高性能混凝土应用中存在的几个问题

1、摘要：高性能混凝土保证了结构的耐久性能，促进了循环经济发展、 节能资源和能源。在高性能混凝土应用过程中，从设计、生产施工 到规范的应用都存在着很多问题，制约了高性能混凝土的发展与应用 文中，提出了工程中遇到的问题和解决措施与建议，指出，必须从 计开始，在设计文件中正确提出指标，在施工养护中严格按工艺要求 进行，同时，为促进高性能混凝土的推广与应用，必须从规范上有所 考虑。关键词：高性能混凝土应用规范问题引言高性能混凝土（HPC）是混凝土技术发展的主要方向，国外学者曾称 之为21世纪混凝土。近年来，在我国的国家重点建设工程中，高性 能混凝土得到了普遍应用，如杭州湾大桥、东海大桥、青马大桥、三 峡

2、工程等等，人们的耐久性意识也不断提高，但实际上，混凝土耐久 性是一个系统工程，需要设计、生产、施工、养护等各个环节的共同 参与，实践中，发现存在很多问题，以桥梁工程为例，列举一二,同行共同探讨。1什么是高性能混凝土1990年由美国国家标准与技术研究院（NIST）与美国混凝土学会（A CI）共同主办的一次研讨会上正式定名高性能混凝土。大会规定高性 能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工 艺，采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期! 度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高 层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。我们可以这样理解：高性

3、能混凝土不是混凝土的一种，而是采用常规 材料和生产工艺，能保证混凝土结构所要求的各项力学性能，并具有 高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。高性能混凝土是在普 通混凝土的基础上掺加各种矿物掺合料（替换部分水泥）和外加剂为 主要特征，各种性能均有提高，但成本却低于普通混凝土。2高性能混凝土应用过程存在的几个问题2.1对规范的理解偏颇工程规范是设计与施工、验收的依据，规范不是一成不变的，它随 科学技术的不断发展和人们对客观实践认识的不断深入，在继承旧标 准合理理论和内容的基础上，不断吸收新的成果，逐步完善。以桥梁 为例，从20世纪60年代颁布的公路桥梁设计规范（试行）（1 961年9月）起，我

4、国的桥梁设计规范一直以安全性为主（表现为只 重视结构强度），70年代、80年代规范一直在不断修改完善，直到 2004年公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD6 2-2004)(以下简称04桥规)第一次提出了 100年设计基准期的要 求，提出了耐久性的要求，如表1。但该规范中，在耐久性要求中的 水泥用量部分规定：在I-IV环境下，最小水泥用量的要求275-325kg /m3 (实际上脱胎于公路桥梁施工技术规范(JTJ 041-2000)， 而这一条存在许多问题，是何种水泥？何种等级的水泥？规范并未说 明，实际上应该是胶凝材料用量。但很多业主和监理都据此强调水泥 用量，这在很大程度上制

5、约了高性能混凝土的应用，因为高性能混凝 土的突出特点就是掺加矿物掺合料、降低水泥用量、低水胶比、掺用 复合外加剂等。实际上，在2000年的公路桥梁施工技术规范(J TJ 041-2000)中，就已经明确提出，水泥用量是指“水泥与矿物掺 合料总量”，水灰比就是水胶比。在这之后的公路工程混凝土结彳 防腐蚀技术规范(JTG/T B07-01-2006)中明确提出了各种环境下最小 胶凝材料用量，与公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范)(JTG D62-2004)中的水泥用量基本一致，如表2，同时提出最小水泥用量应不低于240 kg/m3，可见，只有搞清楚规范的来龙去脉，才能灵活运用规范，而不被规范

6、束缚。表1公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004)的耐久性要求环境类别环境条件最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土强度等级最大氯离子含量（）最大碱含量（kg/m3）I温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的水或土接触的环境0.55275C250.303.0II严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；滨海环境0.50300C300.153.0Ill海水环境0.45300C350.103.0IV受侵蚀性物质影响的环境0.40325C350.103.0表2公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范的技术要求设计基准期环境作用等级100年50年最低强度等级最大水胶比最小胶材用量最低

7、强度等级最大水胶比最小胶材用量AC300.55280C250.60260BC350.503000.55 280C C40 0.45 320 C35 0.50 300D C45 0.40 340 C40 0.45 320E C50 0.36 360 C450.40340FC50 a0.32380C500.363602.2设计人员常出现的问题设计是龙头，施工、监理的依据就是规范和设计要求，设计人员肩: 的责任当前耐久性广受重视，国家和地方出台了很多相关规范，各地 建设也掀起了高潮，目前国内建设的现状是工期紧，任务重，突击; 设。这导致设计人员整天忙于完成设计任务，无暇认真研究新规范， 学习新技术、

8、新材料，彳主彳主是工程设计图基本照搬以前的设计，略作 修改，而设计规范不断更新，结果要么就是设计与现行规范不贴边， 要么就是从规范上照搬几条，而不考虑结构所处的环境、气候、技术 水平现状，让后边的施工、监理无所适从，从设计之初留下隐患。比如，我们接触的一些设计单位，设计图纸上根本就没有体现耐久性 的要求，而公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范在两年前的2006年就已经颁布实施，但一些设计人员竟然不知道！ ！我国规范应经提出桥梁设计基准期100年，还按几年前的要求去套用，何谈百年？另外，许多设计对基础腐蚀作用，还在沿用三级、四级防腐表示。1 据介质的类别、环境条件、作用量大小等因素确定等级。依据的是

9、岩 土工程勘察规范(GB50021-2001或工业建筑防腐蚀设计规范(G B50046-95)，分别分为强、中、弱三级和强、中、弱、无四级，两 本标准对腐蚀性等级的评定规定大同小异。而这些规范对混凝土的规 定远不能满足桥梁的要求，但在公路工程混凝土结构防腐蚀技术规 范已经规定的很清楚了。2.3材料选用出现的问题有些人认为，混凝土中掺入掺合料和外加剂就是高性能混凝土了，大 错特错！水泥怎么选用，矿粉怎么选用，粉煤灰怎么选用，外加剂; 么选用都有相应的要求。另外，掺量多少以及怎么复掺，都要经过理 论分析与试验验证，这方面国内进行的工作已经很多了，不再赘述 这里不得不提出一个级配的问题，彳主彳主大家

10、重视的程度不够。有资料 表明，良好的级配与不良级配，同样的配比，工作性相差非常大，强 度可以差10MPa，足见级配的重要性。根据规范，我们可以按规范给 定的级配曲线进行集料的搭配，这是毫无疑问的。但问题是，有的规 范竟然是错的！ ！我国以前的规范都使用圆孔筛，而国际上一些进国家，如美国、日本、英国、欧盟等的骨料试验均采用方孔筛。:继续沿用原来的研究成果，采用方孔筛对应圆孔筛。表4为方孔筛和圆孔筛的对应关系2。表4方孔筛和圆孔筛的对应关系单位：mm方孔2.364.759.516.019.026.531.537.5圆孔2.505.0010.016.020.031.540.0而在公路工程集料试验规程

11、JTJ 058-2000），竟然发生了方孔13.2 mm对应圆孔16.0 mm，16mm对应19 mm的错误，明显的是排版错误。虽然此规范已经废止，但由于一些规范性的文件都以此为参考引用，导致谬种流传，很多不明就里的技术人员不知所措，一头雾水，影响了正常的工作。2.4施工常出现的问题前文提到，高性能混凝土的特点是低水胶比、高矿物掺和料、复掺匕 加剂，这与普通混凝土是不同的。这使得高性能混凝土在施工的质量 控制、养护措施都与普通混凝土不同。低水胶比决定于混凝土的粘性 变大，在混凝土的运输、浇注、振捣工艺上必须严格控制，有的施工 人员为方便施工而掺水，结果强度、耐久性大幅度下降；高矿物掺和 料要求

12、混凝土的养护必须到位，普通混凝土早期强度高水化快，对养 护不是很敏感，但高性能混凝土则不同，因为掺和料的活性比水泥小 得多，对矿粉混凝土，要求潮湿养护14d，而粉煤灰混凝土则要养护 21d才能达到预期效果，否则会发生表面掉面、耐磨性差等；复掺外 加剂要求混凝土的拌合时间必须要长，外加剂的用量很小，若不保证 拌合时间，根本分散不开，均匀性变差，致使外加剂不仅起不到作用， 反而使混凝土表面质量下降。一句话，不能沿用普通混凝土的思路去 对待高性能混凝土，对一线施工人员必须进行重点培训，使之认识高 性能混凝土的要点。2.5现行规范的限制早期的普通混凝土在标准养护28d后，强度发展就很缓慢了，所以按 28d强度作为特征值表征混凝土是合适的，但高性能混凝土一直至盼 0d强度的发展才开始趋于稳定，因此，以28d强度表征高性能混凝 土是不科学的，不仅是强度指标，包括混凝土的抗冻性，混凝土的抗 碳化、混凝土的抗氯离子扩散系数也都是以28d龄期的混凝土进行实 验，同样是不可取的，要推进高性能混凝土的应用，相应的检测指标 也应该进行调整。实际上，在一些国家重点工程中也考虑了这些因素， 如杭州湾大桥，就是要求84d的混凝土耐久性指标，在京沪高速铁路 中，要求桩基、承台28d强度达到设计要求10