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【摘 要】高性能砼具有优异耐久性，具有高强度、高渗透性、高工作性能与体积稳定性等特点。配制高性能砼的技术路线并不十分复杂，但它要求的综合技术指标却不容易达到。在设计中必须在满足了砼高耐久性、高体积稳定性和足够的强度韵同时保持良好的工作性。高性能砼要求在较低的水灰比以及较低的胶结材料含量下具有高流动性和抗离析性。
【关键词】高性能砼；外加剂；砼实验分析
高性能混凝土（High performance concrete，简称HPC）是一种新型高技术砼，是在大幅度提高普通砼性能的基础上采用现代砼技术制作的砼。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能砼在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。
一、高性能混凝土的技术路线
高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的，但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广乏，高性能混凝土的发展一般可分为三个阶段：
（1）振动加压成型的的高强混凝土——工艺创新
在高效减水剂问世以前，为获得高强混凝土，一般采用降低W/C（水灰比），强力振动加压成型。即将机械压力加到混凝土上，挤出混凝土中的空气和剩余水分，减少孔隙率。但该工艺不适合现场施工，难以推广，只在混凝土预制板、预制桩的生产，广泛采用，并与蒸压养护共同使用。
（2）掺高效减水剂配置高效混凝土——第五组分创新
20世纪50年代末期出现高效减水剂是高强混凝土进入一个新的发展阶段。代表性的有萘系、三聚氰胺系和改性木钙系高效减水剂，这三个系类均是目前普遍使用的高效减水剂。
采用普通工艺，掺加高效减水剂，降低水灰比，可获得高流动性，抗压强度为60～100MPa的高强混凝土，是高强混凝土获得广泛的发展和应用。但是，仅用高效减水剂配制的混凝土，具有坍落度损失较大的问题。
（3）采用矿物外加剂配制高性能混凝土——第六组分创新
20世纪80年代矿物外加剂异军突起，发展成为高性能混凝土的第六组分，它与第五组分相得益彰，成为高性能混凝土不可缺少的部分。目前，配制高性能混凝土的技术路线主要是在混凝土中同时掺入高效减水剂和矿物外加剂。
配制高性能混凝土的矿物外加剂，是具有高比表面积的微粉辅助胶凝材料。例如：硅灰、细磨矿渣微粉、超细粉煤灰等，它是利用微粉填隙作用形成细观的紧密体系，并且改善界面结构，提高界面粘结强度。
二、高性能混凝土的特点
1.自密实性
高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。
2.体积稳定性
高性能混凝土的体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天龄期的干缩值低于0.04%。
3.强度
高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。目前，28d平均强度介于100～120 MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。
4.水化热
由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。
5.收缩和徐变
高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度，仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。
6.耐久性
高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ渗透率，明显低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。
三、外加剂实验分析及使用注意事项
高性能砼为了确保其流动性，必须掺人高效减水剂，选择适宜低水灰比特性的水泥，包括细度及粒子的组成及加水后的早期水化。水泥粒子群的比表面积、粒子形状、密度及粒子之间的级配等，对浆体的流动性影响很大，比表面积小，粒子形状接近球状，比重大，填充性越大，流动性也大，优化这些因子，可以获得最适宜的流动性。水泥中的铝酸三钙的量越少，流动性的经时降低越小，采用高性能减水剂能够较大抑制坍落度损失问题。在低水灰比下，即使水泥的水化量少，但水泥石却能获得高密实度与高强度，水灰比越低，砼的粘性越大。这也与减水剂的品种有关。此外，搅拌的难易也与矿物质掺合料的种类、掺量及有无掺合料，以及减水剂的品种关系很大，大体上是达到相同稠度时，减水剂用量多者，粘性大，不易搅拌。高性能砼不但要选择质量稳定的水泥，还必须注意与减水剂的相容性问题。相容性的好坏主要表现在掺量与工作性关系，相容性好的减水剂与水泥在较小的掺量时就有较好的流动性，并且流动性随时间的变化减水剂相容性越好，由于高效减水剂的选择性吸附，高效减水剂首先被C3A吸附，而C3A的水化速度最快 ，大量减水剂成分被C3A消耗掉而失去了对水泥中主要成分S3C、C2S的分散作用，因此坍落度迅速变小。木一种外加剂不是对任何水泥都有相同的效果，在配制高性能砼时必须选大水泥厂，稳定性较好的水泥，选择C3A含量<3%，C4AF含量 <7 %的水泥 ，确定某种水泥后，必须首先通过试验确定适合的外加剂。石膏作为调凝剂加入水泥中，当C3A含量不高时对石膏影响不大 ，当 C3A含量大于3%时影响较为明显。低水胶比时由于溶解硫酸盐产生困—离子的水分少，而需要控制的C3A量又大 ，相对而言 ，有较多的C3A很快水化，高效减水剂分子上的磺酸基团就会与C3A结合，使液相高效减水剂含量减少，逐渐失去对水泥的分散作用，加速其工作度的损失。二水石膏加入水泥中做调凝剂对水泥的适应性要好些，有些水泥厂常粉磨未经充分冷却的熟料，以及有些磨机由于冷却设施不完善致使磨机内温度过高，大量二水石膏分解为半水石膏。这些半水石膏在水泥加水搅拌时又迅速生成二水石膏结晶，而造成了坍落度损失，严重时甚至产生假凝。水泥含碱量对水泥與高效减水剂的相容性也有着重要影响，含碱量越低，水泥与减水剂的相容性越好。含碱量高时将缩短水泥的凝结时间，降低砼的流动度。含碱量高的水泥对活性骨料容易导致碱—骨料反应，对砼的耐久性有一定的影响。减水剂之间的相容性也是不可忽视的问题，粉状外加剂之间复合的相容性较好，因为它们只有在与集料经水拌合后，才各自发挥其独特的作用。而液体减水剂则应考虑在二者制成的复合溶液中是否有可能产生化学反应而影响复合减水剂的质量和均匀性。
四、结语
在砼技术的发展中不难看出，从普通砼到钢筋砼、预应力钢筋砼，使用各种外加剂无一不是以坚固耐用为目的。然而国内外的工程实践均证明了砼并不总是耐久的。许多发达国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，这些设施又往往是重要的生命线工程。而维修或更新不但耗资费时，并且妨碍了正常的生活秩序。
参考文献：
[1] 刘智， 张东，戴连鹏， 等.晶核在高性能混凝土中作用机理的试验研究[J].混凝土，2004，12.
[2] 万超，曾志兴.基于耐久性的高性能混凝土配合比设计方法[J].建筑科学，2009，5.
[3] 王珍，张泽江，祝杰.掺防腐剂C35高性能混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2010，3.
[4] 曹红葵，曹世晖.关于高性能混凝土搅拌理论的研究[J].混凝土，2006，5.
【关键词】高性能砼；外加剂；砼实验分析
高性能混凝土（High performance concrete，简称HPC）是一种新型高技术砼，是在大幅度提高普通砼性能的基础上采用现代砼技术制作的砼。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能砼在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。
一、高性能混凝土的技术路线
高性能混凝土是由高强混凝土发展而来的，但高性能混凝土对混凝土技术性能的要求比高强混凝土更多、更广乏，高性能混凝土的发展一般可分为三个阶段：
（1）振动加压成型的的高强混凝土——工艺创新
在高效减水剂问世以前，为获得高强混凝土，一般采用降低W/C（水灰比），强力振动加压成型。即将机械压力加到混凝土上，挤出混凝土中的空气和剩余水分，减少孔隙率。但该工艺不适合现场施工，难以推广，只在混凝土预制板、预制桩的生产，广泛采用，并与蒸压养护共同使用。
（2）掺高效减水剂配置高效混凝土——第五组分创新
20世纪50年代末期出现高效减水剂是高强混凝土进入一个新的发展阶段。代表性的有萘系、三聚氰胺系和改性木钙系高效减水剂，这三个系类均是目前普遍使用的高效减水剂。
采用普通工艺，掺加高效减水剂，降低水灰比，可获得高流动性，抗压强度为60～100MPa的高强混凝土，是高强混凝土获得广泛的发展和应用。但是，仅用高效减水剂配制的混凝土，具有坍落度损失较大的问题。
（3）采用矿物外加剂配制高性能混凝土——第六组分创新
20世纪80年代矿物外加剂异军突起，发展成为高性能混凝土的第六组分，它与第五组分相得益彰，成为高性能混凝土不可缺少的部分。目前，配制高性能混凝土的技术路线主要是在混凝土中同时掺入高效减水剂和矿物外加剂。
配制高性能混凝土的矿物外加剂，是具有高比表面积的微粉辅助胶凝材料。例如：硅灰、细磨矿渣微粉、超细粉煤灰等，它是利用微粉填隙作用形成细观的紧密体系，并且改善界面结构，提高界面粘结强度。
二、高性能混凝土的特点
1.自密实性
高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。
2.体积稳定性
高性能混凝土的体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天龄期的干缩值低于0.04%。
3.强度
高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。目前，28d平均强度介于100～120 MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。
4.水化热
由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。
5.收缩和徐变
高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度，仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。
6.耐久性
高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ渗透率，明显低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。
三、外加剂实验分析及使用注意事项
高性能砼为了确保其流动性，必须掺人高效减水剂，选择适宜低水灰比特性的水泥，包括细度及粒子的组成及加水后的早期水化。水泥粒子群的比表面积、粒子形状、密度及粒子之间的级配等，对浆体的流动性影响很大，比表面积小，粒子形状接近球状，比重大，填充性越大，流动性也大，优化这些因子，可以获得最适宜的流动性。水泥中的铝酸三钙的量越少，流动性的经时降低越小，采用高性能减水剂能够较大抑制坍落度损失问题。在低水灰比下，即使水泥的水化量少，但水泥石却能获得高密实度与高强度，水灰比越低，砼的粘性越大。这也与减水剂的品种有关。此外，搅拌的难易也与矿物质掺合料的种类、掺量及有无掺合料，以及减水剂的品种关系很大，大体上是达到相同稠度时，减水剂用量多者，粘性大，不易搅拌。高性能砼不但要选择质量稳定的水泥，还必须注意与减水剂的相容性问题。相容性的好坏主要表现在掺量与工作性关系，相容性好的减水剂与水泥在较小的掺量时就有较好的流动性，并且流动性随时间的变化减水剂相容性越好，由于高效减水剂的选择性吸附，高效减水剂首先被C3A吸附，而C3A的水化速度最快 ，大量减水剂成分被C3A消耗掉而失去了对水泥中主要成分S3C、C2S的分散作用，因此坍落度迅速变小。木一种外加剂不是对任何水泥都有相同的效果，在配制高性能砼时必须选大水泥厂，稳定性较好的水泥，选择C3A含量<3%，C4AF含量 <7 %的水泥 ，确定某种水泥后，必须首先通过试验确定适合的外加剂。石膏作为调凝剂加入水泥中，当C3A含量不高时对石膏影响不大 ，当 C3A含量大于3%时影响较为明显。低水胶比时由于溶解硫酸盐产生困—离子的水分少，而需要控制的C3A量又大 ，相对而言 ，有较多的C3A很快水化，高效减水剂分子上的磺酸基团就会与C3A结合，使液相高效减水剂含量减少，逐渐失去对水泥的分散作用，加速其工作度的损失。二水石膏加入水泥中做调凝剂对水泥的适应性要好些，有些水泥厂常粉磨未经充分冷却的熟料，以及有些磨机由于冷却设施不完善致使磨机内温度过高，大量二水石膏分解为半水石膏。这些半水石膏在水泥加水搅拌时又迅速生成二水石膏结晶，而造成了坍落度损失，严重时甚至产生假凝。水泥含碱量对水泥與高效减水剂的相容性也有着重要影响，含碱量越低，水泥与减水剂的相容性越好。含碱量高时将缩短水泥的凝结时间，降低砼的流动度。含碱量高的水泥对活性骨料容易导致碱—骨料反应，对砼的耐久性有一定的影响。减水剂之间的相容性也是不可忽视的问题，粉状外加剂之间复合的相容性较好，因为它们只有在与集料经水拌合后，才各自发挥其独特的作用。而液体减水剂则应考虑在二者制成的复合溶液中是否有可能产生化学反应而影响复合减水剂的质量和均匀性。
四、结语
在砼技术的发展中不难看出，从普通砼到钢筋砼、预应力钢筋砼，使用各种外加剂无一不是以坚固耐用为目的。然而国内外的工程实践均证明了砼并不总是耐久的。许多发达国家当初修建的一些基础设施工程已进入老化期，这些设施又往往是重要的生命线工程。而维修或更新不但耗资费时，并且妨碍了正常的生活秩序。
参考文献：
[1] 刘智， 张东，戴连鹏， 等.晶核在高性能混凝土中作用机理的试验研究[J].混凝土，2004，12.
[2] 万超，曾志兴.基于耐久性的高性能混凝土配合比设计方法[J].建筑科学，2009，5.
[3] 王珍，张泽江，祝杰.掺防腐剂C35高性能混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2010，3.
[4] 曹红葵，曹世晖.关于高性能混凝土搅拌理论的研究[J].混凝土，2006，5.