关键词：结构材料混凝土
混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土用量约10亿m3，钢筋用量约2500万t，规模之大，耗资之巨，居世界前列。可以预见，钢筋混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料，物质是基础，材料的发展，必将对钢筋混凝土结构的设计方法、施工技术、试验技术以至维护管理起着决定性的作用。本文对构成钢筋混凝土的主要材料--混凝土及其增强材料的应用与发展，从工程应用角度作简要介绍。
1混凝土
组成钢筋混凝土主要材料之一的混凝土的发展方向是高强、轻质、耐久（抗磨损、抗冻融、抗渗）、抗灾（地震、风、火〕、抗爆等。
1.1高性能混凝土（highperformanceconcrete，HPC）
HPC是近年来混凝土材料发展的一个重要方向，所谓高性能：是指混凝上具有高强度、高耐久性、高流动性等多方面的优越性能。从强度而言，抗压强度大于C50的混凝土即属于高强混凝土，提高混凝土的强度是发展高层建筑、高耸结构、大跨度结构的重要措施。采用高强混凝土，可以减小截面尺寸，减轻自重，因而可获得较大的经济效益，而且，高强混凝土一般也具有良好的耐久性。我国己制成C100的混凝土。已有文献报道1)，国外在试验室高温、高压的条件下，水泥石的强度达到662MPa（抗压）及64.7MPa（抗拉）。在实际工程中，美国西雅图双联广场泵送混凝土56d抗压强度达133.5MPa。
在我国为提高温凝土强度采用的主要措施有[1]：(1)合理利用高效减水剂，采用优质骨料、优质水泥，利用优质掺合料,如优质磨细粉煤灰、硅灰、天然沸石或超细矿渣。采用高效减水剂以降低水灰比是获得高强及高流动性混凝土的主要技术措施；(2)采用525,625,725号的硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥及相应的外加剂，这是中国建筑材料科学研究院制备高性能混凝土的主要技术措施；(3)以矿渣、碱组分及骨料制备碱矿渣高强度混凝土，这是重庆建筑大学在引进前苏联研究成果的基础上提出的研制高强混凝土的技术措施；(4)交通部天津港湾工程研究所采用复合高效减水剂，用525号水泥320kg／m3，水灰比0.43，和425号水泥480kg／m3，水灰比0.32，在试验室中制成了抗压强度分别为68MPa和65MPa的高强混凝土。
文献[2]报告了采用某些金属矿石粗骨料如赤铁矿石、钛铁矿石等，可以比用普通石料作粗骨料获得强度更高、耐久性和延性更好的高性能混凝土。
高强混凝土具有优良的物理力学性能及良好的耐久性，其主要缺点是延性较差。而在高强混凝土中加入适量钢纤维后制成的纤维增强高强混凝土，其抗拉、抗弯、抗剪强度均有提高，其韧性（延性）和抗疲劳、抗冲击等性能则能有大幅度提高。此外，在高层建筑的高强混凝土柱中，也可采用X形配筋、劲性钢筋或钢管混凝土等结构方面的措施来改善高强混凝土柱的延性和抗震性能[3]。
1.2活性微粉混凝土（reactivepowderconcrete，RPC）[4]
RPC是一种超高强的混凝土，其立方体抗压强度可达200-800MPa，抗拉强度可达25～150MPa，断裂能可达30KJ／m2，单位体积质量为2.5-3.0t／m3。制成这种混凝土的主要措施是：（1）减小颗粒的最大尺寸，改善混凝土的均匀性；（2）使用微粉及极微粉材料，以达到最优堆积密度（packingdensity）；（3）减少混凝土用水量，使非水化水泥颗粒作为填料，以增大堆积密度；（4）增放钢纤维以改善其延性；（5）在硬化过程中加压及加温，使其达到很高的强度。
普通混凝土的级配曲线是连续的，而RPC的级配曲线是不连续的台阶形曲线，其骨料粒径很小，接近于水泥颗粒的尺寸。RPC的水灰比可低到0.15，需加入大量的超塑化剂，以改善其工作度。RPC的价格比常用混凝土稍高，但大大低于钢材，可将其设计成细长或薄壁的结构，以扩大建筑使用的自由度。在加拿大Sherbrook已设计建造了一座跨度为60m、高3.47m的B200级RPC的人行-摩托车用预应力桁架桥。
1.3低强混凝土[4]
美国混凝土学会（AC1）229委员会，提出了在配料、运送、浇筑方面可控制的低强混凝土，其抗压强度为8MPa或更低。这种材料可用于基础、桩基的填、垫、隔离及作路基或填充孔洞之用，也可用于地下构造，在一些特定情况下，可用其调整混凝土的相对密度、工作度、抗压强度、弹性模量等性能指标，而且不易产生收缩裂缝。荷兰一座隧洞工程中曾采用了低强度砂浆（1ow-strengthmortar，LSM〕，其组分为：水泥150kg／m3，砂；1080kg／m3，水570kg／m3，超塑化剂6kg／m3，膨润土35kg／m3，所制成的LSM的抗压强度为3.5MPa，弹性模量低于500Mpa。LSM制成的隧洞封闭块，比常规的土壤稳定法节约造价50％，故这种混凝土可望在软土工程中得到发展应用。
1.4轻质混凝土[5]
利用天然轻骨料（如浮石、凝灰岩等）、工业废料轻骨料（如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石等）、人造轻骨料（页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等）制成的轻质混凝土具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点利用工业废渣如废弃锅炉煤渣、煤矿的煤矸石、火力发电站的粉煤灰等制备轻质混凝土，可降低混凝土的生产成本，并变废为用，减少城市或厂区的污染，减少堆积废料占用的土地，对环境保护也是有利的。
1.5纤维增强混凝土[6]
为了改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点，在混凝土中掺加纤维以改善混凝土性能的研究，发展得相当迅速。目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维混凝土等。
在承重结构中，发展较快、应用较广的是钢纤维混凝土。而钢纤维主要有用于土木建筑工程的碳素钢纤维和用于耐火材料工业中的不锈钢纤维。用于土木建筑工程的钢纤维主要有以下几种生产方法：（1）钢丝切断法；（2）薄板剪切法；（3）钢锭（厚板）铣削法；（4）熔钢抽丝法。
当纤维长度及长径比在常用范围，纤维掺量在1％到2％（体积分数，本文中的掺量均指体积分数）的范围内，与基体混凝土相比，钢纤维混凝土的抗拉强度可提高40％~80％，抗弯强度提高50％~120％，抗剪强度提高50％~100％，抗压强度提高较小，在0~25％之间，弹性阶段的变形与基体混凝土性能相比没有显著差别，但可大幅度提高衡量钢纤维混凝土塑性变形性能的韧性。
中国工程建设标准化协会于1992年批准颁布了由大连理工大学等单位编制的《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》（CECS38：92），对推广钢纤维混凝土的应用起到了重要作用。
钢纤维混凝土采用常规的施工技术，其钢纤维掺量一般为0.6％～2.0％。再高的掺量，将容易使钢纤维在施工搅拌过程中结团成球，影响钢纤维混凝土的质量。但是国内外正在研究一种钢纤维掺量达5％～27%的简称为SIFCON的砂浆渗浇钢纤维混凝土，其施工技术不同于一般的搅拌浇筑成型的钢纤维混凝土，它是先将钢纤维松散填放在模具内，然后灌注水泥浆或砂浆，使其硬化成型。SIFCON与普通钢纤维混凝土相比，其特点是抗压强度比基体材料有大幅度提高，可达100~200MPa，其抗拉、抗弯、抗剪强度以及延性、韧性等也比普通掺量的钢纤维混凝土有更大的提高[7]。
另一种名为砂浆渗浇钢纤维网混凝土（SIMCON）的施工方法与SIFCON的基本相同，只是预先填置在模具内的不是乱向分布的钢纤维，而是钢纤维网，制成的产品中，其纤维掺量一般为4％~6％，试验表明，SIMCON可用较低的钢纤维掺量而获得与SIFCON相同的强度和韧性，从而取得比SIFCON节约材料和造价的效果。
虽然SIFCON或SIMCON力学性能优良，但由于其钢纤维用量大、一次性投资高，施工工艺特殊，因此它们只是在必要时用于某些特殊的结构或构件的局部，如火箭发射台和高速公路的抢修等。
在砂浆中铺设钢丝网及网与网之间的骨架钢筋（简称钢丝网水泥）所做成的薄壁结构，具有良好的抗裂能力和变形能力，在国内外造船、水利、建筑工程中应用较为广泛。近年来，在钢丝网水泥中又掺人钢纤维来建造公路路面、渔船、农船等，取得了更好的双重增韧、增强效果。1.6自密实混凝土（self-compactingconcrete）
自密实混凝土不需机械振捣，而是依靠自重使混凝土密实。混凝土的流动度虽然高，但仍可以防止离析。配制这种混凝土的方法有[4]：（1）粗骨料的体积为固体混凝土体积的50％；（2）细骨料的体积为砂浆体积的40%；（3）水灰比为0.9-1.0；（4）进行流动性试验，确定超塑化剂用量及最终的水灰比，使材料获得最优的组成。
这种混凝土的优点有：在施工现场无振动噪音；可进行夜间施工，不扰民；对工人健康无害；混凝土质量均匀、耐久；钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑；施工速度快，现场劳动量小。
1.7智能混凝土（smartconcrete）[4]
利用混凝土组成的改变，可克服混凝土的某些不利性质，例如：高强混凝土水泥用量多，水灰比低，加入硅灰之类的活性材料，硬化后的混凝土密实度好，但高强混凝土在硬化早期阶段，具有明显的自主收缩和孔隙率较高，易于开裂等缺点。解决这些问题的一个方法是，用掺量为25％的预湿轻骨料来替换骨料，从而在混凝土内部形成一个"蓄水器"，使混凝土得到持续的潮湿养护。这种加入"预湿骨料"的方法，可使混凝土的自生收缩大为降低，减少了微细裂缝。
高强混凝土的另一问题是良好的密实性所引起的防火能力降低．这是因为在高温（火灾〕时，砂浆中的自由水和化学结合水转变为水气，但却不能从密实的混凝土中逸出，从而形成气压，导致柱子保护层剥落，严重降低了柱的承载力，解决这个问题的一种方法是，在每方混凝土中加2kg聚丙烯纤维，在高温（火灾）时，纤维熔化，形成了能使水气从边界区逸出的通道，减小了气压，从而防止柱的保护层剥落。
1.8预填骨料升浆混凝土1）
国内在大连中远60000t船坞工程中，因地质条件复杂，船坞底板首次采用了坐落于基岩上的预填骨料升浆混凝土，即用密度较大的厚4~5m的铁矿石作为预填骨料，矿石层下再铺设1m厚的石灰石块石。矿石层上是厚60～80cm的现浇钢筋混凝土板在预填骨料层中布置压浆孔注入砂浆，形成预填骨料升浆混凝土。采取这种工艺，缩短了工期，取得了良好的经济效益。
1.9碾压混凝土[8]
碾压混凝土近年发展较快，可用于大体积混凝土结构（如水工大坝、大型基础）、工业厂房地面、公路路面及机场道面等。
用于大体积混凝土的碾压混凝土的浇筑机具与普通混凝土不同，其平整使用推土机，振实用碾压机，层间处理用刷毛机，切缝用切缝机，整个施工过程的机械化程度高，施工效率高，劳动条件好，可大量掺用粉煤灰，与普通棍凝土相比，浇筑工期可缩短1／3~1/2，用水量可减少20％，水泥用量可减少30％~60％。
碾压混凝土的层间抗剪性能是修建混凝土高坝的关键问题，国内大连理工大学等单位曾开展这方面的研究工作。
在公路、工业厂房地面等大面积混凝土工程中，采用碾压混凝土，或者在碾压混凝土中再加入钢纤缝，成为钢纤维碾压混凝土，则其力学性能及耐久性还可进一步改善。
1.10再生骨料混凝土
新中国建国至今己逾50年，建国前后修建的不少混凝土结构，因老化或随着经济的发展，需拆除重建，其拆除量十分巨大，在拆除的混凝土中，约有一半是粗骨料，应该考虑如何使之再生利用。以减少环境垃圾，变废为用。
文献[4]报道，在荷兰的德尔夫特，一个272所住宅的方案中，所有的混凝土墙均利用了再生骨料，该方案下一步的计划，是在混凝土楼板中也利用再生骨料。当然，在利用这些再生骨料时，需对这种馄凝土的性能进行试验，例如，文献[9]报道了有关再生轻质混凝土收缩和徐变较为显著的试验成果，值得重视。
2配筋及增强材料
2.1纤维筋[6]
钢筋混凝土结构的配筋材料，主要是钢筋最近在国际上研究较多的是树脂粘结的纤维筋（fiberreinforcedplastics，FRP）作馄凝土及预应力混凝土结构的非金属配筋，常用的纤维筋有树脂粘结的碳纤维筋（GFRP）、玻璃纤维筋（GFRP）及芳纶纤维筋（AFRP）国外研究指出，这几种纤维筋的强度都很高，只是玻璃纤维筋的抗碱化性能较差。纤维筋的突出优点是抗腐蚀、高强度，此外，还具有良好的抗疲劳性能、大的弹性变形能力、高电阻及低磁导性，其缺点是断裂应变性能较差、较脆、徐变（松弛）值较大，热膨胀系数较大。
国外已有日本、德国、荷兰等国将纤维筋用于预应力混凝土桥，包括体外预应力桥的实例[4]。
2.2双钢筋[1]
为了减小裂缝宽度和构件的变形，国内在一些工程中，采用焊成梯格形的双钢筋，在构件内平放或竖放布置。
2.3冷轧变形钢筋[1]
为了节约钢材用量，国内引进国外设备或自制设备，用光圆钢筋，经过冷轧，轧成带肋的直径小于母材直径的钢筋，称为冷轧带肋钢筋。另一种类似的钢筋，是用I级光圆用筋冷轧扭转成型，称为冷轧变形用筋或冷轧扭钢筋。这两种冷轧钢筋的抗拉强度标准值（极限抗拉强度）及设计值都比母材大大提高，与混凝土的粘结强度也得到提高，但直径较小。它们主要用作板式构件的受力钢筋或梁、柱构件的箍筋或作预应力筋。由于强度提高，可以节约材料用量，获得经济效益。这两种钢筋，国内己制订了规程。为将这种小直径钢筋的用途扩展至梁、柱的受力钢筋，也可采用双筋或三筋的并筋，但需适当增大其锚固长度。
2.4环氧树脂涂敷钢筋[1]
在海洋环境或者有腐蚀性介质的环境中（如冬季撒盐的桥面），钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要原因。为了防止钢筋锈蚀，用不锈钢制造钢筋是一个途径，但是价格昂贵。另一个途径是用环氧树脂涂敷钢筋表面，形成防锈的涂层，以防止钢筋生锈，这种方法在日本、美国应用较多。钢筋在工厂中校直、加热、喷涂树脂粉末，形成防护薄膜，冷却后经检验合格，用于有严格防锈蚀要求的工程，可使结构的耐久性大大提高。
2.5预应力混凝土用钢棒、预应力混凝土用螺旋肋钢丝
在传统用于预应力混凝土的钢丝、钢绞线、热处理钢筋的基础上，从国外引进生产线，己生产出直径达12.6mm、抗拉强度达1570MPa的预应力混凝土用的带螺旋肋的钢棒（stee1bar），及直径达12.0mm、抗拉强度达1570MPa的带螺旋肋的钢丝。这种新产品的特点是：高强度、低松弛，与混凝土的粘结强度好，易墩粗，可点焊，可盘卷等。
2.6纤维布、纤维条、纤维板
国内在对钢筋混凝土结构进行加固时，常用的一种技术是钢板粘结加固技术，但是钢板质量重、运送不便，剪切成型也比较复杂。
最近在国内外发展并应用了以质量很轻、易于加工、单向抗拉强度很高的纤维布（条、板〕代替钢板进行构件加固的技术，取得了良好的效果。例如，冶金工业局建筑研究总院使用从日本进口的碳纤维，开发了加固改造修复混凝土结构新技术[10]，其使用的碳纤维布，厚0.111-0.165mm，单向抗拉强度3000~3550MPa，这种碳纤维布的特点是：具有很高的单向抗拉强度（为普通钢材的10倍），弹模与钢材接近，很适用于钢筋混凝土结构的加固；质量轻，密度仅为钢的1/4，加固层厚度一般不大于1mm，基本不增加结构自重及截面尺寸；施工方便，功效高；耐腐蚀，无须定期维护。
国外在用碳纤维布或碳纤维条时，还利用不同弹模的碳纤维进行优化组合，降低造价。
除碳纤维外，与纤维筋类似，也有用芳纶纤维和玻璃纤维制成的产品（布、条或扳〕．值得指出的是，国际桥梁与结构工程学会（IABSE）在1999年11月出版的StructuralEngineering第9卷第4期中，集中报道了加拿大、美国、日本、欧洲诸国在发展使用这种新型材料方面的经验，对激发我国开展这种新材料的生产与应用很有意义。
3结束语
混凝土是水泥、砂、石、水、外加剂、掺合料等多组分构成的一种性能多样化的材料，其性能不仅与组成材料的性能有直接关系，而且还与施工技术、所处环境及维护条件等有关；笔者只是从一个结构工程技术人员的工程实用角度出发，对于所涉及过的研究领域和知之不多的混凝土及其增强材料的发展与应用等方面，作了抛砖引玉的介绍。期望在混凝土结构领域内，有更多的专家学者开发出更多新的材料，并进而研究将这些材料用于结构工程所需解决的设计方法、施工技术以及维护要求等，以促进我国混凝土结构技术的进一步发展。
参考文献
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【关键词】混凝土质量；混凝土材料；关系
影响混凝土质量的几个重要环节是，合理的配比、选择原材料、及时养护、科学的施工。然而在各环节和因素当中，保证混凝土工程质量的基础和关键因素是选择最恰当的优质原材料。
一、混凝土组成材料
一般情况，组成通混凝土胶凝材料和填充材料这两大部分的材料，分别是水泥净浆和矿物集料。目前，由于混凝土施工技术的不断发展和更新，其组成材料已发展向多元化，而且在现在的施工技术中，会将适当的外加剂和矿物掺合料加入到混凝土中，进行搅拌。这些混凝土组成材料在混凝土结构中，在不同程度上提高了混凝土的质量。加入外加剂和矿物掺合料，可以发挥有效地促进混凝土组料的相容性和叠加效应来的作用，从而提高了混凝土的多功能化和高性能化；就混凝土的质量而言，水泥净浆发挥着关键性的作用，其优点是：硬化强度高、耐久性长、便于施工，还具有材料、填充空隙、包裹集料的作用；而集料的作用不仅可以使混凝土体积的稳定性、耐久性得到提高，也可以有效地降低水泥净浆的发热、干缩，最重要的是其成本较低，对工程造价来说既经济又廉价。
二、混凝土材料与混凝土质量
1、水泥
在混凝土组料中，其中最重要的一种材料是水泥，它是将水砂、石等材料搅拌在一起，通过其自身的水化作用，使其混合物在在空气或水中硬化，并形成塑性浆体的一种胶凝材料。然而，根据水泥不同的组成原料和不同的制作工艺，可以分为粉煤灰水泥、普通水泥、纯硅水泥、复合水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等，种类繁多，但其拥有各自独特的性能。粉煤灰水泥具有水化热低、干缩小、需水量小、泌水小、和易性小等特点；普通水泥，与纯硅水泥的早强和抗冻性、耐磨性相比，都稍差一点，但延长了低温凝结时间；纯硅水泥，其组成是将适量石膏加入到硅酸盐水泥熟料中，并进行磨制，具有良好的耐磨性、抗冻性，且凝结硬化快、强度高、不透水性强的优点，但也具有较差的耐化学侵蚀性及抗水性、水化热度较高的缺点；复合水泥，优点是和易性较好、早期强度较高，但需水量较大；矿渣水泥，具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能、较高的耐热性能、较低的水化热、早期强度低，后期强度增进大、凝结时间长的特点；火山灰水泥，与矿渣水泥特性差不多相同，另外的特点是，干缩大、需水量大。因此，要想提高混凝土质量，除了要了解水泥的化学性能外，还必须结合工程的实际施工条件，以及各影响因素，合理的选择最合适的水泥种类，不能单纯的就水泥材料的功能一概而论。
2、集料
影响混凝土质量好坏的又一重要因素是集料，它在混凝土体积中占有70%的比例。影响集料质量的因素主要有以下几点，一是，集料的吸水率和含水率，其密度和稳定性与吸水率成反比例关系，另外，集料与水泥的粘结，以及混凝土的耐磨性、抗冻性、稳定性也都受集料含水率大小的影响；二是，表观密度，一般来说，越其强度和稳定性的高低与表观密度是正比例关系；三是，集料的级配和粒度，各级粒径颗粒的分布情况指的是级配，粒度通常是指粗集料的粒径，在水泥用量相同的情况下，适当增长集料粒径，不但降低了水灰比，还降低了水泥浆和砂浆的需要量，使混凝土的强度得到提高；四是，集料的粒形，形状较差的集料，和易性不好，容易造成混凝土出现不同的缺陷，有的表面粗糙或有棱角的集料，与水泥浆间的粘结好，有利于提高强度；五是，集料中有害物质含量，水泥的水化，以及集料与水泥的粘结性直接受有害物质的的含量影响，如果过高会造成混凝土发生早期硬化，致使混凝土强度下降，其中这些有害物质包括：石粉、云母、有机物、黏土，以及反应性物质。
3、外加剂
为了改善混凝土的性能，在混凝土搅拌过程中，可以适量的加入一定的物质，通常情况，外加剂的加入量控制在水泥掺量的5%以内。目前，市场中流通的外加剂有引气减水剂、高效减水剂、早强剂与引气剂等等，类型各种各样。其作用各异，分别起到提高混凝土的耐久性或其他性能、改善混凝土拌合物流变性能、调节混凝土凝结时间和硬化性能等作用。在具体的施工中，为了提高混凝土全面性能，可以合理的使用多种外加剂。
4、矿物掺合料
矿物掺合料是一种无机矿物细粉，它包含三大类，一是人工类，如偏高岭土、水淬高炉矿渣、煅烧页岩等；二是工业废料类，如硅灰、粉煤灰等；三是天然类，如硅质页岩、火山灰、凝灰岩、沸石粉等，类型繁多，其细度相同或较细于水泥细度，在一般条件下，其掺量控制在水泥用量的5%以内。其作用不但可以改善混凝土内部结构，还可以降低温升、增进后期强度，从而混凝土的抗腐蚀能力和耐久性得到提高，另外，还能促进水化过程。所以，许多国家和地区已经高度注重矿物掺合料的应用，并将其作为第六组分的辅助胶凝材料用于高性能混凝土中。
三、混凝土配合比对建筑工程质量的影响
1、选用的水泥量
在施工过程中，为保证混凝土内部结构质量，一定要按照施工规范的标准，使用合适的水泥量，避免出现离析的现象，造成混凝土表面出现裂缝现象。在进行混凝土施工之前，必须检测集料里面含有的水泥浆是否达到施工标准的要求，并按照原定的施工计划，进行每项环节的施工，保证混凝土结构的密实度和完整性。同时，结合施工过程的具体情况，合理的确定适量的水泥用量，避免施工质量出现安全隐患。
2、水灰比的确定
水泥浆稠度取决于水灰比，在施工过程中，用水量越大，水灰比越高，则发生离析现象的可能性就越搞，从而发生拌合物流浆现象的可能，进而稀释了水泥浆，使其流动性加大。这样不仅加大了后期施工的难度，还影响了混凝土的结构，使整个建筑后期的使用功能和安全性能不能有效地发挥。但是若水灰比太小，水泥浆就会变稠，阻碍了拌合物的流动性，因此，在施工过程中，要确定合理的水灰比。
3、严格控制裂缝现象
在建筑施工中，混凝土表面裂缝问题是急需解决的，这要求施工人员必须采取有效地措施，综合考虑施工的实际情况，和各方面的影响因素，严格控制管理各个环节的施工，以保证混凝土施工质量。研究已建成的建筑的经验得到，，水泥水化使用的水量与水泥重量基本相同。
4、增强材料的性能
在进行混凝土的施工中，为提高其强度和稳定性，可以加入适当的混合材料。另外，将适量的外加剂添加到混凝土里，其作用可以使混凝土的使用性能得到提高，对建筑工程的造价成本来说，也起到了不可小视的作用。
结束语
在现在的建筑工程中，混凝土工程质量发挥着非常重要的作用，因此，必须保证混凝土工程质量，并不断地提高其施工工艺，这就需要我们必须清晰地了解混凝土组成材料的品质、性能、以及特点，这也是保证其质量的基础和关键。混凝土材料的选用之间影响着混凝土施工质量的好坏，这需要引起各个施工企业的重视，严格把握好混凝土组成材料，从而保证其施工质量。
参考文献
[1]曾世东.混凝土强度影响因素的试验研究[J].科技信息.2013（11）：78-79.
关键词：高性能混凝土；强度；原材料
中图分类号： TU37 文献标识码： A
高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管业界对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生因温度和收缩产生的裂缝。硬化后有足够的强度，内部空隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀性。其中强度尤为重要。工程上对混凝土的其他性能要求，如耐久性、不透水性、抗侵蚀性等，这些性能都与混凝土的强度有着密切关系。因为一般来说，混凝土的强度越高，其密度也越高，其刚性、耐久性、不透水性、抗侵蚀性等也将提高。而随着工程建设的需要，高性能混凝土的使用频率越来越高。
1水泥
水泥是混凝土工程的主要材料，水泥的品质直接影响混凝土的质量。当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度要高许多。随着水泥细度增加，水化速率增大，会导致较高的强度增长率。但应该避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，粒径在1um以下的颗粒不到一天就完全水化，几乎对后期强度没有任何贡献。而另外直径大于60um的颗粒对强度也并不起作用。在水泥品种及混合材料掺量相同的情况下，水泥粉磨细度细，比表面积大，其制备的混凝土需水性无疑会高。若要保证混凝土具有良好的流动性，就会增加水或水泥还有减水剂，从而对混凝土的强度也带来影响。除此之外，水泥颗粒的级配的影响也有一定作用。良好的颗粒级配可以降低混凝土的孔隙率，从微观角度上说对强度也会发生影响。由此可见，水泥的细度对混凝土强度是有一定的影响。水泥强度主要来自于早期强度C3S及后期强度C2S，而且这些影响贯穿于混凝土中。
2粗集料
集料是混凝土的骨架，是保证混凝土强度的主要材料。
混凝土中的粗骨料通常采用碎石或卵石。当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度要比卵石强度高。质地优良的碎石或卵石的强度大都高于普通混凝土的强度的2～4倍，所以，普通混凝土强度不受石料强度的影响。但，高性能混凝土则不同，它的水泥石强度高，如果石料强度不高，则会由此引起混凝土破坏。所以粗骨料的强度在一定范围内制约着高性能混凝土的强度。高性能混凝土应适宜采用压碎值指标≤10％的碎石。
集料在拌合过程中，特别是粗集料，会直接吸走部分拌合用水，降低了混凝土的水灰比，使得混凝土拌合物的工作性变差，混凝土的坍落度减少，强度降低。此外，吸水率高的集料对混泥土的抗冻性、收缩变形亦有不利影响。
当坍落度一定时，最大粒径的混凝土因其表面积增大，在相同坍落度下需水量增大，对应的水灰比明显增大；或相同配合比条件下，混凝土的工作性变差，内部缺陷增多，从而引起强度的降低。
针片状颗粒的含量与混凝土强度存在一种特殊关系，不是针片状含量越高，强度就越低，也不是针片状含量越低，强度就越高。而是存在一个最佳值，在这个值附近，混凝土的抗压强度最高。另外，针片状增多，集料表面积增大，从而引至混凝土的许多不良影响。一般在进行混凝土配比设计及原材料的选择时，特别是高性能混凝土，为了获得所要求的混凝土强度和密实性等，采取了限制粗集料中针片状颗粒含量的要求。
3细集料
普通混凝土中使用的细集料，通常有河砂、山砂、海砂。河砂比较洁净，颗粒圆滑，质地坚硬，海砂虽具有上述特点，但常含有贝壳碎片、云母和可溶性盐，山砂表面粗糙，棱角多，含泥量和有机物高。混凝土中所用的细集料如果砂粒过粗，将会使混凝土拌合物粗涩、松散，导致混凝土密度降低。如果过细，比表面积增大，要保持流动性不变，就要增加用水量，同时还要增加水泥用量。另外，砂中泥土会影响砂与水泥的粘结，而导致混凝土强度降低。虽然细集料在骨料当中对混凝土强度影响比粗集料小，而混凝土公式内也没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土的质量也有一定的影响。高性能混凝土中宜采用的细集料应以含泥量小，并且以中砂偏粗，细度模数在2.6～3.0之间，级配良好的河砂。
4粉煤灰
粉煤灰作为主要混合材料，已经得到广泛应用。粉煤灰玻璃微粒特有的物理形状，能使水泥颗粒的絮状结构解絮扩散，同时降低混凝土内部结构的粘度和摩擦力，使混凝土的浆体体积增加。加入粉煤灰的混凝土除了能减少混凝土的温升，防止混凝土产生裂缝，提高耐久性，抗渗、抗冻、抗侵蚀性外，还可以有效改善混凝土的工作性能。同时也降低了混凝土的坍落度损失，因而使混凝土的用水量降低，使力学性能有所提高，从而保证了混凝土的质量。从粉煤灰的需水比指标Ⅰ级粉煤灰≤95％，Ⅱ级粉煤灰≤105％，Ⅲ粉煤灰≤115％可知，在保证新拌混凝土和易性和坍落度的前提下，Ⅰ级粉煤灰可以降低混凝土的用水量。Ⅱ级粉煤灰则用水量基本不变。而Ⅲ级粉煤灰则要增加混凝土的用水量。粉煤灰混凝土早期强度一般较低。粉煤灰对混凝土强度的贡献主要表现在后期增长上。粉煤灰中的SO2和Al2O3在常温下可以和水泥水化析出的氢氧化钙反应形成水化产物，增进混凝土强度。活性高的粉煤灰生成的水化物较多，对混凝土强度贡献较大。
5减水剂
外加剂在混凝土中应用已经非常普遍。外加剂的种类十分繁多，各种外加剂的性能和作用各不相同，使用时应当从混凝土性能要求出发选择合适的外加剂。其中高效减水剂几乎是高性能混凝土必不可少的组成材料。高效减水剂是高分子表面活性剂，具有很强的固液界面活性作用。拌合混凝土时加入适量的减水剂，可使水泥颗粒分散均匀，同时将水泥颗粒包裹的水份释放出来，从而能明显减少混凝土用水量。减水剂的作用是在保持混凝土配比不变的情况下，改善其工作性，提高混凝土抗压强度；或在保持工作性不变的情况下减少用水量，提高混凝土强度；或在保持强度不变时，减少水泥用量，节约水泥，降低成本。同时，加入减水剂后混凝土更为均匀密实，改善一系列物理化学性能，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等，提高了混凝土的耐久性。在混凝土中选用高效减水剂时，要同时考虑水泥的品种和其它成份的特性，选用时既要考虑经济性，又要注意减水剂的质量稳定性。应该注意的是千万不能仅根据产品说明书来选用高效减水剂的合适掺量，应该在保证混凝土技术性能要求的前提下，达到最经济的效果。有些减水剂超量掺加时，不仅达不到预期效果，反而会带来严重的负面作用。相对其它原材料而言，外加剂掺量虽较少，但对混凝土的质量至关重要，对混凝土抗压强度起着十分重要的作用。
随着交通建设的发展，加强原材料的管理变的十分重要，尤其时材料的选用。特别是对高性能混凝土而言，因此我们有必要了解各种原材料带来的影响。由于高性能混泥土的强度涉及多方面的问题，并非理论上那么简单，本文只是着重从原材料对高性能混凝土强度的影响作出了一些分析。
参考文献
[1] 冯乃谦 邢锋. 高性能混凝土技术.原子能出版社，2000(6).
关键词：混凝土;保护材料; 环氧砂浆; 呋喃砂浆;混凝土保护剂Abstract:Concrete is the most widely used building materials in architectural engineering at present, but because of its own defects and its application is limited. In this paper, the reaction mechanism of the concrete, the influence factors of concrete environment are described. According to the different environmental conditions, building and engineering site uses what kind of concrete protective materials were analyzed by.
Keywords: concrete; protective materials; epoxy mortar; furan mortar; concrete protective agent
中图分类号：[TQ178]文献标识码： A文章编号：
前言
建筑工程中用量最大、应用最广泛的材料当属混凝土，一方面是因为它的力学性能满足一般工程的需要，另一方面是由于混凝土的原材料来源广泛、价格低廉、生产及施工工艺简单。鉴于混凝土以上的几点优势，它一直被作为工程材料的首选，并且材料开发人员相继开发出了各种不同用途的混凝土外加剂（如减水剂、缓凝剂、引气剂等）用以改善其力学性能与施工性能；针对各种施工条件和施工部位，开发出了相应类型的混凝土，例如大体积混凝土、钢筋混凝土、高强混凝土、冬用混凝土、喷射混凝土及泵送混凝土等。尽管如此，由于混凝土本身性能的限制，它还不能满足一些特殊场所和一些建筑物的特殊部位的需要。为确保建筑物的安全、正常运行，需要根据具体场所或特定部位，采用相应性能合适的材料对混凝土建筑物进行针对性的保护。
混凝土反应原理
选用混凝土保护材料，首先需要明白混凝土反应的机理及破坏的原因。
混凝土主要是水、水泥、外加剂与骨料等结合在一起的混合物，其形成过程是水与水泥形成凝胶体将骨料结合为一体的过程。混凝土的性能主要取决于骨料、胶凝体的性能及各原材料的配合比。在各种因素中，混凝土的胶凝材料起着很重要的作用，它影响着混凝土的整体性能。混凝土胶凝材料的作用原理主要是水泥的水化反应。
水泥与水拌合后，其中的四种主要熟料矿物与水反应原理如下：
硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。
3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2
硅酸二钙β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度较慢。
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2
所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成都无很大的区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。
铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。
在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与其石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。
由以上三种水化反应结果可以看出，水泥的凝胶体系呈碱性，在酸性环境或失水严重情况下会破坏凝胶体系，影响混凝土的整体性能。此外，由于混凝土原材料都是无机材料，其气密性不好，体系中会分布很多毛细孔。毛细孔的存在使得水、CO2很容易渗入混凝土体系内部，使混凝土碳化或内部钢筋锈蚀，进而造成混凝土疏松，降低了其力学性能。
影响混凝土的环境因素
混凝土的破坏除了原材料选择不当、配合比设计不合理、施工操作不规范、养护不到位及自然灾害对混凝土造成的破坏外，环境因素对混凝土造成的疲劳破坏也是一个不可小觑的问题。环境因素在短时间内对混凝土破坏程度很小，甚至可以忽略不计，但随着时间的增长对混凝土的破坏程度会越来越大。工程建设期一般都历时很长时间，建成后更是长期运行。因此，针对环境破坏因素，我们应该引起重视，并采用相应的材料对混凝土加以保护。
破坏混凝土的环境因素主要有磨损、物理因素如干湿、冻融、温度变化和化学介质腐蚀造成的破坏。
3.1磨损
磨损包括机械磨损（路面、厂房地坪的磨损）和冲刷及气蚀作用造成的磨损。
3.2物理因素
物理因素造成的破坏主要包括干湿交替、冷热交替、冻融交替引起的体积胀缩效应，进而导致混凝土剥落；高温引起的凝胶体系破坏使混凝土本身自聚能力下降；水、CO2及氯离子等物质的渗入导致混凝土碳化、其内部钢筋的锈蚀。
3.3 化学介质腐蚀
化学介质腐蚀主要是指长期处于特定的化学介质中或交替变换的化学介质中使混凝土本体被腐蚀破坏。
混凝土保护材料选用
选用混凝土保护材料，首先考虑的应该是材料与混凝土的粘接性能，如果材料不能和混凝土很好的结合在一起，对混凝土的防护性能再好也无济于事；其次要考虑到材料与混凝土的相容性，那样在外界条件交替变换的情况下，不至于因为混凝土与其保护材料变化效应不一致，与混凝土剥离；最后考虑材料延缓外界环境条件对混凝土破坏速度的性能。以下是几种环境条件下对混凝土保护材料的选用分析：
4.1 适用于磨损环境中的混凝土保护材料
对处于磨损环境条件中的混凝土，最佳的保护材料是环氧砂浆。环氧砂浆是以高分子树脂环氧树脂固化物为胶结材料的砂浆。高分子树脂具有导热慢、粘接强度高、气密性好的特点。此外，环氧树脂固结物还具有很好的韧性。经过性能测试，环氧砂浆具有优异的抗冲磨性能、与混凝土很好的相容性。
环氧砂浆导热性慢的性能延缓了混凝土本体温度变化的幅度，降低了混凝土冻胀融缩、热胀冷缩的程度，减轻了由于这些因素导致的混凝土反复的体积胀缩对混凝土本体的破坏；环氧砂浆气密性好使得其具有良好的抗渗能力，可以有效防止水分、CO2及Cl‾等渗入混凝土体系中，降低了混凝土碳化及其中钢筋锈蚀的程度。
4.2适用于化学介质及高温条件下的混凝土保护材料
化学介质一方面会会破坏混凝土中的骨料，另一方面会破坏混凝土中的凝胶体系，降低混凝土本体的内聚力；在高温条件下混凝土失水严重也会破坏混凝土的凝胶体系，减弱混凝土本身的内聚作用，造成混凝土的剥落。需要用防腐蚀材料对混凝土进行保护。呋喃砂浆是一种很好的防腐材料，具有良好的耐化学腐蚀性能和耐高温性能。呋喃砂浆是以呋喃树脂固化物为胶凝材料的砂浆。呋喃树脂固化物结构中几乎不存在活性基团，这使得呋喃树脂固化物的耐酸性能优于环氧树脂固化物、耐碱性优于酚醛树脂固化物。呋喃树脂固化物体系辅以相应性能的填料配制的呋喃砂浆是一种适用于单一化学介质、多种化学介质反复交替及高温条件下混凝土保护材料。
4.3 适用于水浸及日晒条件下的混凝土保护材料
高速公路及铁路的桥梁等建筑物通常处于这样的条件下，最适用的保护材料应该是混凝土保护剂。混凝土保护剂的主要成份是有机硅烷，其防水机理是与混凝土中的游离碱产生化学反应，生成稳定的枝蔓状晶体胶质，能有效地堵塞混凝土内部微细裂缝和毛细空隙，使混凝土结构具有持久的防水功能和更好的密实度及抗压强度。混凝土保护剂还具有良好的渗透性，其渗透深度达0.3-1.2mm，同时还能有效地阻止酸性物质、油渍和机油对混凝土的侵蚀；混凝土保护剂产品还具有抗紫外线、耐高温的功能。此外，混凝土保护剂施工后还具有改善混凝土外观效果的性能。
结语
混凝土作为建筑工程用量最大、起骨架作用的材料，在建筑物中起着至关重要的作用，选用合适的混凝土保护材料进行防护，可有效防止环境、气候对其的造成的破坏，提高混凝土的耐久性，在保证建筑物的安全、正常运行的前提下，提高其运行年限。
参考文献：
[1] 水泥混凝土 组成 性能 应用[M] 中国建材工业出版社 2005
[2] 新型NE环氧树脂砂浆的研制及其在水利水电工程的应用[J] 新型建筑材料 2011
关键词：混凝土：材料结构：检验
中图分类号： TV331 文献标识码： A
混凝土材料在我国建筑中被广泛应用，其质量问题也引起广泛的重视。混凝土的质量主要体现在其强度、变形以及耐久性等地方，其检验一般热力学方面为基准，其中热膨胀系数是主要的直接和间接的影响混凝土结构安全性能和耐久性能。
1.混凝土材料检验的背景及意义
混凝土作为我国各类建筑工程的主要材料之一，受到各种因素作用。如：各种复杂地理、温度、荷载、盐碱等环境因素。混凝土由浆体、粗细集料、细孔等材料构成，其种类因建筑需要而不同，如钢筋混凝土、水泥混凝土等。混凝土材料是一种复合材料，其不同组分的热变形特征也不相同，此时，温度是影响混凝土的最大因素。温度影响一般分为两方面,气候温差及高温过程。气候温差主要是季节更替和天气因素造成的，高温过程是建筑物受到火灾或爆炸等高温环境。当材料温度发生变化时,其材料成分也发生不同热变形,导致组分热应变,由于固相组成之间的热膨胀性能有所不同而发生挤压或拉伸现象。而且，如果材料由于硬化龄期增加或者与外界组分的反应引起化学成分和孔隙结构改变,就会进一步改变其组成及其热变形性质, 改变了混凝土结构温度条件下的服役性能。此外，混凝土在低温时，水泥浆体结构具有冻胀特性，在温度低于零度时，浆体中的水分变为结冰水和过冷水，泥浆发生冻结而出现体积膨胀压力及渗透压力。过热和过冷的温度差异考验着混凝土的结构质量，热度差异导致混凝土出现热胀冷缩的现象，混凝土材料因此易产生裂隙。我国建筑中使用的大体积混凝土及超长结构混凝土在广泛应用过程中常因混凝土水化硬化过程放热量大,容易聚集而导致内部温度急剧上升，加之混凝土水化放热及周围环境辐射等因素加大了辐射热量使其内部温度更高，更易造成开裂退化现象，影响混凝土材料的耐久性。所以，对混凝土材料进行热力学检验意义重大，是保障建筑物安全与质量的前提和基础。
2.混凝土材料的检验
2.1混凝土的热变形性质检验
物质的长度或体积随温度的升高而变大称之为热膨胀，物体体积随温度升高而变大，随温度降低而减小称之为热胀冷缩。混凝土的热变形检验主要是检验其热胀冷缩的性质，其热胀冷缩的性质又受热膨胀系数影响。混凝土作为一种复合材料，其热膨胀系数受很多因素影响。如硬化水泥浆体、孔隙大小及含水量、材料成分等。混凝土材料中硬化水泥浆体的热膨胀性能主要受其浆体中水含量、固相成分、孔隙率的多少影响，其中浆体中的氢氧化钙的热膨胀系数最大，致密的结构物质热膨胀系数大，所以，混凝土材料中氢氧化钙的含量越大、孔隙率越小，其热膨胀系数越大。当混凝土材料热膨胀系数增加到一定值时，其将浆体内的自由水与吸附水随温度升到而流失，内部化学结合水不能得到排除，自由水在浆体内来回进出，继而产生湿热膨胀。混凝土空隙中的水分和凝胶孔中的水分受热膨胀后，体积急剧变大，引起的湿胀压力可使混凝土表面及内部出现裂隙。混凝土热变形检验主要是混凝土热膨胀系数测量，是对其耐久性的检验。
目前，检验混凝土热变形检验的方法很多，清华大学建材研究所开发的温度一应力实验机、哈尔滨工业大学研发的静水力学称重法能测量混凝土材料的热膨胀系数，静水力学称重法主要是通过测量试件在水中的浮力变化大小来计算其体积变化大小。中国建材研究院设计出在高温条件下对混凝土材料的热膨胀性能测定的方法。实际工程中混凝土的热稳定性非常重要，所以其热膨胀系数的测定也应更加精准。
2.2混凝土的热敏感性检验
混凝土的宏观性虽然可以看成一个完整的体系，但其各个成分相之间的性质存在较大差异，直接影响混凝土材料的热敏感性。热敏感性指混凝土材料的热膨胀系数对温度变化的敏感程度。混凝土中的水泥凝胶、氢氧化钙晶体、未水化的水泥、孔隙等结构的常温线性膨胀系数存在较大差异，热敏感性能也存在较大差异。热敏感性与热膨胀系数联系紧密，热敏感性越小，其热膨胀系数就越小。所以，在检验混凝土材料的热敏感性时可通过调控减小其热敏感性的组分，达到改善混凝土结构热稳定性的目的。东南大学研发的通过电加热控制温度直接测试不同温度下试件的长度变形大小，在经过计算公式直接测混凝土的热膨胀系数，利用相关关系体现出混凝土的热敏感性。热敏感性的检验对混凝土材料的热力学检测具有重要意义。
2.3混凝土的热不相容性检验
混凝土的热不相容性是指当环境温度变化时，混凝土结构及性能会随着其体积的变化而改变，在反复变化的过程中，组成相界面区域会产生热疲劳损伤，在此状态下混凝土各成分之间的温度协调性。由于我国地大物博，各地环境存在明显差异，例如新疆、内蒙等地区，环境干燥、湿度较大且温度变化幅度很大。这些地区建筑使用的混凝土就常因气候问题出现开裂的现象。一些专家对混凝土界面过渡区展开了深入研究，指出其结构和硬化水泥浆体之间区别较大，并认为界面过渡区是混凝土中组成最薄弱的区域。当环境温度出现较大变化时，造成混凝土内部由于温度梯度而产生热应力,以及各相间由于热作用变形而产生的挤压应力。混凝土界面过渡区在温度反复波动时的应力作用下容易出现损伤，其中的材料因热膨胀系数不同而使界面处产生相对运动和错位的趋势, 多次热循环后混凝土的性能产生显著下降。
检验混凝土热不相容性使用最多的方法是红外热成像技术。红外热成像技术是近几年快速发展起来的结构无损检测和监测技术。其原理是利用一切物体都能辐射红外线的特点，应用测仪测定目标和背景之间的红外线差异制作出红外图像,也就是物体表面温度分布图像,利用热传导在物体内部的差异,进而判断物体内部是否存在缺陷。红外热像法和数字图像相关法可针对混凝土材料在准静态荷载下的力学行为进行检测。红外热成像能清晰地显示混凝土材料试件由冻结到解冻损伤过程中造成的微裂纹状态下的热弹性祸合以及热耗散。在检测混凝土的热不相容性时，是利用红外热成像对混凝土在疲劳或损伤过程中的热红外辐射征的研究，分析混凝土在疲劳、损伤、破裂和破坏等过程中伴随的热现象,监测损伤和破坏过程中微裂纹从出现到逐渐增长发育的整个过程,判断混凝土结构内部损伤存在的具置,从而进行疲劳强度评价等。红外热成像技术应用广泛，具有方便快速,大面积扫测,直观等优点。此外，红外热像法还能进行混凝土温度场的模拟，利用红外热成像测定特定温度条件下混凝土表面和内部的边界的状况，达到模拟实际环境中混凝土温度场内变化的过程，继而应用计算机技术分析方法找出混凝土结构中存在的缺陷。
结语：
随着建筑工程的不断发展，其安全问题逐渐被重视起来。混凝土材料的检验是建筑工程安全保障的重要部分，得到建筑企业和监理部门的广泛重视，随着新兴科技手段的运用，混凝土材料的检验必将更加规范和严格。
参考文献：
[1]欧建广,邓四东,陈远方,等.寒冷地区高温干燥条件下混凝土面板裂缝控制闭.水力发电,2003,29(8):42礴4.
【关键词】hpc 高强度 耐久性 节约材料
[正文]混凝土（由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合人造石材）造价较低，是土建工程结构中的首选材料，广泛的应用于工业与民用的土建工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥梁等工程中。
普通的混凝土材料是由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水 按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的具有一定强度特性的人工建筑材料。过去，由于人们过分注重于混凝土的力学性能，把精力主要集中在如何提高混凝土的强度上，而用高压强度的比例关系来代表其性能的优劣，对混凝土的耐久性则不够重视，从而导致了部分工程结构的开裂，甚至崩塌，此外，由于普通混凝土材料本身的耐久性不高，致使混凝土建筑工程的维修费用急剧增大，所以如何延长混凝土材料的使用寿命，提高混凝土的性价比，发展新型高性能的混凝土材料势在必行。
一、高性能混凝土概述
混凝土技术经过多年的发展，现在新型外加剂和胶凝材料的出现使既有良好的工作性，又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。高性能混凝土（High Performance Concrete），简称HPC。HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用，日益受到国际材料界和工程界的重视。
HPC组成材料包括水泥、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂，其组成和配比要比普通混凝土复杂，要求也高得多。HPC的优点体现在：
（1）由于HPC的高强（60Mpa～100MPa）和超高强（≥100MPa）特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价。
（2）由于HPC具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。
（3）HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。
二、高性能混凝土的特性
1.新拌混凝土的工作性
新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性（坍落度20cm～25cm）及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比，HPC的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂（如萘系和三聚氰胺系高效减水剂）虽然对水泥浆有强的分散作用，减水率高达18以上，但并不能满足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂（SP）难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此，必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂（CSP）才能较全面满足HPC对工作性的要求。
2.硬化混凝土的性能
现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC的研究和开发。在高层建筑中，混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。25～30层的建筑物要使用强度标号C35～C45的混凝土，30～35层要C45～C50，更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以30～35层（高度约100m）居多。因此，更高强度的HPC是目前研究和今后发展的方向，而大量使用的强度标号是C40混凝土。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。
三、高性能混凝土的应用与研究
每年工程上混凝土的用量非常之大，工程规模大、耗资大、应用范围广，作为现代工程主要材料的地位依然不被撼动。纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。例如，1980年3月，北海Stavanger近海钻井平台Alexander Kjell号突然破坏；乌克兰境内的切尔诺贝利核电站的泄漏；日本的一些钢筋混凝土桥梁，投入不到20年因不能使用而被炸毁；辽宁盘锦辽河大桥的断毁等等。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的维修费急剧增大。如何延长混凝土的使用寿命，发展高性能混凝土势在必行。
2001年10月用高性能混凝土成功浇捣的航站楼工程第一块大面积楼板，为浇筑量约8003m的主楼南区二层楼板。该楼板呈长条型，宽约20m，长约80m，厚500mm，浇筑前沿楼板长度方向由南往北布置2条施工泵管，分别提供泵送混凝土。施工浇筑时，投入混凝土生产线2条、混凝土搅拌车22台、混凝土泵机2台，施工用时14h，施工过程顺利。其后，在检查认可了这种新型混凝土抗裂性以及总结了它的施工养护经验的基础上，陆续浇捣了其它的大面积楼板，整个航站楼施工补偿收缩纤维混凝土总量超过4万方。经检验，所有应用补偿收缩纤维混凝土施工的楼板强度均达到设计要求，没有发现任何明显的肉眼可见裂缝，抗裂效果得到各方认可和好评。
随着高性能混凝土的优越性不断地得到认可，混凝土应用技术的进步，城市建设速度的加快，高性能混凝土获得了迅速发展。高性能混凝土在实际工程中获得了越来越广泛的应用，尤其是在高层建筑、大跨度桥梁、海上采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。
四、高性能混凝土的发展前景
随着HPC的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源，并对环境产生不同程度的影响。有专家指出，作为建筑工业主要原料的水泥，实际上是一种不可持续发展的产品。因此，高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时，坚持其可持续性的发展原则。
在节材方面，如果能够将目前使用的钢材和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益。粗略计算，到2010年，仅通过推广应用高强钢和高性能混凝土，就可节省大量建设资金并且同时产生丰厚的间接经济效益。另外，采用高强材料，可以提高施工作业效率，提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用，解决了建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，增大建筑使用空间，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。推广应用高强钢和高性能混凝土，在建设阶段可以节约钢材和混凝土，减少资源和能源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放。
任何新技术、新材料的发展，都需要经历漫长的、反复的过程。在需要克服的诸多障碍中，首先是人们的观念和认识。当前我国正处于基础设施建设的高潮，对于HPC的发展应该是一个难得的机遇。当然，任何发展迅速的新技术，都必定给相关的业界带来显著的效益。
应用大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土发展HPC是最可行的途径，因为它不仅能够提高混凝土的品质，还能有效地降低生产成本。在人们对发展HPC取得共识的基础上，注重提高骨料品质，并将大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土恰当地用于我国的基础设施建设，不仅有利于混凝土业的可持续发展，对整个国民经济建设的可持续发展都会发挥一定的促进作用。HPC的研究与应用在短短的十几年内发展很快，现在采用高效减水剂和硅粉，利用普通工艺即可很方便地配制出高强混凝土。
据报道，日本正在研制使用寿命在500年以上的超高耐久性混凝土。目前一些超高强预应力混凝土结构甚至已经可以用来代替钢结构。我国在最近几年中胭脂路超高性碱渣混凝土、沸石粉混凝土、高强粉煤灰混凝土、铁（硫）绿酸盐水泥混凝土、230MPa矿物集料混凝土、200MPa超高强钢纤维混凝土、92MPa抗冲耐磨混凝土等第一系列HPC。在保塑剂的研制方面也有进步。
五、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，不能照搬普通混凝土的施工与养护方法，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。
参考文献
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关键词：混凝土 密度 细度
混凝土，简称为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
一、水泥
水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学反应过程能有塑性浆体变成坚硬的石体，并能将散粒状材料胶结成为整体，所以水泥是一种良好的矿物胶凝材料。就硬化条件而言，水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好的在水中硬化，常用的是硅酸盐水泥。
1、水泥的基本性质。
（1）表现密度：表现密度又称质量密度，是水泥的质量（kg）与其在自然状态下的体积（m3）的比值。水泥的表现密度约为1000～1600kg/m3，通常采用1300kg.m3。
（2）细度：细度是指水泥颗粒的粗细程度。颗粒愈细与水其反应的表面积就愈大，水化越快而且较安全，因此早期强度和后期强度也越高。但在空气中硬化，体积会有较大的收缩。
（3）凝结硬化：凝结时间分初凝和终凝，终凝时间不能过长。其影响因素有许多：熟料中铝酸三钙含量高，石膏掺量不足，水泥凝结快；水泥细度越细，水化作用越快，凝结越快；水灰比越小，凝结时温度越高，凝结越快，而混合材掺量越大，水泥越粗，凝结越缓慢。
（4）体积安定性：体积安定性是指水泥在应哈过程中，体积变化是否均匀的性能，简称安定性。水泥安定性不良会导致构件（制品）产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。因其安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙或游离氧化镁过剩或石膏掺量过多。安定性不合格的水泥不可用于工程，应废弃。
（5）水化热。
2、水泥的分类。
在建筑工程中常用的水泥主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
（1）硅酸盐水泥：硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、适量的石膏、0%～5%的石灰石或粒化高炉矿渣麻细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥分两种类型，一种是不掺混合材料的成I型硅酸盐水泥。另一种是在硅酸盐水泥熟料中掺加不超过水泥种类5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的成II型硅酸盐水泥。我国生产的硅酸盐水泥公分425R、525、525R、626、625R、725R六种标高，其R型水泥为早强型水泥。
（2）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%～15%的混合材料、适量石灰膏磨细制成的水硬性胶凝材料，成为普通硅酸盐水泥。掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替。掺非活性混合材料时，最大掺量得超过水泥质量的10%。
普通硅酸盐水泥分为325、425、425R、525、525R、625、625R七种标号。
（3）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和20%～70%的粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，成为矿渣硅酸盐水泥。
其早期型号强度低、干缩性大、保水性能差易出现泌水现象。但后期强度高，水化热低、耐热性耐水性较好。采用蒸汽养护可加快水泥硬化速度。
（4）火山灰质硅酸盐水泥：早期强度较低，耐热性和抗冻性较差，易产生干缩裂缝，吸水性较大。
（5）粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、适量的石膏和加入占水泥重量20%～40%的粉煤灰磨细制成的水硬性胶凝材料组成。
粉煤灰硅酸盐水泥有275、325、425、425R、525、525 R、625R七种标号。
其水热化低，抗酸性盐侵蚀能力强、抗裂性好，但早期强度较低、保水性较差。
水泥在进场时必须具有出厂合格证或进场试验报告，并对其品种、标号、包装或散装仓号、出厂日期等内容进行检查验收。水泥进场后应按品种、标号、出厂日期分别堆放，并作标志，做到先到先用，防止混用。水泥应防止受潮，故储存仓库应尽量密封，存放时袋装水泥离地、离墙均应在300mm以上，且堆放高度不得超过10包。水泥储存时间不宜过长，否则其强度会明显下降，规范规定水泥的储存期限为3个月（快硬硅酸盐水泥为1个月），从出厂之日算起，若超过此期限应作复查试验，并根据试验结果使用。
二、砂
混凝土用啥常采用细度模数为2.3～3.5的中砂或细砂，孔隙率不宜超过45%。对于强度等级低于C30的混凝土，砂的含量（即粒径小于0.080mm的尘屑、淤泥和黏土的总含量）应不大于5%，强度等级高于或等于C30混凝土，含泥量应不大于3%。砂中的杂质会影响混凝土的性能，因此，砂中杂质含量应符合有关规定。
三、石子
石子的级配和最大粒径对混凝土质量的影响较大。级配越好，这队节约水泥和提高混凝土的强度和密实性都有好处。但由于结构断面、钢筋间距及施工调价的限制，一般规定石子的最底下啊粒径不得超过钢筋最小净距的3/4；不超过构件最小边长的1/4及板厚的1/20。
石子中有害物质实现用水冲洗清除，使泥土杂物、有机物质和硫化物等含量不超过施工验收规范中的规定值，以免影响混凝土的强度的耐久度。
四、水
混凝土拌合用水一般采用饮用水，采用其他来源水时，水质pH值不得小于4，且硫酸盐含量不得超过水质量的1%，海水对钢筋有腐蚀作用不得使用。
五、外加剂
混凝土中掺入适量外加剂可改善混凝土性能，提高混凝土早期强度，节约水泥。
1、早强型。
可以提高混凝土的早期强度，从而加速模板周转，加快工程进度，节约冬期施工费用。
2、减水剂。
减水剂是一种表面活性材料，加入混凝土后能对水泥颗粒其扩散作用，把水泥凝胶体重包含的游离水释放出来，从而在保证混凝土能顺利浇筑的前提下，显著减少拌合用水、改善和易性、节约水泥、提高强度。
3、缓凝剂。
缓凝剂是一种能延迟水泥水化反应，从而延长混凝土凝结时间的外加剂。主要用于夏季施工或混凝土浇筑时间紧张的工程中。
4、抗冻剂。
抗冻剂是能过降低浑天中谁的冰点的一种外加剂，也就是在混凝土中起到延迟水的冻结，保证混凝土在负温条件下能继续增长前孤独的作用。常用的抗冻剂有无机化合物和有机化合物两大类。
六、施工配合比
混凝土中的各个组成材料只能按最佳的比例配合，才能使强度等级达到最大值。各种材料间的比例即使混凝土的施工配合比。混凝土配合比应该根据材料的供应情况、设计混凝土强度等级、混凝土施工和易性的要求等因素来确定，并应符合合理使用材料和经济的原则。合理的混凝土配合比应能满足两个基本要求：既要保证混凝土的设计强度，又要满足施工所需要的和易性。
