高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀

高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀引言從1824年波特蘭水泥發(fā)明開(kāi)始，混凝土材料至今已有100多年的歷史，以水泥為膠結(jié)材的混凝土也取得了具大的發(fā)展，由普通混凝土向高性能混凝土發(fā)展。從20世紀(jì)以來(lái)，混凝土就己成為房屋建筑、橋梁、水利、公路等現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)首選材料，混凝土作為土木工程中最大宗的人造材料，其用量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今我國(guó)每年混凝土用量約109m3,并且隨著我國(guó)近年來(lái)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，其用量將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。人類(lèi)進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一種又一種新型混凝土涌現(xiàn)出來(lái)。混凝土能否長(zhǎng)期作為最主要的建筑結(jié)構(gòu)材料,其本身必須具有高強(qiáng)度、高工作性、高耐久性等性能,因此高性能混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,是混凝土的發(fā)展方向。高性能混凝土(HighPerformaneeConcrete,HPC)是20世紀(jì)80年代末90年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)提出的一種全新概念的混凝土,它以耐久性為首要設(shè)計(jì)指標(biāo),這種混凝土有可能為基礎(chǔ)設(shè)施工程提供100年以上的使用壽命。區(qū)別于傳統(tǒng)混凝土,高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性,被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性,在工程安全使用期、經(jīng)濟(jì)合理性、環(huán)境條件的適應(yīng)性等方面產(chǎn)生了明顯的效益,因此被各國(guó)學(xué)者所接受,被認(rèn)為是今后混凝土技術(shù)的發(fā)展方向。一、高性能混凝土產(chǎn)生的背景和研究現(xiàn)狀〔一〕背景當(dāng)代大跨、高層、海洋、軍事工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展對(duì)混凝土提出的更高的要求;處在惡劣環(huán)境下既有建筑不斷劣化、退化導(dǎo)致過(guò)早失效、退役甚至出現(xiàn)惡性事故造成巨大損失的嚴(yán)重后果;原材料生產(chǎn)、開(kāi)采造成的生態(tài)環(huán)境惡化以及砂石料枯竭、資源短缺嚴(yán)重影響進(jìn)一步發(fā)展的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)。這就要求混凝土不斷提高以耐久性為重點(diǎn)的各項(xiàng)性能,多使用天然材料及工業(yè)廢渣保護(hù)環(huán)境,走可持續(xù)發(fā)展的道路,高性能混凝土就是在這種背景下出現(xiàn)并逐步完善與發(fā)展的?；炷磷鳛橛昧孔畲蟮娜嗽觳牧?不能不考慮它的使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。傳統(tǒng)混凝土的原材料都來(lái)自天然資源。每用1t水泥大概需要0.6t以上的潔凈水，2t砂、3t以上的石子;每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥約需1.5t石灰石和大量燃煤與電能,并排放1tCO2，而大氣中CO2濃度增加是造成地球溫室效應(yīng)的原因之一。盡管與鋼材、鋁材、塑料等其它建筑材料相比，生產(chǎn)混凝土所消耗的能源和造成的污染相對(duì)較小或小得多，混凝土本身也是一種潔凈材料，但由于它的用量龐大，過(guò)度開(kāi)采礦石和砂、石骨料已在不少地方造成資源破壞并嚴(yán)重影響環(huán)境和天然景觀。有些大城市現(xiàn)已難以獲得質(zhì)量合格的砂石。另一方面由于混凝土過(guò)早劣化，如何處置費(fèi)舊工程拆除后的混凝土垃圾也給環(huán)境帶來(lái)威脅。因此，未來(lái)的混凝土必須從根本上減少水泥用量，必須更多地利用各種工業(yè)廢渣作為其原材料；必須充分考慮廢棄混凝土的再生利用，未來(lái)的混凝土必須是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高強(qiáng)都意味著節(jié)約資源?！案咝阅芑炷痢闭窃谶@種背景下產(chǎn)生的?！捕逞芯楷F(xiàn)狀及發(fā)展方向針對(duì)混凝土的過(guò)早劣化，發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)80年代中期掀起了一個(gè)以改善混凝土材料耐久性為主要目標(biāo)的“高性能混凝土”開(kāi)發(fā)研究的高并潮得，到了各國(guó)政府的重視。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，各國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中逐漸突出了耐久設(shè)計(jì)的考慮，從只重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)向強(qiáng)度與耐久性并重。進(jìn)入20世紀(jì)90后代以后，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法成為土木工程領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。針對(duì)不同環(huán)境類(lèi)別的侵蝕作用，提出材料性能劣化的理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，并?jù)此估算結(jié)構(gòu)的使用壽命，成為發(fā)展和研究耐久性設(shè)計(jì)方法的主流。目前，高性能混凝土的發(fā)展有以下幾個(gè)方向：(1)綠色高性能混凝土水泥混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，對(duì)資源、能源的消耗和對(duì)環(huán)境的破壞十分巨大，與可持續(xù)發(fā)展的要求背道而馳。綠色高性能混凝土研究和應(yīng)用較多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，明顯降低混凝土硬化階段的水化熱，提高混凝土強(qiáng)度特別是后期強(qiáng)度。而且，節(jié)約水泥，減少環(huán)境污染，成為綠色高性能混凝土的代表性材料。(2)超高性能混凝土超高性能混凝土，如活性粉末混凝土〔ReactivePowdercon-crete,RPC〕，其特點(diǎn)是高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa，且具有高密實(shí)性，已在軍事、核電站等特殊工程中成功應(yīng)用。(3)智能混凝土智能混凝土是在混凝土原有的組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料，對(duì)環(huán)境變化具有感知和控制的功能。隨著損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的出現(xiàn)，為智能混凝土的研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。二、高性能混凝土的性能研究和應(yīng)用分析〔一〕高性能混凝土的概念高性能混凝土是近20余年發(fā)展起來(lái)的一種新型混凝土。歐洲混凝土學(xué)會(huì)和國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)將PC定義為水膠比低于).40的混凝土；在日本，將高流態(tài)的自密實(shí)混凝土〔即免振混凝土〕稱(chēng)為HPC；中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)高強(qiáng)與高性能混凝土委員會(huì)將HPC定義為以耐久性和可持續(xù)發(fā)展為基本要求并適合工業(yè)化生產(chǎn)與施工的混凝土。雖然在不同的國(guó)家，不同的學(xué)者或工程技術(shù)人員，對(duì)HPC的理解有所不同。比方美國(guó)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，歐洲學(xué)者更注重耐久性，而日本學(xué)者偏重于高工作性。但是他們的基本點(diǎn)都是高耐久性，這方面的認(rèn)識(shí)是一致的。〔二〕高性能混凝土的性能與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能：1.耐久性。高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉的配合使用，能夠有效的減少用水量，減少混凝土內(nèi)部的空隙，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50?100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。2.工作性。坍落度是評(píng)價(jià)混凝土工作性的主要指標(biāo)，HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過(guò)程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動(dòng)時(shí)間內(nèi)，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性好。同時(shí)，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且摻入超細(xì)粉，基本上無(wú)泌水，其水泥漿的粘性大，很少產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。3.力學(xué)性能。由于混凝土是一種非均質(zhì)材料,強(qiáng)度受諸多因素的影響，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，對(duì)于普通混凝土，隨著水灰比的降低，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，高性能混凝土中的高效減水劑對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量。在高性能混凝土中摻入礦物超細(xì)粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，提高強(qiáng)度。4.體積穩(wěn)定性。高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。5.經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土較高的強(qiáng)度、良好的耐久性和工藝性都能使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土良好的耐久性可以減少結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益；高性能混凝土的高強(qiáng)度可以減少構(gòu)件尺寸，減小自重，增加使用空間；HPC良好的工作性可以減少工人工作強(qiáng)度，加快施工速度，減少成本。前蘇聯(lián)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)用C110~C137的高性能混凝土替代C40~C60的混凝土，可以節(jié)約15%~25%的附和30%~70%的水泥。雖然HPC本身的價(jià)格偏高，但是其優(yōu)異的性能使其具有了良好的經(jīng)濟(jì)性。概括起來(lái)說(shuō)，高性能混凝土就是能更好地滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價(jià)?！踩掣咝阅芑炷涟l(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題在高性能混凝土的應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，在高性能混凝土的原材料方面我國(guó)水泥質(zhì)量不穩(wěn)定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級(jí)配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在高性能混凝土的施工過(guò)程中，施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使HPC的密實(shí)性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土外表產(chǎn)生裂縫，這對(duì)HPC的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴(kuò)散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長(zhǎng)期處于水中時(shí)，水分通過(guò)微管擴(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進(jìn)一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會(huì)使混凝土外表產(chǎn)生裂縫，為各種有害介質(zhì)滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和鋼筋銹蝕4創(chuàng)造可能；在高性能混凝土的設(shè)計(jì)方面，由于高性能混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不及普通混凝土，而且脆性大，需要特別注意。同時(shí)，在高性能混凝土的研究方面，現(xiàn)在的研究以實(shí)驗(yàn)室研究為主，但是實(shí)驗(yàn)室的情況與實(shí)際工況相差較大，這不利于今后高性能混凝土的推廣應(yīng)用。三、高性能混凝土質(zhì)量與施工控制〔一〕高性能混凝土原材料及其選用1.細(xì)集料。細(xì)集料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然中、粗河砂其質(zhì)量要求應(yīng)符合普通混凝土用砂石標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯的影響，一般情況下，砂子越粗，混凝土的強(qiáng)度越高。配制C50?C80的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于的中砂或粗砂。2.粗集料。高性能混凝土必須選用強(qiáng)度高、吸水率低、級(jí)配良好的粗集料。宜選擇外表粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石,級(jí)配符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由于高性能混凝土要求強(qiáng)度較高,就必須使粗集料具有足夠高的強(qiáng)度,一般粗集料強(qiáng)度應(yīng)為混凝土強(qiáng)度的115倍?210倍或控制壓碎指標(biāo)值＞10%。最大粒徑不應(yīng)大于25mm,以10mm?20mm為佳，這是因?yàn)?，較小粒徑的粗集料,其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的幾率減小,與砂漿的粘結(jié)面積增大且界面受力較均勻。另外粗集料還應(yīng)注意集料的粒型、級(jí)配和巖石種類(lèi),一般采取連續(xù)級(jí)配,其中尤以級(jí)配良好、外表粗糙的石灰?guī)r碎石為最好。粗集料的線(xiàn)膨脹系數(shù)要盡可能小,這樣能大大減小溫度應(yīng)力,從而提高混凝土的體積穩(wěn)定性。3.細(xì)摻合料。配制高性能混凝土?xí)r,摻入活性細(xì)摻合料可以使水泥漿的流動(dòng)性大為改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石強(qiáng)度有所提高。更重要的是,加入活性細(xì)摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu),使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性與耐久性均得到提高?；钚约?xì)摻合料是高性能混凝土必用的組成材料。在高性能混凝土中常用的活性細(xì)摻合料有硅粉(SF)、磨細(xì)礦渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。粉煤灰是火電廠(chǎng)燃煤鍋爐排出的煙道灰,它能有效提高混凝土的抗?jié)B性,顯著改善混凝土拌合物的工作性,大摻量粉煤灰混凝土還對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源有重要意義。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、細(xì)度低、需水量低的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。礦渣是高爐煉鐵排出的熔融礦渣在高溫狀態(tài)下迅速水淬冷卻而成的,用于高性能混凝土的磨細(xì)礦渣細(xì)度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放的煙道灰，SiO2含量大于90%,平均粒徑約011pm,比外表積〉20000m7kg,借助大劑量高效減水劑和強(qiáng)力攪拌作用，可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去,并且具有很高的活性,在各種摻合料中對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用最為顯著,是國(guó)際上制備超高強(qiáng)混凝土最通用的超細(xì)活性摻合料。4.減水劑及緩凝劑。由于高性能混凝土具有較高的強(qiáng)度，且一般混凝土拌合物的坍落度較大(15?20cm左右)，在低水膠比(一般V0.35)—般的情況下,要使混凝土具有較大的坍落度,就必須使用高效減水劑,且其減水率宜在20%以上。有時(shí)為減少混凝土坍落度的損失,在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成份。此外,由于高性能混凝土水膠比低,水泥顆粒間距小,5 能進(jìn)人溶液的離子數(shù)量也,因此減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性表現(xiàn)更為敏感因。大部分高性能混凝土施工時(shí)采用泵送,故摻減水劑后混凝土拌合物的坍落度損失不能太快太,大否則影響泵送。5.礦物摻合料。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)微粉末,又稱(chēng)“飛灰”(FlyAsh),其顆粒多呈球形，外表光滑。大量的實(shí)踐證明：摻用粉煤灰的混凝土,其長(zhǎng)期性能可得到大幅度的改善,對(duì)延長(zhǎng)構(gòu)筑物的使用壽命有重要意義。粉煤灰在混凝土中的主要作用包括以下幾個(gè)方面:①填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤(rùn)滑層,產(chǎn)生“滾珠潤(rùn)滑”效應(yīng);②對(duì)水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻；③粉煤灰和聚集在骨料顆粒周?chē)臍溲趸}結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng),生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物加強(qiáng)了薄弱的過(guò)渡區(qū)對(duì)改善混凝土的各項(xiàng)性能有顯著作用;④粉煤灰延緩了水化速度,減小混凝土因水化熱引起的溫升,對(duì)防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利；⑤可減小混凝土溫度開(kāi)裂的危險(xiǎn)，同時(shí)由于加快了火山灰反應(yīng)，還可提高28d強(qiáng)度。值得注意的是，粉煤灰的水泥取代率對(duì)強(qiáng)度影響顯著，較好的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的水泥取代率應(yīng)小于10%。當(dāng)粉煤灰摻量較低時(shí)，只會(huì)對(duì)水泥早期水化熱有影響，但對(duì)7d齡期的水化熱幾乎沒(méi)有影響。(2)硅粉(SilicaFume,簡(jiǎn)寫(xiě)SF)又稱(chēng)硅灰，是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼等合金所排放的煙氣中收集到的顆粒極細(xì)的煙塵。硅粉主要由非常微小、外表光滑的玻璃態(tài)球形顆粒組成，粒徑為0.1pm?1.0pm,是水泥粒徑的1/50?1/100,一般比外表積為18500m，/kg?20000m，/kg,主要化學(xué)成分為二氧化硅，其含量在90%以上。在混凝土中摻加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,結(jié)合應(yīng)用減水劑,可使混凝土各方面的物理力學(xué)性能都得到顯著提高,硅粉的適宜摻量為水泥用量的5%?10%。硅粉的加入，對(duì)混凝土的性能的影響主要有:①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性，提高了需水量;②提高了混凝土的強(qiáng)度，增大了彈性模量和混凝土的干縮;③提高了混凝土的耐久性。另外，在配制硅粉混凝土?xí)r必須注意:①由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土?xí)r,一般要摻加減水劑。在選擇減水劑時(shí),應(yīng)使之與所用的水泥具有相容性,否則,容易影響混凝土的工作性能。同時(shí),根據(jù)減水劑性能及需求的減水需求來(lái)選擇合適的摻量。②比外表積和活性SiO2含量是硅粉的重要指標(biāo)硅粉比外表積越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好，配制硅粉混凝土需選擇具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干縮一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)采取補(bǔ)償收縮的措施,如摻加粉煤灰等?！捕撑浜媳仍O(shè)計(jì)控制要點(diǎn)1.設(shè)計(jì)思路有很大區(qū)別在以往的配合比設(shè)計(jì)方法中，是按混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求計(jì)算水灰比，而現(xiàn)在則是按耐久性的要求，首先根據(jù)環(huán)境作用等級(jí)確定電通量指標(biāo)，由此來(lái)選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料的比例。由于客專(zhuān)隧道的襯砌和仰拱設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30或C35,—般來(lái)說(shuō)，為滿(mǎn)足電通量要求和水膠比限值要求，混凝土的強(qiáng)度一般都是超強(qiáng)的。膠凝材料用量及粉煤灰所占比例在進(jìn)行配合比參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一個(gè)適宜范圍內(nèi)，不僅有最低限要求，同時(shí)，對(duì)于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3C35-C40不宜高于450kg/m3鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。使用粉煤灰等礦物摻和料，并不是單純地考慮降低混凝土成本首，先是為了混凝土耐久性的需要，特別是可以有效改善混凝土抵抗化學(xué)侵蝕的能力〔包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等〕。國(guó)內(nèi)外的大量研究說(shuō)明，粉煤灰的摻量在20%以上時(shí)，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料說(shuō)明，粉煤灰的最大摻量可到達(dá)50%左右。在《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中明確規(guī)定，一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)大于30%時(shí)，混凝土的水膠比不得大于0.45。3.含氣量的要求含氣量的要求也是客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)高性能混凝土與普通混凝土的重要區(qū)別之一。以往工程僅在有抗凍要求時(shí)才考慮適當(dāng)提高混凝土的含氣量，這是對(duì)混凝土耐久性的規(guī)律認(rèn)識(shí)不足的表現(xiàn)。實(shí)際上，混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時(shí)可顯著減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態(tài)更加穩(wěn)定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩(wěn)定性。因此，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)規(guī)定，即使配制非抗凍混凝土?xí)r，含氣量也應(yīng)不小于2%，并且作為施工質(zhì)量控制的必檢項(xiàng)目之一。為適當(dāng)提高混凝土的含氣量，并獲得較佳的減水和保塑效果，可使用新型聚羧酸鹽減水劑。4.電通量指標(biāo)該指標(biāo)是客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)對(duì)混凝土耐久性最重要、最具體的指標(biāo)。目前我國(guó)尚無(wú)電通量試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，鐵路行業(yè)電通量試驗(yàn)方法是以美國(guó)ASTMC1202快速電量測(cè)定方法為基礎(chǔ)制定的，其所測(cè)指標(biāo)可以最大程度地區(qū)分和評(píng)價(jià)混凝土的密實(shí)度，而密實(shí)度正是影響混凝土耐久性最為關(guān)鍵的因素。以往多是以抗?jié)B性來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的密實(shí)程度，但實(shí)踐證明，抗?jié)B試驗(yàn)只適合于判定較低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的密實(shí)性，當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)C30后，抗?jié)B等級(jí)幾乎都能到達(dá)P20以上，再往下試驗(yàn)比較困難。這正是用電通量指標(biāo)取代抗?jié)B標(biāo)號(hào)作為混凝土耐久性控制的主要原因?；炷恋碾娡恐饕Q于水膠比，通過(guò)大量試驗(yàn)得到規(guī)律，一般水膠比小于0.5時(shí)基本可滿(mǎn)足電通量小于2000的要求，水膠比小于時(shí)基本可滿(mǎn)足電通量小于1500的要求。四、高性能混凝土的特點(diǎn)〔一〕高耐久性能高性能混凝土的重要特點(diǎn)是具有高耐久,性而耐久性則取決于抗?jié)B性;抗?jié)B性又與混凝土中的水泥石密實(shí)度和界面結(jié)構(gòu)有由關(guān)于。高性能混凝土摻加了高效減水劑其水膠比很低（＜0138）,水泥全部水化后凝土沒(méi)有多余的毛細(xì)Z孔隙細(xì)化，最可幾孔徑很小，總孔隙率低;再者高性能混凝土中摻加礦物質(zhì)超細(xì)粉后，混凝土中骨料與水泥石之間的界面過(guò)渡區(qū)孔隙能得到明顯的降低,而且礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加還能改善水泥石的孔結(jié)構(gòu)，使其±1OOpm的孔含量得到明顯減少,礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高。以上這些措施對(duì)于混凝土的抗凍融、抗中性化、抗堿-集料反應(yīng)、抗硫酸鹽腐蝕,以及其它酸性和鹽類(lèi)侵蝕等性能都能得到有效的提在進(jìn)行配合比參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一個(gè)適宜范圍內(nèi)，不僅有最低限要求，同時(shí)，對(duì)于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3C35-C40不宜高于450kg/m3鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。使用粉煤灰等礦物摻和料，并不是單純地考慮降低混凝土成本，首先是為了混凝土耐久性的需要，特別是可以有效改善混凝土抵抗化學(xué)侵蝕的能力〔包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等〕。國(guó)內(nèi)外的大量研究說(shuō)明，粉煤灰的摻量在20%以上時(shí)，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料說(shuō)明，粉煤灰的最大摻量可到達(dá)50%左右。在《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中明確規(guī)定，一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)大于30%時(shí)，混凝土的水膠比不得大于0.45。3.含氣量的要求含氣量的要求也是客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)高性能混凝土與普通混凝土的重要區(qū)別之一。以往工程僅在有抗凍要求時(shí)才考慮適當(dāng)提高混凝土的含氣量，這是對(duì)混凝土耐久性的規(guī)律認(rèn)識(shí)不足的表現(xiàn)。實(shí)際上，混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時(shí)可顯著減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態(tài)更加穩(wěn)定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩(wěn)定性。因此，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)規(guī)定，即使配制非抗凍混凝土?xí)r，含氣量也應(yīng)不小于2%，并且作為施工質(zhì)量控制的必檢項(xiàng)目之一。為適當(dāng)提高混凝土的含氣量，并獲得較佳的減水和保塑效果，可使用新型聚羧酸鹽減水劑。一〕高耐久性能高性能混凝土的重要特點(diǎn)是具有高耐久性,而耐久性則取決于抗?jié)B性;抗?jié)B性又與混凝土中的水泥石密實(shí)度和界面結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于高性能混凝土摻加了高效減水劑，其水膠比很低(<0138),水泥全部水化后，混凝土沒(méi)有多余的毛細(xì)水，孔隙細(xì)化,最可幾孔徑很小,總孔隙率低;再者高性能混凝土中摻加礦物質(zhì)超細(xì)粉后,混凝土中骨料與水泥石之間的界面過(guò)渡區(qū)孔隙能得到明顯的降低,而且礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加還能改善水泥石的孔結(jié)構(gòu)，使其>100pm的孔含量得到明顯減少，礦物質(zhì)超細(xì)粉的摻加也使得混凝土的早期抗裂性能得到了大大的提高。以上這些措施對(duì)于混凝土的抗凍融、抗中性化、抗堿-集料反應(yīng)、抗硫酸鹽腐蝕,以及其它酸性和鹽類(lèi)侵蝕等性能都能得到有效的提高。.膠凝材料用量及粉煤灰所占比例在進(jìn)行配合比參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在