【科普】高性能混凝土及其养护

　　高性能混凝土是一种采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高和易性和高体积稳定性的混凝土。

　　高性能混凝土特点

　　高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

　　高性能混凝土具有良好的和易性，混凝土拌合物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

　　高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50~100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

　　高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

　　配制高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂，从而使混凝土具有优异的技术特性，但由此也产生了值得重视的性能缺陷：（1）自干燥引起的自收缩；（2）脆性。

　　高性能混凝土能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求，最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

　　研制材料

　　水泥（经验证明：水泥用量较低的高性能混凝土不仅工作性能好，且一般不开裂，后期强度持续增长，耐久性好），除水泥强度等级外，水泥矿物组成和细度都对高性能混凝土的性能有影响。为确保其高流动性，高强度，高耐久性，水泥必须与所用高效减水剂相容性好，使混凝土拌合物在满足工作性条件下用水量尽可能低，坍落度损失小。

　　外加剂（超塑化剂、泵送剂、膨胀防水剂、引起减水剂或早强防冻剂）。在混凝土中加入外加剂一般可达到的目的是：减少水泥用量，还可改善混凝土的和易性能，降低水化热，增进后期强度，改善混凝土的内部结构，提高抗渗性和抗腐蚀能力，抑制碱-骨料反应。

　　微骨料（主要是粉煤灰、矿渣沸石、增强防水剂），砂石和水。与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少，骨料的性能对混凝土的强度、和易性等将起着极其重要发热作用。如掺入粉煤灰可使混凝土的长期性能得到大幅改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义。粗骨料的强度、骨料—水泥浆界面粘接强度对高强混凝土的强度影响很大。对于普通混凝土，适当加大粗骨料的最大粒径可在同一坍落度下稍许减少水的用量，对混凝土的和易性和强度有利。但对高性能混凝土来说，加大骨料尺寸可使混凝土性能下降。因此，高性能混凝土应使用最大粒径小的混凝土。

　　砂石和水。砂石要求级配良好。

　　在原料基础上，高性能混凝土需按一定的原则进行配合比设计。为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物外加剂，其掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。除此之外，化学外加剂的掺量应使混凝土达到规定的水胶比和工作度，且最高掺量不应对混凝土性能（凝结时间、后期强度等）产生不利影响。

　　养护方法

　　高性能混凝土早期强度增长较快,一般3d达到设计强度的60%，7d达到设计强度的80%，因而，混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇筑完毕后采取以带模养护为主，浇水养护为辅，使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14d。不能直接在新浇筑混凝土暴露的表面使用水。为方便，将高性能混凝土的整个养护过程分为2个阶段，初期养护和湿养护。初期养护应在新拌高性能混凝土浇筑后立即开始，湿养护在混凝土终凝后开始。

　　1.常规养护

　　混凝土养护要注意湿度和温度2个方面。养护不仅是浇水保湿，还要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时，应保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大差异。采取保温和散热的综合措施，可防止温降和温差过大。

　　混凝土的潮湿养护通常采用喷水或保水方法，或用湿砂土，湿麻袋覆盖。预制混凝土或寒冷天气中浇筑的混凝土通常用密封罩内送蒸汽的方法保持潮湿。在遮阳防晒条件下进行混凝土潮湿养护，往往比向混凝土外露面洒水养护还有效。密封薄膜养护（不透水塑料薄膜或养护剂形成的薄膜）在水源不足时是很好的保温养护手段，但应注意薄膜密封前混凝土表面必须处于饱水状态。

　　拆除模板或撤除保温防护后，如表面温度骤降，混凝土可能会产生龟裂。只有当混凝土任何部位的温度都处于逐渐下降状态时，才能撤除防护。大体积混凝土不能降温过快，因为当混凝土内外存在温差时，表面骤冷的混凝土产生裂缝的可能性很大。混凝土采用干热保温时，必须补充足够的水分。

　　2.炎热环境下的养护

　　同普通混凝土相比，高性能混凝土具有较高的早期强度。但在后期，高性能混凝土强度的发展类似于普通混凝土。因此，用高的温度养护高性能混凝土并不理想。根据构件的尺寸，水泥含量，水胶比，环境条件，炎热条件下采取如下措施控制养护期混凝土的温度是必要的：（1）降低混凝土的浇筑温度；（2）覆盖有很好隔热性能的材料；（3）混凝土宜在低温时段浇筑；（4）对新浇筑混凝土的暴露面进行覆盖。

　　3.低温（负温）环境养护

　　低温下混凝土采用自然养护时宜使用不透明的塑料薄膜覆盖或喷洒养护液。在负温条件下养护时，不得浇水，混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜及保温材料如稻草或干草覆盖，进行保温，防止混凝土冻结。用以玻璃纤维、海绵橡胶、纤维素、矿棉、乙烯泡沫和聚氨脂泡沫材料制成的保温毯效果更佳。在寒冷气候条件下，需要额外的热量才可保持在10℃~15℃，这样有利养护的温度，可采用加热线圈，便携式的循环加热器或蒸汽来提供所需的热量。

　　所有情况下，都应避免混凝土中水分的损失。