高强混凝土的性能特点分析及其改进措施

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发布时间：2021-09-15

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高强混凝土的性能特分析及其改进措施
Performance Features Analysis of High Strength Concrete and its Improvement Measures
7j<-波 (安徽省建筑设计研究院有限责任公司，安徽合肥230001)
摘要：高强混凝土被广泛应用于建筑、桥梁、铁路等土木工程中，已
成为混凝土研究的一个重要发展方向。为保证高强混凝土在土木工程
中更好地应用，文章对高强混凝土的性能特点进行了分析。分析表明，
高强混凝土具有强度高、负荷能力大、耐久性优异等优点，但同时也存
在黏度大、水化温升高及脆性大等问题。最后针对高强混凝土黏度大、
水化温升高、自收缩开裂风险高和脆性大、韧性低的缺点．介绍了相关
的改进措施，从而为高强混凝土的优化提供了参考。
关键词：高强混凝土；性能特点；黏度；水化温升；脆性
中图分类号：TU528．31 文献标识码：A
文章编号：1007—7359(2015)03-0174—03
1 慨
近年来，随着外加剂技术的迅速发展，高性能化、高强混凝
土越来越多的应用到高层及超高层建筑、桥梁、铁路及特殊工
程中，高强混凝土的发展已成为混凝土研究的一个重要发展方
向。高强混凝土指强度等级在C60级以上的混凝土，它是由水
泥、砂、石、减水剂、水及其他外加剂等拌合而成的混合物}I2】。欧
美等国家从加世纪60年代就已经开始推广高强混凝土，我国
研究起步相对较晚。在房屋建筑方面，位于北美西雅图的58
层、220m高的Two Union Square工程实际混凝土强度达到
130MPa[-~]；现代日本很多建筑物以钢筋混凝土或钢管混凝土形
式使用130MPa高强混凝土，最高强度甚至达到150MPa以上
；位于迪拜的世界最高建筑Burj Dubai将80MPa高强混凝土
应用到混凝土框架结构翻；我国沈阳的富林大厦和皇朝万鑫大
厦，采用了C100高强混凝土，而高101层，高度492m的上海
环球金融中心采用了C60高强混凝土。尽管高强混凝土具有
强度高、负荷能力大、资源和能用消耗少以及耐久性强等特点
I5]
，但在其应用过程中也出现了收缩变形大、水化温升高、脆性
大、任性差等缺点。为了保证高强混凝土在建筑工程中更好地
应用，本文对高强混凝土的性能特点进行了分析，并针对高强
混凝土的典型缺点提出了改进措施。
2 高强混凝土的性能特点分析
2．1高强混凝土的优点
高强混凝土是现代混凝土技术发展的主要方向，具有如下
典型的优点。
女 2
．1．1高抗压强度
徽高强混凝土由于掺入了高效减水剂，可使得高强混凝土的
建早期强度显著提高。高强混凝土应用于以受压为主的构件时，
氛．
囝作者简介：徐永波(198o一)，男，湖士；工程师，主要从事结构工程设计4L工Td作．门。人，毕业于武汉理工大学，硕
构件的承载力将增强，荷载作用相同的情况下，可有效减小构
件的截面尺寸。另外，高强混凝土的强度并不能明显增加构件
的抗弯能力，但能降低受弯构件截面的受压区挠度，提高构件
的延性，允许有较高的配筋率，进而提高构件的抗弯能力和降
低构件的截面尺寸，从而使得高强混凝土在高层建筑中使用时
可增加有效空间。尽管高强混凝土具有高抗压强度，但其抗拉
强度仅为抗压强度的1／11．5～1／14．1I6]，高强混凝土的抗拉强度
不会随着抗压强度的增大而提高，这是由于混凝土的抗拉强度
一般取决于砂浆和粗骨料过渡区的粘结强度。
2．1．2强度增长速率高
高强混凝土的早期强度增长速率快，而在后期高强混凝土
和普通混凝土增长速率相差不多。这是由于高强混凝土水泥用
量大，较高的水化热使试件内部温度较高，加速了早期强度的
增长。
2．1．3应力一应变曲线的上升段及下降段斜率增大
随着混凝土强度等级的提高，应力一应变曲线上升段和下
降段的斜率增大，曲线变得更加陡峭，更接近于线性关系，且最
大应力、应变值随着强度等级的提高略有增加。
2．1．4高弹性模量
混凝土的弹性模量随抗压强度的增加而增大，但一般的混
凝土弹性模量与抗压强度的关系式并不适用于高强混凝土。为
此，美国的康奈尔大学教授Martinez等提出了高强混凝土弹性
模量与抗压强度的关系田。．
2．1．5强耐久性
由于高强混凝土水灰比低，非结合水减少，内部缺陷和空
隙减少；添加超细活性掺合料，在混凝土中发挥微集料效应和
微晶核效应，使混凝土结构更加均匀，缺陷减少，结构更加密
实，所以它的抗冻、抗渗、抗碳化、抗氯离子渗透性能等耐久性
能强。因此，露天、遭海水侵蚀或易受碰撞损害的工程建筑物，
宜采用高强混凝土。
2．1．6收缩徐变小
高强混凝土的收缩一般较低强混凝土小一些，但其徐变显
著低于低强混凝土。
2-2高强混凝土的缺点
尽管高强混凝土具有上述较多的优点，但在其性能上也存
在许多突出的缺点亟待解决。
2．2．1新拌高强混凝土黏度大，施工困难
目前，高强混凝土黏度大的认识仅限于表象，对其黏度大
的本质尚无详细报道。与普通混凝土相比，高强混凝土中水胶
比较低，单位体积内水体积减小，固体颗粒体积增大，导致颗粒
表面水膜厚度降低，浆体粘度增大。另外，由于水膜层厚度减小
将导致颗粒间距减小，颗粒间摩擦增大，从而导致黏度进一步
增加l引。由于混凝土在施工过程中要求一定的流动性，而高强混
凝土的高黏度将降低其流动性，从而导致施工困难。