高性能混凝土应用中存在的几个问题

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，与

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（ACI）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、早期强度高、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，它随着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）（1961年9月）起，我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》（JTG D62-2004）（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》（JTJ 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《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(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 D62-2

004）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

0.55 275 C25 0.30 3.0 Ⅱ

严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；滨海环境

0.50 300 C30 0.15 3.0

Ⅲ 海水环境

0.45 300 C35 0.10 3.0 Ⅳ

受侵蚀性物质影响的环境

0.40 325 C35 0.10 3.0

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 最低强度等级 最大水胶比 最小胶材用量

A C30 0.55 280 C25 0.60 260 B C35 0.50 300 C30

0.55 280 C C40 0.45 320 C35 0.50 300 D C45 0.40 340 C40 0.45 320 E C50 0.36 360 C45

0.40 340 F C50 a 0.32 380 C50 0.36 360

2.2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，设计人员肩负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，突击建设。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、新材料，往往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200

6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。根据介质的类别、环境条件、作用量大小等因素确定等级。依据的是岩土工程勘察规范(GB50021-2001)或《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95），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，外加剂怎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，往往大家重视的程度不够。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，而国际上一些先

进国家，如美国、日本、英国、欧盟等的骨料试验均采用方孔筛。为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 2.36 4.75 9.5 16.0 19.0 26.5 31.5 37.5 圆孔 2.50 5.00 10.0 16.0 20.0 25.0

31.5 40.0

而在《公路工程集料试验规程》（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、复掺外加剂，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

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到90d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100%，90d强度达到11

0%即可，而这在很多规范上肯定是被判为不合格的。

3结语

大力开展高性能混凝土的研究和应用具有重要意义，为更好的推广应用，设计人员必须及时地掌握规范，正确理解与应用，跟踪新技术的发展，而对于施工人员，必须全面掌握混凝土的技术要点，不能照搬的施工与养护方法，对于监理人员，必须深入理解规范、灵活运用规

范，同时，相应的国家规范也必须进行适当的修改，以利于促进高性

能混凝土的应用。