简写为HPC）。到80年代末期，世界各地高强、高性能混凝土的开发研究和应用已经蓬勃兴起。

1990年在美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）召开的一次讨论会上，各国研究者基本统一认识，将高性能混凝土定义为：具有较高的强度，易于浇注、捣实而不离析，具有高超的、能长期保持的力学性能，体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长。

高强、高性能混凝土主要应用于高层、大跨度、巨型和重载，以及在恶劣环境条件下工作的结构物。对高层建筑而言，混凝土强度越高，意味着可缩小构件截面，减轻自重。以柱子为例，C60混凝土柱截面若为700mm×700mm，采用C120的混凝土只需400mm×400mm就可以了，截面可减少68％；混凝土抗压强度从41MPa增加到83MPa时，工程截面跨度可增加30％等等。可见采用高性能混凝土，对于节省材料，增加净空效果显著。(www.xing528.com)

在桥梁结构中采用高强、高性能混凝土具有更大的潜力。高强混凝土能有效地降低桥梁构件的自重（大跨度桥梁中，自重可占总荷载的60％）和提高结构刚度，有利于增大桥跨，减小桥墩，或者缩小结构的截面高度，增加桥下净空。更为重要的还在于增加桥梁的使用寿命，降低平时的维修费用及重建费用。对于许多基础工程而言，高性能混凝土的耐久性比它的强度具有更重要的意义。在城市桥梁，道路等市政设施以及受侵蚀物质作用的车库、储罐、海港工程建筑物中，高强、高性能混凝土也有着广阔的应用前景。

自从1824年波特兰水泥问世以来，混凝土已经使用170多年了，许多发达国家几十年以前建造的混凝土结构物已经迎来了老龄期，这些结构物由于耐久性不足而失效的例子屡见不鲜，需投入巨额资金进行修补或更新。当前国际上普遍认为，采用高性能混凝土更新旧混凝土具有显著的技术经济效益。世界上最高的加拿大多伦多电视塔、最高建筑物马来西亚吉隆坡的佩重纳斯大厦、世界上最大跨度的桥梁，日本明石海峡大桥的主塔底座，以及中国上海的东方明珠电视塔、金茂大厦等大型建筑物都采用了高性能混凝土。由于高性能混凝土的种种优越性，未来必将取代普通混凝土，成为新世纪的主要结构材料。