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【摘 要】高性能混凝土扮演高质主体分子的角色显得越来越重要。由于混凝土的组成配比决定了它的高性能，因此不同高性能混凝土在实际施工中仍有适用性问题。经济选用最适合的高性能混凝土是建筑施工单位面临的一个难点。以此为依据来科学选择设计和施工要求的高性能混凝土，从而达到经济选用优质建筑原料的目的。
【关键词】高强高性能混凝土；原材料
1高性能混凝土高性能混凝土在国外有很多定义。
就国内而言，吴中伟院士定义的较为系统：高性能混凝土是以耐久性为核心指标，针对不同的施工要求，兼顾工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性的一种高新技术型混凝土。其设计原理是利用不同原材料的水胶比对混凝土产生作用的效果不同来控制混凝土的综合性质。
2高性能混凝土构成高性能混凝土主要由水泥、集料、矿物外加剂和化学外加剂等四类原材料构成。
其中集料又称骨料，分为粗集（骨）料和细集（骨）料；矿物外加剂主要有磨细矿渣、硅灰、粉煤灰和天然沸石粉四种；化学外加剂包含了高效减水剂（按其组成又分为萘系、胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族和聚羧酸系高效减水剂）、泵送剂、缓凝剂、引气剂四类。对不同的水泥、集料、外加剂进行性能试验，可以测定混凝土强度的发展变化和对高强度混凝土各种性能的影响。
3.原材料性质及配比
3.1试验用原材料性质
试验用水泥为海螺牌42.5号普通硅酸盐水泥。28d抗折度为8.5MPa，抗压强度为50.0Mpa；粗集料选用1cm～3cm的连续级配石灰岩碎石，其中1cm～3cm粒径的比率占60%，1cm～2cm粒径占40%；细集料采用细度模数为2.80的中砂；减水剂选用上海华联外加剂厂产FDN萘系高效减水剂，推荐掺量0.6%～1.5%；粉煤灰选用I级干排灰，硅粉选用干排硅灰。原材料的其他技术指标均符合JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范中关于粗集料的技术要求。
3.2试验配比
通过国内外经验调研和砂浆比选试验，确定了在C？？40？普通混凝土中三掺高效减水剂、粉煤灰和硅粉以达到高性能化的配比优化原则，将粉煤灰和硅粉的比率定为7∶3。改性混凝土与普通混凝土的配比如表1所示，通过调整减水剂掺量和水灰比，将混凝土的坍落度控制在4cm～6cm。由于使用粉煤灰活性较高，采用等量取代方法。
3.3试验方法
鉴于福建地区的使用现状，考察混凝土的强度、模量、塑性开裂和耐磨性性能，塑性开裂试验参考《棍凝土结构耐久性设计与施工指南》中推荐的混凝土早期抗裂性试验设计和评价方法（平板法）执行，其他参照JTJ053-94公路工程水泥混凝土试验规程。
4.对高性能混凝土原材料试验方法的分析进行试验的目的在于从原材料的物理特性、化学特性和力学性质等方面了解它们与高性能混凝土各种性能的关系。有以下几种：
4.1水泥试验方法的比较对水泥的试验主要是关于水泥密度、比表面积、细度、颗粒组成、稠度的测定。
1）水泥密度测定的试验方法。水泥密度的测定主要是传统的液体排代法和新型气体排代法。液体排代法的原理是恒温下，用煤油置换出水泥体积，以李氏瓶细胫刻度测出。该方法的优点在于经济，而缺点是操作复杂、需考虑样本水化因素和耗时较长；气体排代法用氦气分子作为介质，通过仪器测定水泥样品体积。这种方法测出的体积就是样本的实际体积，时间更短且不对水泥作用。
（2）比表面积测定试验方法。比表面积测定有透气法和勃氏法两种。透气法和勃氏法都是由测定定量空气透过一定水泥层的时间而得到比表面积值的。透气法是人工对表面积细度进行筛选和测量，它对过细和多孔的物料测试准确度低且对水泥性能相关的融入较弱；而勃氏法采用电子计时和智能化的勃氏仪自动测定结果。这大大提高了测试的准确度同时也解决了水泥性能相关性。
（3）水泥细度测定的试验方法。细度的试验方法应用较广泛的是手工筛析法，水筛法，和负压筛析法。手工筛析法是采用不同规格的筛对水泥试样进行筛析，得出余物质量率表示细度。该法对标准筛的选用有很高要求，测定因人工操作偏差较大；水筛法是用筛网和喷头对水泥样品进行筛析取得细度。水筛法与之前的人工法相比较可以使筛析的力度更为均匀从而减少误差，但相对的烘干过程也增加了测量时间；负压筛法则直接利用精密的负压筛析仪测定试验指标。与前两种方法相比较，负压筛法更节省时间和精確。当与水筛法或手工干筛法测定结果发生争议时试验标准规定优先选择负压筛法。
（4）颗粒组成测试的试验方法。水泥颗粒组成测定有沉降法和激光衍射方法两种。沉降法即利用体积不同泥颗粒在液体中的沉降速度的差异来测定颗粒含量。这种方法难操作、耗时久、计算量大且对混合测试不准；激光衍射方法通过激光粒度分析仪直接测得，它操作简单、只需几分钟且适用广泛，但分析仪多为进口所以成本较大。
4.2集料骨料的试验分析粗集料、细集料的试验内容有测定表观密度和颗粒含量的测定。
（1）测表观密度：网篮法主要以网篮为主要工具对集料不同状态下的质量进行测定后通过计算取得表观密度。这种测算方法人工介入的成分太多，过程中容易丢失样品，且对饱和面干状态判定较为主观，测定偏差较大，且费时；容量瓶法是应用容量瓶为载体，测试中采用对容量瓶的质量变化来测算集料变化。这种方法操作简单且数值取得相对客观，但试验过程中需要严格控制水温。一旦两次测算结果差大于0.01克/每立方米时，须重新试验；李氏比重瓶法是以集料入水前后质量变化通过比重瓶刻度直接测量计算密度。这种方法充分考虑了集料接触试验工具产生的损耗，它的用时相对较短，试验数据取得较为可靠。
（2）集料颗粒含量测算的试验方法。主要有规准仪法和游标卡尺法。规准仪法就是使用针片状规准仪先目测挑出规则颗粒后对不规则颗粒分别进行针、片判定。用于测定粗集料和评价集料的形状；游标卡尺法是利用游标卡尺测定一定粒径以上的沥青混合料或基层材料的针片状颗粒含量。
4.3矿物外加剂试验方法的比较矿物外加剂主要对矿物外加剂与水泥之间的适应性进行试验，这里主比较矿物外加剂密度测定的两种试验方法即比重瓶法和精密比重计法。
比重瓶法在前面集料部分已经讲述了，它在粉末和微粒密度精确测试上表现卓越；精密比重计法则是使用精密比重计和波美比重计直观测量液体外加剂溶液，由于在液体中进行测量使得选材上较受局限，而且直观目测误差会相对较大，所以在两种方法出现仲裁时以前者为准。
总结：
由于混凝土的组成配比决定了它的高性能，因此不同高性能混凝土在实际施工中仍有适用性问题。经济选用最适合的高性能混凝土是建筑施工单位面临的一个难点。对高性能混凝土原材料的各种性能和相互作用所产生的效果进行了解和认识是建筑单位实现优选的有效途径。
参考文献：
[1]沈新元.高掺量粉煤灰在混凝土路面修补中的应用[J].公路交通科技.2004（04）
[2]牛季收，王保君.粉煤灰在混凝土中的效应及应用[J].铁道建筑.2004（02）
[3]贺行洋，马保国，陈益民.矿物外加剂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究和评价[J].混凝土.2003（04）
[4]孙金栋，鲁国丽，韩美玲.公路粉煤灰水泥研究[J].北京建筑工程学院学报.2002（04）
[5]赵青林，魏荣华，吴科佩.粉煤灰高性能砼试验研究[J].粉煤灰综合利用.2002（02）
[6]杨坪，彭振斌.硅粉在混凝土中的应用探讨[J].混凝土.2002（01）
[7]吕德生，汤骅.高强混凝土弹性模量与抗压强度的相关性试验研究[J].混凝土与水泥制品.2001（06）
[8]蔡跃波.掺活性掺合料混凝土研究与应用中的几个疑难问题[J].硅酸盐学报.2000（S1）
【关键词】高强高性能混凝土；原材料
1高性能混凝土高性能混凝土在国外有很多定义。
就国内而言，吴中伟院士定义的较为系统：高性能混凝土是以耐久性为核心指标，针对不同的施工要求，兼顾工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性的一种高新技术型混凝土。其设计原理是利用不同原材料的水胶比对混凝土产生作用的效果不同来控制混凝土的综合性质。
2高性能混凝土构成高性能混凝土主要由水泥、集料、矿物外加剂和化学外加剂等四类原材料构成。
其中集料又称骨料，分为粗集（骨）料和细集（骨）料；矿物外加剂主要有磨细矿渣、硅灰、粉煤灰和天然沸石粉四种；化学外加剂包含了高效减水剂（按其组成又分为萘系、胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族和聚羧酸系高效减水剂）、泵送剂、缓凝剂、引气剂四类。对不同的水泥、集料、外加剂进行性能试验，可以测定混凝土强度的发展变化和对高强度混凝土各种性能的影响。
3.原材料性质及配比
3.1试验用原材料性质
试验用水泥为海螺牌42.5号普通硅酸盐水泥。28d抗折度为8.5MPa，抗压强度为50.0Mpa；粗集料选用1cm～3cm的连续级配石灰岩碎石，其中1cm～3cm粒径的比率占60%，1cm～2cm粒径占40%；细集料采用细度模数为2.80的中砂；减水剂选用上海华联外加剂厂产FDN萘系高效减水剂，推荐掺量0.6%～1.5%；粉煤灰选用I级干排灰，硅粉选用干排硅灰。原材料的其他技术指标均符合JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范中关于粗集料的技术要求。
3.2试验配比
通过国内外经验调研和砂浆比选试验，确定了在C？？40？普通混凝土中三掺高效减水剂、粉煤灰和硅粉以达到高性能化的配比优化原则，将粉煤灰和硅粉的比率定为7∶3。改性混凝土与普通混凝土的配比如表1所示，通过调整减水剂掺量和水灰比，将混凝土的坍落度控制在4cm～6cm。由于使用粉煤灰活性较高，采用等量取代方法。
3.3试验方法
鉴于福建地区的使用现状，考察混凝土的强度、模量、塑性开裂和耐磨性性能，塑性开裂试验参考《棍凝土结构耐久性设计与施工指南》中推荐的混凝土早期抗裂性试验设计和评价方法（平板法）执行，其他参照JTJ053-94公路工程水泥混凝土试验规程。
4.对高性能混凝土原材料试验方法的分析进行试验的目的在于从原材料的物理特性、化学特性和力学性质等方面了解它们与高性能混凝土各种性能的关系。有以下几种：
4.1水泥试验方法的比较对水泥的试验主要是关于水泥密度、比表面积、细度、颗粒组成、稠度的测定。
1）水泥密度测定的试验方法。水泥密度的测定主要是传统的液体排代法和新型气体排代法。液体排代法的原理是恒温下，用煤油置换出水泥体积，以李氏瓶细胫刻度测出。该方法的优点在于经济，而缺点是操作复杂、需考虑样本水化因素和耗时较长；气体排代法用氦气分子作为介质，通过仪器测定水泥样品体积。这种方法测出的体积就是样本的实际体积，时间更短且不对水泥作用。
（2）比表面积测定试验方法。比表面积测定有透气法和勃氏法两种。透气法和勃氏法都是由测定定量空气透过一定水泥层的时间而得到比表面积值的。透气法是人工对表面积细度进行筛选和测量，它对过细和多孔的物料测试准确度低且对水泥性能相关的融入较弱；而勃氏法采用电子计时和智能化的勃氏仪自动测定结果。这大大提高了测试的准确度同时也解决了水泥性能相关性。
（3）水泥细度测定的试验方法。细度的试验方法应用较广泛的是手工筛析法，水筛法，和负压筛析法。手工筛析法是采用不同规格的筛对水泥试样进行筛析，得出余物质量率表示细度。该法对标准筛的选用有很高要求，测定因人工操作偏差较大；水筛法是用筛网和喷头对水泥样品进行筛析取得细度。水筛法与之前的人工法相比较可以使筛析的力度更为均匀从而减少误差，但相对的烘干过程也增加了测量时间；负压筛法则直接利用精密的负压筛析仪测定试验指标。与前两种方法相比较，负压筛法更节省时间和精確。当与水筛法或手工干筛法测定结果发生争议时试验标准规定优先选择负压筛法。
（4）颗粒组成测试的试验方法。水泥颗粒组成测定有沉降法和激光衍射方法两种。沉降法即利用体积不同泥颗粒在液体中的沉降速度的差异来测定颗粒含量。这种方法难操作、耗时久、计算量大且对混合测试不准；激光衍射方法通过激光粒度分析仪直接测得，它操作简单、只需几分钟且适用广泛，但分析仪多为进口所以成本较大。
4.2集料骨料的试验分析粗集料、细集料的试验内容有测定表观密度和颗粒含量的测定。
（1）测表观密度：网篮法主要以网篮为主要工具对集料不同状态下的质量进行测定后通过计算取得表观密度。这种测算方法人工介入的成分太多，过程中容易丢失样品，且对饱和面干状态判定较为主观，测定偏差较大，且费时；容量瓶法是应用容量瓶为载体，测试中采用对容量瓶的质量变化来测算集料变化。这种方法操作简单且数值取得相对客观，但试验过程中需要严格控制水温。一旦两次测算结果差大于0.01克/每立方米时，须重新试验；李氏比重瓶法是以集料入水前后质量变化通过比重瓶刻度直接测量计算密度。这种方法充分考虑了集料接触试验工具产生的损耗，它的用时相对较短，试验数据取得较为可靠。
（2）集料颗粒含量测算的试验方法。主要有规准仪法和游标卡尺法。规准仪法就是使用针片状规准仪先目测挑出规则颗粒后对不规则颗粒分别进行针、片判定。用于测定粗集料和评价集料的形状；游标卡尺法是利用游标卡尺测定一定粒径以上的沥青混合料或基层材料的针片状颗粒含量。
4.3矿物外加剂试验方法的比较矿物外加剂主要对矿物外加剂与水泥之间的适应性进行试验，这里主比较矿物外加剂密度测定的两种试验方法即比重瓶法和精密比重计法。
比重瓶法在前面集料部分已经讲述了，它在粉末和微粒密度精确测试上表现卓越；精密比重计法则是使用精密比重计和波美比重计直观测量液体外加剂溶液，由于在液体中进行测量使得选材上较受局限，而且直观目测误差会相对较大，所以在两种方法出现仲裁时以前者为准。
总结：
由于混凝土的组成配比决定了它的高性能，因此不同高性能混凝土在实际施工中仍有适用性问题。经济选用最适合的高性能混凝土是建筑施工单位面临的一个难点。对高性能混凝土原材料的各种性能和相互作用所产生的效果进行了解和认识是建筑单位实现优选的有效途径。
参考文献：
[1]沈新元.高掺量粉煤灰在混凝土路面修补中的应用[J].公路交通科技.2004（04）
[2]牛季收，王保君.粉煤灰在混凝土中的效应及应用[J].铁道建筑.2004（02）
[3]贺行洋，马保国，陈益民.矿物外加剂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究和评价[J].混凝土.2003（04）
[4]孙金栋，鲁国丽，韩美玲.公路粉煤灰水泥研究[J].北京建筑工程学院学报.2002（04）
[5]赵青林，魏荣华，吴科佩.粉煤灰高性能砼试验研究[J].粉煤灰综合利用.2002（02）
[6]杨坪，彭振斌.硅粉在混凝土中的应用探讨[J].混凝土.2002（01）
[7]吕德生，汤骅.高强混凝土弹性模量与抗压强度的相关性试验研究[J].混凝土与水泥制品.2001（06）
[8]蔡跃波.掺活性掺合料混凝土研究与应用中的几个疑难问题[J].硅酸盐学报.2000（S1）