1. 研究目的与意义
高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
将在国内外预应力高性能结构混凝土配制技术、现场质量控制方法和相关文献资料调研的基础上，结合宿扬高速公路对基于耐久性的桥梁高性能混凝土的课题研究成果，借鉴国内外桥梁的施工、管理质量控制经验，结合在建桥梁的特点，系统研究大型桥梁混凝土材性研究、质量控制技术和依托工程的应用，对大型桥梁的工程质量和耐久性、延长使用寿命具有重要的现实意义和深远的战略意义。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。2. 国内外研究现状分析
1990年5月美国国家标准与技术研究院（nist）和美国混凝土协会（aci）首次提出了高性能混凝土的概念。但是，到目前为止，各国对高性能混凝土提出的要求和涵义不完全相同。
美国工程技术人员认为：高性能混凝土是一种易于浇筑、捣实、不易离析，而且能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。美国混凝土协会认为：此种混凝土并不一定需要很高的混凝土抗压强度，但需达到55mpa以上，需要很高的抗化学腐蚀性或其它一些性能。
1994年，美国联邦政府16个机构联合提出了一个在基础设施工程建设中应用高性能混凝土的建议，并决定在10年内投资2亿美元进行研究和开发各大州政府也致力于高性能混凝土的推广和应用。在纽约州已建成了100多座具有高性能混凝土桥面的桥梁。在华盛顿州，公路部门正在制定高性能混凝土梁的标准。
3. 研究的基本内容与计划
（1）混凝土原材料的性能与评定:实验并分析混凝土的基本性能和混凝土所用砂、石集料的碱活性
（2）高性能混凝土配合比设计、工作性与力学性能研究：优化低收缩高抗裂的箱梁结构混凝土配合比设计，研究高性能混凝土工作性与提升技术，研究矿物掺合料对高性能混凝土物理力学性能的影响
（3）高性能混凝土收缩性能、抗裂性与耐久性研究：研究桥梁预应力混凝土变形性能包括混凝土早期收缩和长期变形性能，研究桥梁预应力混凝土抗裂性，研究混凝土碳化与抗cl-快速渗透试验研究
4. 研究创新点
高效减水剂与矿物质超细粉的配合使用，能够有效地减少用水量和混凝土内部的空隙，从而能够使混凝土工程的使用寿命从原先的几十年延长到一百年甚至一百五十年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。 粉煤灰可以较大程度的改善混凝土的耐久性能。第一，水泥水化产生的Ca(OH)2和水化铝酸钙是导致混凝土耐久性差的根本原因，粉煤灰能够与的Ca(OH)2发生反应生成水化硫酸钙和水化铝酸钙的凝胶体，而水化硫酸钙和水化铝酸钙又是水泥石提高强度的主要因素，所以掺加粉煤灰不仅能改善混凝土的耐久性，而且还能提高混凝土的强度；第二，水泥在凝结硬化过程中，在渗透压力的作用下，包裹在水泥微粒表面的渗透膜被压破，水泥微粒会进行进一步的水化，除了继续生成氢氧化钙和钙矾石外，还生成了大量的 C-S-H 凝胶。当在高温（900以上）情况下，C-S-H 凝胶脱水趋于完全，这会导致凝胶体结构破坏，直至开裂，导致水泥石强度下降的同时，混凝土的抗裂性能变差。当掺入粉煤灰后，粉煤灰能够有效地分散 C-S-H 凝胶体，减小凝胶层的厚度，进而降低了 C-S-H 凝胶体在高温下的开裂程度。同时，优质粉煤灰的微珠效应能够减少硬化混凝土的干缩变形，提高混凝土抗裂性能，进而混凝土的耐久性也得到相应提高；第三，粉煤灰中含有较高的氧化铝和氧化铁，这两种氧化物可与氯离子发生化学反应，这种化学吸附结合比较牢固，使混凝土的微观结构更加致密，空隙率因此而降低，进而使混凝土具有了更强的抑制氯离子扩散的能力。 |
1.3.4.2.高工作性I[11] |
良好的工作性能够减少甚至避免工程的质量问题，加快施工进度，减少工程造价，改善劳动条件。同时，高性能混凝土的工作性受诸多因素的影响：单位用水量、集料、砂率、掺合料以及外加剂。[1] 坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，反应混凝土拌和物在重力作用下的流动和变形能力。HPC的坍落度控制功能好，但由于其在配制过程中加入了减水剂和矿物质超细粉，在与普通混凝土在坍落度相同的情况下，粘度较大，仅采用坍落度尚不足以完全反应HPC的施工性能，但目前尚未有专门针对HPC的检测标准。在振捣的过程中，HPC粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于HPC的水灰比低，自由水少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。而自密实混凝土不需机械振捣，在施工现场无振动噪声，可进行夜间施工，混凝土质量均匀，钢筋布置较密或者构件体型复杂时也可进行浇筑，施工速度快，现场劳动小。 |
