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摘要：高强混凝土在现在的建筑工程中已经成为不可或缺的建筑材料，且得到了广泛的推广和应用。本文探讨高强度混凝土的技术特性。
关键词：高强混凝土 技术特性
Abstract: High strength concrete in what is now building engineering has become an indispensable building materials, and a wide range of application. This paper discusses the technical characteristic of high strength concrete.
Key Words: high strength concrete, technology characteristics
中图分类号：TU528.31 文献标识码：A文章编号：
前言：在很长的时期里，人们为提高混凝土的强度在不懈地努力。直至20世纪40年代，正式提出高强混凝土并确立为主攻方向，至今已历经了三个主要阶段。
在初始阶段，为获得混凝土的高强度，曾囿于采用高强度水泥与减小水灰比的技术路线。由于当时尚无减水剂，而是靠增加水泥浆即过量的水泥来获得低塑性拌和物，或靠强力搅拌、强力振捣来生产干硬性混凝土。如此作法帶来的种种不利，限制了高强混凝土的推广应用。
温凝土高强化的第二阶段，皆因减水剂的研制成功并投入使用。利用减水剂的减水效果，配制水灰比很小且流动性很大的混凝土己相当容易，从而加快发展高强混凝土的进程。
目前，混凝土的高强化已处在第三阶段，主要是通过加入化学外加剂的同时，加入优质矿物掺和料，以此来全面改进高强混凝土的性能。
1.高强混凝土的技术特性
1.1 高强混凝土的组成材料
1.1.1 水泥
由于高强混凝土需要加入高效外加剂和优质矿物掺和料，因此应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级，按混凝土的设计强度不同，应尽可能采用高的，一般不能低于42.5级。所选水泥的质量要稳定，各项物理性能和化学成分应符合标准要求，并应避免有过大波动。
1.1.2 集料
应选用质地坚硬、级配良好、粒型理想和有害物含量低的集料。粗集料的最大粒径，对于C60级的混凝土不应大于31.5mm，对于大于C60级的混凝土不应大于25mm。粗集料中，针片状颗粒含量不应大于5.0％，含泥量不应大于0.5％，泥块含量不应大于0.2％。其他质量超标应符合现行标准规定。
细集料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0％，泥块含量不应大于0.5％。其他质量指标应符合现行标准规定。
1.1.3 外加剂
减水剂是高强混凝土的特征组分，宜采用减水率在20％以上的高效减水剂，如聚羧酸盐类和氨基磺酸盐类新型高效减水剂。由于复合型减水剂发展很快，应根据工程环境、结构条件及施工方法等要求，选用适宜的品种，如缓凝高效减水剂，高强混凝土泵送剂等。
1.1.4 矿物掺和料
优质的矿物掺和料，已作为高强混凝土的必加组分。具有一定细度和活性的矿物类掺和料，在加入的新拌混凝土中，能调整水泥颗粒级配，起到增密、增塑、减水效果和火山灰效应，尤其是改善了凝胶体与集料的界面相结构，提高界面的效能。这些都对混凝土的增强和改性起到重要作用。
优质矿物掺和料的资源丰富，目前已发布国家标准的产品有：磨细矿渣、磨细粉煤灰、磨细天然沸石和硅灰四种。这些专门加工、性能达标的产品，不同于一般用的掺和料，现已正名为矿物外加剂。
加入品种、成分或掺量不同的矿物掺和料，对混凝土的增强、改性会有较大差异，应按混凝土的强度等级和其他性能的要求慎重选择，并通过试验确定。许多研究成果表明，采用一种以上的矿物掺和料，比单一使用有更加明显的效能。
1.2 高强混凝土配合比特点
高强混凝土的配合比与普通混凝土相比，有以下主要特点。
1.2.1 水胶比低
水胶比是指混凝土的用水量与胶凝材料总用量的质量比；其中胶凝材料总用量，是指水泥用量与所加矿物掺和料用量之和。在一般情况下，高强混凝土的水胶比在0.25~0.46之间，是按经验选用后通过试配确定。《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)中的水灰比公式，已不适合高强混凝土。
1.2.2 胶疑材料的用量大
高强混凝土的水泥用量一般为340~450 kg/m³，而矿物掺和料的用量，因品种和加入意图不同会有很大差异，若按加入上述水泥用量的15％估计，已达到50~70kg/m³。为避免胶凝材料用量过大带来负面影响，高强混凝土的水泥用量不应大于550 kg/m³；胶凝材料的用量不应大于600 kg/m³。
1.2.3 用水量低
为防止高强温凝土的胶凝材料过量，多采用尽可能低的用水量，一般在120~160kg/m³。应根据混凝土对流动性要求、原材料品种和配制强度等不同，通过试配确定低用水量。
1.2.4 要适度加大砂率
高强混凝土的胶凝材料用量大，砂率应相对加大，但过大时会降低混凝土的强度及弹性模量，以及加大干缩等。在一般情况下，高强混凝土的砂率在36％~41％之间，应根据确定砂率的诸多要素选取，通过对比试验得出最佳值。
1.3 高强混凝土的特性
相对普通混凝土而言，高强混凝土具有下列明显特性。
1.3.1 早期强度增进快
由于高强混凝土的胶凝材料用量较多，水泥的强度等级较高，以及采用高效减水剂等原故，其强度的增进率与普通混凝土相比，早期、中期都较快，而后期则较慢。
上述特性，许多对比试验的结果得以具体印证。在同样标推养护条件下，两种混凝土以各自的28d抗压强度为基准，测得3d抗压强度：普通混凝土达到25%~30%，高强混凝土则可达到60%~80%；测得7d抗压强度：普通混凝土为50%~70%，而高强混凝土可为87%~93%。
1.3.2 拉压比和折压比降低
水泥混凝土的抗拉强度与其抗压强度之比，称为拉压比；而折压比则指其抗折强度与抗压强度的比值。本来这两个比值就很低，但越是提高混凝土的抗压强度，他们下降得越显著。
高强度混凝土拉(折)压比下降的原因，是因高强化的措施使水泥石的强度提高，减少了它与集料强度的差距，加之界面相的改善，使得混凝土的脆性加剧。
1.3.3 弹性模量略高
高强混凝土的弹性模量，比普通混凝土的略高，且随其强度等级的提高而加大高出量。大高出量。例如：普通混凝土的弹性模量，C20的取2.55×104MPa、C40的取3.25×104MPa；实测高强混凝土的弹性模量C60的为3.82×104MPa、C100的为5.56×104MPa。
1.3.4 干缩与徐变
混凝土的干缩，是指其进入硬化阶段，因内部水分的散失产生的收缩。徐变则是混凝土受恒定荷载长期作用，产生的随时间延长而不断增加的塑性变形。干缩与徐变，都不利于混凝土的体积稳定性，且因胶凝材料的增多而加大，因此成为关注高强混凝土性能的又一要点。
1.3.5 耐久性提高
由于商强混凝土采取了诸多增密措施，其抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性等，都优于普通混凝土。
结束语：
混凝土结构向大跨、高耸、重载等近代化方向迅速发展，对混凝土强度提出越来越高的要求。采用高强混凝土，能显著降低结构的自重，提高承载力，延长耐用年限，又能减少材料用量和改善使用功能。所以，混凝土的高强化已成为一条重要途径。
关键词：高强混凝土 技术特性
Abstract: High strength concrete in what is now building engineering has become an indispensable building materials, and a wide range of application. This paper discusses the technical characteristic of high strength concrete.
Key Words: high strength concrete, technology characteristics
中图分类号：TU528.31 文献标识码：A文章编号：
前言：在很长的时期里，人们为提高混凝土的强度在不懈地努力。直至20世纪40年代，正式提出高强混凝土并确立为主攻方向，至今已历经了三个主要阶段。
在初始阶段，为获得混凝土的高强度，曾囿于采用高强度水泥与减小水灰比的技术路线。由于当时尚无减水剂，而是靠增加水泥浆即过量的水泥来获得低塑性拌和物，或靠强力搅拌、强力振捣来生产干硬性混凝土。如此作法帶来的种种不利，限制了高强混凝土的推广应用。
温凝土高强化的第二阶段，皆因减水剂的研制成功并投入使用。利用减水剂的减水效果，配制水灰比很小且流动性很大的混凝土己相当容易，从而加快发展高强混凝土的进程。
目前，混凝土的高强化已处在第三阶段，主要是通过加入化学外加剂的同时，加入优质矿物掺和料，以此来全面改进高强混凝土的性能。
1.高强混凝土的技术特性
1.1 高强混凝土的组成材料
1.1.1 水泥
由于高强混凝土需要加入高效外加剂和优质矿物掺和料，因此应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级，按混凝土的设计强度不同，应尽可能采用高的，一般不能低于42.5级。所选水泥的质量要稳定，各项物理性能和化学成分应符合标准要求，并应避免有过大波动。
1.1.2 集料
应选用质地坚硬、级配良好、粒型理想和有害物含量低的集料。粗集料的最大粒径，对于C60级的混凝土不应大于31.5mm，对于大于C60级的混凝土不应大于25mm。粗集料中，针片状颗粒含量不应大于5.0％，含泥量不应大于0.5％，泥块含量不应大于0.2％。其他质量超标应符合现行标准规定。
细集料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0％，泥块含量不应大于0.5％。其他质量指标应符合现行标准规定。
1.1.3 外加剂
减水剂是高强混凝土的特征组分，宜采用减水率在20％以上的高效减水剂，如聚羧酸盐类和氨基磺酸盐类新型高效减水剂。由于复合型减水剂发展很快，应根据工程环境、结构条件及施工方法等要求，选用适宜的品种，如缓凝高效减水剂，高强混凝土泵送剂等。
1.1.4 矿物掺和料
优质的矿物掺和料，已作为高强混凝土的必加组分。具有一定细度和活性的矿物类掺和料，在加入的新拌混凝土中，能调整水泥颗粒级配，起到增密、增塑、减水效果和火山灰效应，尤其是改善了凝胶体与集料的界面相结构，提高界面的效能。这些都对混凝土的增强和改性起到重要作用。
优质矿物掺和料的资源丰富，目前已发布国家标准的产品有：磨细矿渣、磨细粉煤灰、磨细天然沸石和硅灰四种。这些专门加工、性能达标的产品，不同于一般用的掺和料，现已正名为矿物外加剂。
加入品种、成分或掺量不同的矿物掺和料，对混凝土的增强、改性会有较大差异，应按混凝土的强度等级和其他性能的要求慎重选择，并通过试验确定。许多研究成果表明，采用一种以上的矿物掺和料，比单一使用有更加明显的效能。
1.2 高强混凝土配合比特点
高强混凝土的配合比与普通混凝土相比，有以下主要特点。
1.2.1 水胶比低
水胶比是指混凝土的用水量与胶凝材料总用量的质量比；其中胶凝材料总用量，是指水泥用量与所加矿物掺和料用量之和。在一般情况下，高强混凝土的水胶比在0.25~0.46之间，是按经验选用后通过试配确定。《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)中的水灰比公式，已不适合高强混凝土。
1.2.2 胶疑材料的用量大
高强混凝土的水泥用量一般为340~450 kg/m³，而矿物掺和料的用量，因品种和加入意图不同会有很大差异，若按加入上述水泥用量的15％估计，已达到50~70kg/m³。为避免胶凝材料用量过大带来负面影响，高强混凝土的水泥用量不应大于550 kg/m³；胶凝材料的用量不应大于600 kg/m³。
1.2.3 用水量低
为防止高强温凝土的胶凝材料过量，多采用尽可能低的用水量，一般在120~160kg/m³。应根据混凝土对流动性要求、原材料品种和配制强度等不同，通过试配确定低用水量。
1.2.4 要适度加大砂率
高强混凝土的胶凝材料用量大，砂率应相对加大，但过大时会降低混凝土的强度及弹性模量，以及加大干缩等。在一般情况下，高强混凝土的砂率在36％~41％之间，应根据确定砂率的诸多要素选取，通过对比试验得出最佳值。
1.3 高强混凝土的特性
相对普通混凝土而言，高强混凝土具有下列明显特性。
1.3.1 早期强度增进快
由于高强混凝土的胶凝材料用量较多，水泥的强度等级较高，以及采用高效减水剂等原故，其强度的增进率与普通混凝土相比，早期、中期都较快，而后期则较慢。
上述特性，许多对比试验的结果得以具体印证。在同样标推养护条件下，两种混凝土以各自的28d抗压强度为基准，测得3d抗压强度：普通混凝土达到25%~30%，高强混凝土则可达到60%~80%；测得7d抗压强度：普通混凝土为50%~70%，而高强混凝土可为87%~93%。
1.3.2 拉压比和折压比降低
水泥混凝土的抗拉强度与其抗压强度之比，称为拉压比；而折压比则指其抗折强度与抗压强度的比值。本来这两个比值就很低，但越是提高混凝土的抗压强度，他们下降得越显著。
高强度混凝土拉(折)压比下降的原因，是因高强化的措施使水泥石的强度提高，减少了它与集料强度的差距，加之界面相的改善，使得混凝土的脆性加剧。
1.3.3 弹性模量略高
高强混凝土的弹性模量，比普通混凝土的略高，且随其强度等级的提高而加大高出量。大高出量。例如：普通混凝土的弹性模量，C20的取2.55×104MPa、C40的取3.25×104MPa；实测高强混凝土的弹性模量C60的为3.82×104MPa、C100的为5.56×104MPa。
1.3.4 干缩与徐变
混凝土的干缩，是指其进入硬化阶段，因内部水分的散失产生的收缩。徐变则是混凝土受恒定荷载长期作用，产生的随时间延长而不断增加的塑性变形。干缩与徐变，都不利于混凝土的体积稳定性，且因胶凝材料的增多而加大，因此成为关注高强混凝土性能的又一要点。
1.3.5 耐久性提高
由于商强混凝土采取了诸多增密措施，其抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性等，都优于普通混凝土。
结束语：
混凝土结构向大跨、高耸、重载等近代化方向迅速发展，对混凝土强度提出越来越高的要求。采用高强混凝土，能显著降低结构的自重，提高承载力，延长耐用年限，又能减少材料用量和改善使用功能。所以，混凝土的高强化已成为一条重要途径。