浅谈高性能混凝土的耐久性
0 引言
高性能混凝土（High-Performance Concrete, HPC）的概念最初由美国国家标准与技术研究院(NIST)和美国混凝土协会(ACI)于1990年提出，他们认为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、采用优质材料配制的、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而耐久的混凝土，特别适合于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。我国吴中伟院士认为：一种新型高技术混凝土，它应该以耐久性作为设计的主要指标。高性能混凝土的核心是保证耐久性。耐久性对于工程建设来说，意义非常重大，它涉及到国家和人民的生命财产安全。如果耐久性不足，轻则需要在工程应用后采取加固和维护措施，重则造成工程事故。混凝土的耐久性不良主要由两方面原因造成:一是混凝土的劣化，包括热处理、化学和生物反应对性能的影响;另一方面是钢筋的劣化，即钢筋的锈蚀。本文旨在从耐久性这个核心指标入手，探讨高性能混凝土的一些问题。
1 提高混凝土耐久性的常用方法
要提高混凝土的耐久性,必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，又会导致捣实成型困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等宏观缺陷，不但混凝土强度降低，而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性的方法是：①添加矿物掺合料。矿物掺合料主要有粉煤灰、磨细矿渣和硅粉等。以粉煤灰为例，含碳量高的粉煤灰需水量大，对混凝土的流变性、强度和变形都有不利影响。因此，在高性能混凝土中，宜用含碳量小、细度大、需水量低的优质粉煤灰。优质粉煤灰对水泥浆体有显著的流化与增强效应，并使水泥石结构致密化。②添加高效减水剂。在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,尽可能降低用水量,减少水灰比,使混凝土的总孔隙,特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后,会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中,包裹着许多拌和水,从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性,就必须在拌和时相应地增加用水量,这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列,使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下,不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态,还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜,同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来,因而达到减水的目的。许多研究表明,当水灰比降低到0.38以下时,消除毛细管孔隙的目标便可以实现,而掺入高效减水剂,完全可以将水灰比降低到0.38以下。③消除混凝土自身的结构破坏因素。要提高混凝土的耐久性,限制或消除从原材料引入的碱、SO3、CL-等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量,加强施工控制环节,避免收缩温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。本文将着重从添加矿物掺合料方面对混凝土的耐久性进行研究。