高(gāo)性(xìng)能混凝土(tǔ)具有豐(fēng)富(fù)的技術(shù)內容，盡管(guǎn)同(tóng)業(yè)對(duì)高性能(néng)混凝(níng)土有不同的定義(yì)和解釋(shì)，但彼此均(jūn)認(rèn)為高性(xìng)能(néng)混凝(níng)土(tǔ)的(dí)基(jī)本(běn)特征是(shì)按耐(nài)久(jiǔ)性進(jìn)行設(shè)計，保(bǎo)證(zhèng)拌(bàn)和(hé)物(wù)易於(yú)澆(jiāo)築和密(mì)實(shí)成(chéng)型，不發(fā)生或(huò)盡量少(shǎo)發(fā)生(shēng)由(yóu)溫度(dù)和(hé)收縮(suō)產(chǎn)生(shēng)的裂縫(féng)，硬(yìng)化後(hòu)有足夠的強(qiáng)度(dù)，內(nèi)部孔(kǒng)隙結構合理而(ér)有低(dī)滲透性和(hé)高(gāo)抗(kàng)化學侵蝕。
基於上述特點(diǎn)，高性(xìng)能混凝(níng)土(tǔ)成為我國(guó)近期混凝土技術(shù)的主(zhǔ)要發(fā)展(zhǎn)方向。
高(gāo)性(xìng)能混凝土(tǔ)的核心(xīn)是保(bǎo)證耐久性。耐久(jiǔ)性對工(gōng)程量(liáng)浩大(dà)的(dí)混凝(níng)土工程(chéng)來(lái)說(shuō)意義(yì)非常(cháng)重(zhòng)要(yào)，若耐久性(xìng)不(bù)足，將會(huì)產生極嚴重的後果，甚至對(duì)未來社(shè)會造成(chéng)極為沉重(zhòng)的(dí)負擔。據美國(guó)一項(xiàng)調(tiáo)查(chá)顯示，美(měi)國(guó)的(dí)混(hùn)凝土基礎(chǔ)設施(shī)工程(chéng)總價(jià)值約(yuē)為(wéi)6萬億(yì)美元(yuán)，每(měi)年(nián)所需維(wéi)修(xiū)費(fèi)或(huò)重(zhòng)建(jiàn)費(fèi)約為3千(qiān)億美元。美國50萬座公路橋(qiáo)梁(liáng)中20萬座已有損(sǔn)壞(huài)，平(píng)均(jūn)每(měi)年有150-200座(zuò)橋梁(liáng)部分或*坍(tān)塌，壽命(mìng)不(bù)足(zú)20年；美國(guó)共(gòng)建(jiàn)有混(hùn)凝土水(shuǐ)壩3000座，平均(jūn)壽命30年，其(qí)中32%的(dí)水(shuǐ)壩年久(jiǔ)失修；而對二(èr)戰前(qián)後興建(jiàn)的(dí)混凝土工程，在使用30-50年(nián)後進(jìn)行加(jiā)固(gù)維修所投入的費(fèi)用(yòng)，約占建設總(zǒng)投(tóu)資的40%-50%以(yǐ)上。回看中(zhōng)國(guó)，我(wǒ)國50年(nián)代(dài)所建設的(dí)混凝土(tǔ)工程已使用40餘(yú)年。如果(guǒ)平均壽命按30-50年(nián)計(jì)，那麼在今後的(dí)10-30年(nián)間(jiān)，為(wéi)了(liǎo)維修(xiū)這(zhè)些建國以來所(suǒ)建的(dí)基(jī)礎設施，耗資必將是(shì)極(jí)其巨(jù)大的。而我(wǒ)國目前的(dí)基礎(chǔ)設(shè)施建設工程規模宏大(dà)，每年高(gāo)達(dá)2萬億(yì)人民幣(bì)以上(shàng)。照(zhào)此來(lái)看，約(yuē)30-50-年後(hòu)，這(zhè)些(xiē)工(gōng)程也(yě)將進入(rù)維(wéi)修(xiū)期(qī)，所需的維(wéi)修費用(yòng)和(hé)重建(jiàn)費用(yòng)將更(gēng)為巨大(dà)。因(yīn)此，高性(xìng)能混凝土(tǔ)更要(yào)從提(tí)高混(hùn)凝(níng)土耐(nài)久性入手，以降(jiàng)低(dī)巨額的維(wéi)修和(hé)重建費用。
一(yī)般(bān)混凝土工程的(dí)使用年限約為50-100年，不(bù)少工程在使用(yòng)10-20年(nián)後，有(yǒu)的(dí)甚至使(shǐ)用(yòng)9年(nián)以後(hòu)，即需(xū)要(yào)維修(xiū)。用(yòng)普通水(shuǐ)泥混(hùn)凝土(tǔ)所(suǒ)完成(chéng)的工(gōng)程(chéng)不(bù)能(néng)滿(mǎn)足耐(nài)久性(xìng)要(yào)求(qiú)的(dí)根本(běn)原因，在於混凝(níng)土本身的內(nèi)部結構。
影響(xiǎng)混凝(níng)土耐久性的主要(yào)因素大(dà)致(zhì)可(kě)以分為(wéi)以下幾(jī)點：首(shǒu)先，在(zài)混凝土工(gōng)程(chéng)中(zhōng)為(wéi)了滿足混(hùn)凝土(tǔ)施工工作性要(yào)求(qiú)，即用(yòng)水量大(dà)，水(shuǐ)灰比(bǐ)高(gāo)，因(yīn)而(ér)導致混凝(níng)土的孔(kǒng)隙率(shuài)很(hěn)高(gāo)，約(yuē)占(zhān)水泥石(shí)總(zǒng)體積的25%-40%,特別(bié)是其(qí)中毛(máo)細孔占相當(dāng)大(dà)部分(fēn)，毛(máo)細(xì)孔(kǒng)是水(shuǐ)分(fēn)，各種侵蝕(shí)介質(zhì)，氧(yǎng)氣，二(èr)氧化碳及(jí)其它(tā)有害物質進入(rù)混凝土內部(bù)的通(tōng)道，引起混凝土(tǔ)耐久性的(dí)不足；其次(cì)，水泥石(shí)中(zhōng)的水(shuǐ)化(huà)物穩定(dìng)性(xìng)不足(zú)也(yě)會對(duì)耐(nài)久(jiǔ)性(xìng)產生影響。例如，波特蘭水(shuǐ)泥水化後(hòu)的主要化(huà)合(hé)物(wù)是鹼度較高的高(gāo)鹼性水化(huà)矽酸鈣，水化鋁(lǚ)酸鈣，水化硫鋁酸鈣(gài)。此(cǐ)外(wài)，在(zài)水化(huà)物中(zhōng)還有數量很大(dà)的遊(yóu)離石(shí)灰(huī)，它(tā)的強度極低，穩定(dìng)性極(jí)差，在侵(qīn)蝕條(tiáo)件(jiàn)下(xià)，是首先遭(zāo)到侵蝕的(dí)部分(fēn)。要大幅(fú)度提高(gāo)混凝土的耐久性，就必須(xū)減(jiǎn)少或消除這些穩(wěn)定性低的組(zǔ)分，特別(bié)是遊離石灰。
根(gēn)據對影響(xiǎng)混凝(níng)土(tǔ)耐(nài)久(jiǔ)性的(dí)主(zhǔ)要(yào)因素(sù)的(dí)分析(xī)，就可以找出提(tí)高(gāo)混(hùn)凝土耐久(jiǔ)性的主(zhǔ)要技術途徑。如(rú)上分(fēn)析，要(yào)提高混凝(níng)土的耐久(jiǔ)性(xìng)，必(bì)須(xū)降(jiàng)低混(hùn)凝(níng)土的(dí)孔隙(xì)率，特別是(shì)毛細(xì)管孔(kǒng)隙率，zui主(zhǔ)要的方法是(shì)降低(dī)混凝(níng)土的拌和(hé)用水量。但如果純粹的(dí)降低(dī)用水量(liáng)，混凝(níng)土(tǔ)的(dí)工作(zuò)性(xìng)將(jiāng)隨之(zhī)降低，又(yòu)會導致(zhì)搗實成型共所困難，同(tóng)樣(yàng)造成(chéng)混(hùn)凝土結(jié)構不(bù)致密(mì)，甚(shèn)至出(chū)現蜂(fēng)窩(wō)等(děng)宏觀(guān)缺陷，不但(dàn)混凝(níng)土強度(dù)降低，而(ér)且(qiě)混凝土(tǔ)的耐(nài)久(jiǔ)性也同時降(jiàng)低。目(mù)前(qián)提高混凝(níng)土(tǔ)耐久性基(jī)本(běn)有(yǒu)以(yǐ)下幾種方法：
一(yī)，摻入(rù)減水劑：在(zài)保證混(hùn)凝土拌和(hé)物(wù)所需流動性的(dí)同時(shí)，盡(jìn)可能(néng)降低(dī)用水(shuǐ)量，減少水(shuǐ)灰比(bǐ)，使(shǐ)混(hùn)凝土的總孔(kǒng)隙(xì)，特別是(shì)毛細管孔隙(xì)率(shuài)大(dà)幅度(dù)降(jiàng)低(dī)。水(shuǐ)泥(ní)在(zài)加(jiā)水(shuǐ)攪(jiǎo)拌(bàn)後，會產(chǎn)生一種絮(xù)凝(níng)狀結(jié)構。在這些絮(xù)凝(níng)狀(zhuàng)結(jié)構中(zhōng)，包裹(guǒ)著(zhuó)許(xǔ)多(duō)拌(bàn)和(hé)水，從而降(jiàng)低了新拌(bàn)混凝土的(dí)工(gōng)作性(xìng)。施(shī)工(gōng)中為(wéi)了保持混凝(níng)土(tǔ)拌和物所(suǒ)需的工作(zuò)性，就(jiù)必須在拌(bàn)和時相應地(dì)增加用水(shuǐ)量，這樣(yàng)就會促(cù)使(shǐ)水泥石結構中形成過多的(dí)孔(kǒng)隙。當(dāng)加(jiā)入減水劑(jì)的(dí)定向(xiàng)排(pái)列(liè)，使(shǐ)水泥(ní)質(zhì)點(diǎn)表麵均帶有相同電荷。在電性(xìng)斥(chì)力的作(zuò)用(yòng)下(xià)，不但(dàn)使(shǐ)水泥體係(xì)處(chǔ)於(yú)相(xiāng)對穩定(dìng)的(dí)懸浮狀(zhuàng)態，還在(zài)水(shuǐ)泥顆(kē)粒表麵形(xíng)成一(yī)層(céng)溶劑化水(shuǐ)膜(mó)，同時(shí)使(shǐ)水(shuǐ)泥(ní)絮凝(níng)體(tǐ)內的(dí)遊離水(shuǐ)釋放出來，因而(ér)達(dá)到(dào)減水的目(mù)的。許多研(yán)究(jiū)表(biǎo)明(míng)，當(dāng)水(shuǐ)灰比(bǐ)降(jiàng)低到0.38以下時(shí)，消除毛細(xì)管孔(kǒng)隙的目(mù)標便(biàn)可以實(shí)現，而(ér)摻(chān)入減水劑(jì)，*可(kě)以(yǐ)將水灰比降低(dī)到0.38以(yǐ)下。
二(èr)，摻(chān)入活性(xìng)礦物(wù)摻料：普(pǔ)通水泥(ní)混凝(níng)土的(dí)水(shuǐ)泥(ní)石中水化物穩(wěn)定性(xìng)的不足，是(shì)混(hùn)凝土不能超耐久的(dí)另一主(zhǔ)要因素。在(zài)普通混凝土中摻(chān)入活性礦物的目的，在於改(gǎi)善混凝(níng)土中(zhōng)水(shuǐ)泥(ní)石(shí)的(dí)膠(jiāo)凝物(wù)質(zhì)的(dí)組成。活(huó)性礦(kuàng)物(wù)摻(chān)料中(zhōng)含(hán)有大量活性Si02及活性(xìng)Al203,它們能(néng)和波特蘭水(shuǐ)泥(ní)水化過程(chéng)中(zhōng)產生的(dí)遊離(lí)石灰(huī)及高(gāo)鹼性(xìng)水化矽(xī)酸鈣(gài)產(chǎn)生二次反映(yìng)，生(shēng)成(chéng)強(qiáng)度更高(gāo)，穩定性更優(yōu)的低鹼性(xìng)水化矽酸鈣(gài)，從而(ér)達(dá)到改(gǎi)善(shàn)水化(huà)膠凝(níng)物質的(dí)組(zǔ)成，消除遊(yóu)離(lí)石灰(huī)的目(mù)的，使水(shuǐ)泥石結(jié)構(gòu)更為(wéi)致(zhì)密，並阻斷可能形成的滲透(tòu)路(lù)。此外(wài)，還(huán)能改善集料與水泥(ní)石(shí)的界麵結構和(hé)界麵區性(xìng)能。這些重要(yào)的作(zuò)用，對(duì)增進混(hùn)凝土(tǔ)的(dí)耐(nài)久性及(jí)強(qiáng)度都有(yǒu)本質性(xìng)的貢(gòng)獻。
三(sān)，消除(chú)混凝(níng)土自身的結構(gòu)破(pò)壞因素：除(chú)了(liǎo)環境因(yīn)素引(yǐn)起的混(hùn)凝(níng)土結構(gòu)破壞以外，混(hùn)凝土本身(shēn)的一些物理化(huà)學因素，也可能引(yǐn)起(qǐ)混(hùn)凝土結構(gòu)的嚴重(zhòng)破(pò)壞，致使混(hùn)凝(níng)土失效(xiào)。例如，混(hùn)凝(níng)土(tǔ)的化學(xué)收(shōu)縮和幹(gān)縮(suō)過大(dà)引起的(dí)開裂(liè)，水(shuǐ)化(huà)性(xìng)過(guò)熱過(guò)高引(yǐn)起(qǐ)的溫度裂(liè)縫(féng)，硫酸鋁的(dí)延遲生成(chéng)，以(yǐ)及混(hùn)凝(níng)土的鹼骨(gǔ)料反映(yìng)等。因(yīn)此(cǐ)，要(yào)提(tí)高(gāo)混凝土的耐久性(xìng)，就(jiù)必須減小或消(xiāo)除這些(xiē)結構(gòu)破壞因(yīn)素。限製(zhì)或消(xiāo)除從原(yuán)材料引入的鹼，S03，C1- 等可以(yǐ)引起(qǐ)破壞(huài)結構(gòu)和(hé)侵蝕(shí)鋼筋物質(zhì)的(dí)含量(liáng)，加強(qiáng)施工控製環節，避(bì)免收縮(suō)及(jí)溫度(dù)裂縫(féng)產(chǎn)生(shēng)，以(yǐ)提高混(hùn)凝(níng)土的耐(nài)久(jiǔ)性。
四，保證(zhèng)混凝(níng)土的(dí)強(qiáng)度(dù)：盡管(guǎn)強度與耐(nài)久性是不同(tóng)概念，但又密切(qiē)相關(guān)，它(tā)們(mén)之間(jiān)的本質是(shì)基(jī)於混(hùn)凝(níng)土的內部結構，都(dū)與水灰(huī)比(bǐ)這(zhè)個因素直(zhí)接相關。在混凝土能充分密實條件(jiàn)下，隨著水(shuǐ)灰比的(dí)降(jiàng)低，混(hùn)凝土的孔(kǒng)隙率(shuài)降低，混凝(níng)土(tǔ)的(dí)強(qiáng)度不斷(duàn)提(tí)高。與此同時(shí)，隨(suí)著孔(kǒng)隙率降低，混凝(níng)土的(dí)抗滲(shèn)性提高，因(yīn)而各種(zhǒng)耐久(jiǔ)性指(zhǐ)標(biāo)也隨(suí)之提(tí)高。在(zài)現在的(dí)高性(xìng)能混凝土中(zhōng)，除(chú)摻入(rù)減水劑外，還摻(chān)入(rù)了活(huó)性礦物(wù)材料(liào)，它們(mén)不但(dàn)增(zēng)加了混(hùn)凝土(tǔ)的致(zhì)密(mì)性，而且(qiě)也降低或消(xiāo)除了遊離氧化鈣的含(hán)量。在大幅(fú)度(dù)提高(gāo)混凝土強度(dù)的同時，也(yě)大幅度地提高(gāo)了(liǎo)混凝土的耐久性。此(cǐ)外，在(zài)排(pái)除內部破壞(huài)因素的(dí)條(tiáo)件下，隨著混(hùn)凝土強(qiáng)度(dù)的(dí)提(tí)高，其抵抗(kàng)環境侵(qīn)蝕破壞的能(néng)力也越(yuè)強(qiáng)。
高(gāo)性能混凝土(tǔ)在(zài)配製(zhì)上的特點(diǎn)是低(dī)水(shuǐ)灰(huī)比(bǐ)，選用原(yuán)材(cái)料(liào)，除(chú)水泥，水(shuǐ)和骨(gǔ)料外(wài)，必(bì)須摻加(jiā)足夠數(shù)量(liáng)的礦物集料(liào)和減(jiǎn)水(shuǐ)劑，減少水泥用(yòng)量(liáng)，減(jiǎn)少混凝(níng)土內部孔(kǒng)隙率(shuài)，減少體積收(shōu)縮(suō)，提高強度，提高耐(nài)久(jiǔ)性.提(tí)高(gāo)混凝(níng)土的耐(nài)久性是混(hùn)凝(níng)土(tǔ)發展的(dí)必然趨(qū)勢。
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