高強(qiáng)混凝土的研究應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)*

冷發(fā)光，王永海，周永祥，韋慶東

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所，北京 100013 )

高強(qiáng)混凝土的研究應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)*

冷發(fā)光，王永海，周永祥，韋慶東

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所，北京 100013 )

本文綜述了高強(qiáng)混凝土當(dāng)前的技術(shù)水平及研究熱點(diǎn)，以及高強(qiáng)混凝土的工程應(yīng)用情況與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。探討了高強(qiáng)混凝土的發(fā)展趨勢(shì)和推廣應(yīng)用前景。

高強(qiáng)混凝土；研究現(xiàn)狀；應(yīng)用；標(biāo)準(zhǔn)化；發(fā)展趨勢(shì)

1 前言

《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ-55-2000和《建筑材料術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T191-2009將高強(qiáng)混凝土定義為：強(qiáng)度等級(jí)不低于C60的混凝土。與普通混凝土相比，高強(qiáng)混凝土具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：不僅可以減小混凝土結(jié)構(gòu)尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重和地基荷載，節(jié)約用地，減少材料用量，節(jié)省資源，降低施工能耗，而且能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，減少結(jié)構(gòu)維護(hù)和修補(bǔ)費(fèi)用。高強(qiáng)混凝土能夠消耗大量工業(yè)廢渣，節(jié)省水泥，符合節(jié)能、減排、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。高強(qiáng)混凝土是現(xiàn)代混凝土技術(shù)水平的代表和未來的發(fā)展方向之一。推廣使用高強(qiáng)混凝土符合《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中重點(diǎn)領(lǐng)域“城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展”的“建筑節(jié)能與綠色建筑”和“制造業(yè)”中“基礎(chǔ)原材料”兩個(gè)優(yōu)先主題的任務(wù)要求，符合《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》和《綠色施工導(dǎo)則》等政策法規(guī)的指導(dǎo)精神。

從20世紀(jì)60年代，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開始推廣使用高強(qiáng)混凝土。當(dāng)時(shí)美國(guó)已有強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于我國(guó)C50～C60的混凝土，在工程中大量應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)已達(dá)到相當(dāng)于C30～C35。經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家的多數(shù)預(yù)拌混凝土公司均能生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土，高強(qiáng)混凝土已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用于房屋、橋梁、道路、港口等領(lǐng)域。目前西方發(fā)達(dá)國(guó)家結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度普遍達(dá)到C50～C60，而我國(guó)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)平均在C30左右，在大城市應(yīng)用較多的也就是C30～C40。

我國(guó)政府也一直高度重視高強(qiáng)混凝土作為新型建筑材料，在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高資源綜合利用效率等方面的重要

作用。高強(qiáng)混凝土技術(shù)是建設(shè)部推廣的十項(xiàng)新技術(shù)之一，也是公路、鐵路、水工等其它行業(yè)部門研究和推廣應(yīng)用的新技術(shù)之一。2004年8月25日，由建設(shè)部辦公廳發(fā)文，建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司和科學(xué)技術(shù)司共同編制的《工程建設(shè)中鋼鐵、水泥應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》明確提出：加大C30、C40向C40、C50升級(jí)應(yīng)用，以及C70、C80高強(qiáng)高性能混凝土在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用技術(shù)研究；并建議將C100～C160混凝土作為高端戰(zhàn)略，爭(zhēng)取把我國(guó)建設(shè)成世界高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)強(qiáng)國(guó)[1]。

2 高強(qiáng)混凝土的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外針對(duì)高強(qiáng)混凝土進(jìn)行了系統(tǒng)研究，其中高強(qiáng)混凝土的制備技術(shù)途徑和措施主要是：通過采用高效減水劑以降低水灰比；通過添加礦物摻合料，減少毛細(xì)孔隙率和毛細(xì)孔尺寸，以改善水泥石的孔結(jié)構(gòu)；通過添加礦物摻合料，消耗水化產(chǎn)物中的薄弱部分——?dú)溲趸}，以改善過渡區(qū)的界面結(jié)構(gòu)；采用“水泥裹砂攪拌工藝”和 “高頻振搗成型工藝”等，以改善混凝土生產(chǎn)施工工藝；養(yǎng)護(hù)方面有蒸壓養(yǎng)護(hù)及濕養(yǎng)護(hù)等。高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：采用優(yōu)質(zhì)砂石、礦物摻合料、高效減水劑和高強(qiáng)水泥等原材料，選擇較低單位用水量和水泥用量，降低混凝土拌合物的粘度。

為了縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的混凝土技術(shù)差距，近年來國(guó)內(nèi)日益重視加強(qiáng)對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的研究和應(yīng)用，對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的收縮裂縫、自收縮規(guī)律、配制技術(shù)和施工技術(shù)等進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究。我國(guó)針對(duì)和涉及到高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)領(lǐng)域的重大研究項(xiàng)目主要有：l)“七五”重點(diǎn)科技項(xiàng)目“高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計(jì)方法及施工工藝的研究”；2)“八五”重點(diǎn)科技項(xiàng)目“高強(qiáng)與高性能混凝土材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性態(tài)研究”；3)國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“混凝土耐久性關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用”、“高性能混凝土的綜合研究和應(yīng)用”及“重點(diǎn)工程混凝土安全性研究”；4)國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“新型高性能混凝土及混凝土耐久性的研究與應(yīng)用”；5）國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)研究”；6)國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目“高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)的研究與開發(fā)”。除此之外，還包括其它一系列的大量圍繞高強(qiáng)高性能混凝土展開的各類專項(xiàng)基金課題研究[1]。

隨著活性粉末混凝土等新型混凝土的深入研究，高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度不斷提升。法國(guó)BOUYGUES公司Richard等人研制出的活性粉末混凝土，其抗壓強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到800MPa。我國(guó)研制出來的超高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度可達(dá)600MPa，臺(tái)灣的榮工公司與臺(tái)灣營(yíng)建研究院共同研制出超高強(qiáng)度混凝土，其強(qiáng)度達(dá)到210MPa。意大利學(xué)者采用“高硅水泥+玄武巖集料+富配比+低水灰比+最佳骨料級(jí)配+蒸壓養(yǎng)護(hù)”的技術(shù)路線得到了抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa的超高強(qiáng)混凝土。挪威的OddE.Gjorv用高質(zhì)量的陶瓷集料代替礦物集料，研制出的混凝土抗壓強(qiáng)度由230MPa提高到460MPa[2-4]。

為了進(jìn)一步推動(dòng)高強(qiáng)混凝土的工程應(yīng)用，確保工程質(zhì)量，目前很多研究人員針對(duì)高強(qiáng)混凝土的下列性能開展了系統(tǒng)研究：

（1）高強(qiáng)混凝土的脆性

隨著高強(qiáng)混凝土的推廣應(yīng)用，其脆性問題愈顯突出，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。當(dāng)混凝土的應(yīng)變達(dá)到3‰時(shí)，普通混凝土的承載能力仍能保持一半以上，但同樣的應(yīng)變值對(duì)于高強(qiáng)混凝土，實(shí)際承載力已近于零，即此時(shí)在高強(qiáng)混凝土中可觀察到裂縫的形成[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)混凝土的脆性進(jìn)行了大量的研究，GProkopski等認(rèn)為[5]，改善混凝土界面性能，能夠提高混凝土的斷裂能和斷裂韌度，界面過渡區(qū)的性質(zhì)對(duì)混凝土的脆性有著很大的影響。徐世烺等人認(rèn)為[6]，當(dāng)骨料的最大粒徑小于40mm時(shí)，混凝土的斷裂韌度隨骨料的最大粒徑增大而增大；當(dāng)骨料的最大粒徑大于40mm時(shí)，混凝土的斷裂韌度隨骨料的最大粒徑增大而減小。采用具有高強(qiáng)、高韌度的骨料也能改善混凝土的韌性[7]。目前研究與工程實(shí)踐中，通過摻入纖維、礦物摻合料、聚合物、橡膠粉等來改善混凝土的脆性。其中纖維是較理想的混凝土增韌材料，摻入混凝土中可以減少混凝土裂縫的形成、開裂、擴(kuò)展，從而改善混凝土的脆性。目前在高強(qiáng)混凝土的脆性研究方面取得了一系列的研究成果，但高強(qiáng)混凝土的脆性問題仍是目前工程界重大技術(shù)難題之一，高強(qiáng)混凝土的增韌減脆措施和脆性評(píng)價(jià)方法仍是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

（2）高強(qiáng)混凝土的抗裂性

混凝土結(jié)構(gòu)的開裂已成為一個(gè)世界性的難題，國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)非荷載裂縫的問題都非常重視。特別是高強(qiáng)混凝土的開裂敏感性明顯超出普通混凝土，成為限制高強(qiáng)混凝土推廣應(yīng)用的主要障礙之一。造成開裂的原因很多，與材料性能有關(guān)，也與結(jié)構(gòu)荷載有關(guān)，還與服役環(huán)境有關(guān)。近年來國(guó)內(nèi)外專家對(duì)于混凝土的開裂性做了大量的研究，取得豐碩的成果，混凝土開裂的影響因素主要包括外界氣溫變化引起的變形、水泥水化熱引起的變形、混凝土收縮引起的變形和約束條件引起的變形。減小混凝土收縮是提高其抗裂性能的基本途徑。實(shí)際工程中，一般對(duì)混凝土組成和配比進(jìn)行優(yōu)化，在混凝土中摻加纖維、引氣劑、減縮劑、膨脹劑等減縮抗裂組分[8]。目前混凝土開裂敏感性的評(píng)價(jià)方法主要有刀口法、平板法、圓環(huán)法和溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)等方法?；炷量沽鸭夹g(shù)是一項(xiàng)綜合性措施，因此針對(duì)具體工程特點(diǎn)，采用多方位、綜合手段防裂抗裂是當(dāng)前高強(qiáng)混凝土的研究熱點(diǎn)之一。

（3）高強(qiáng)混凝土的耐火性

近10年來國(guó)內(nèi)外的研究人員對(duì)高強(qiáng)混凝土耐火性能進(jìn)行了大量的研究。研究表明高強(qiáng)混凝土與傳統(tǒng)普通混凝土在高溫下的破壞表現(xiàn)及性能都有很大的不同，特別是在快速升溫的火災(zāi)(高溫)下，高強(qiáng)混凝土常發(fā)生爆裂現(xiàn)象[9]。但對(duì)高強(qiáng)混凝土高溫下的爆裂行為的機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者看法還未統(tǒng)一，仍需進(jìn)一步的深入研究[10]。國(guó)內(nèi)外研究人員一直在尋找各種途徑來改善高強(qiáng)混凝土高溫下的爆裂行為。研究表明在高強(qiáng)高性能混凝土中摻入少量的聚丙烯纖維和鋼纖維可以改善高強(qiáng)混凝土在高溫下的性能[11][9]。目前各國(guó)的規(guī)范中一般均缺少提高高強(qiáng)混凝土火災(zāi)下性能的規(guī)定和措施，因此需要通過系統(tǒng)研究，并將成果反映在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。

3 高強(qiáng)混凝土的工程應(yīng)用

高強(qiáng)混凝土技術(shù)發(fā)展非常迅速。早在20世紀(jì)60年代，日本學(xué)者服部健一利用超塑化劑將W/C降低到0.30以下，從而配制出坍落度為10～12cm，抗壓強(qiáng)度高達(dá)80～100MPa的高強(qiáng)混凝土。當(dāng)時(shí)由于拌合物坍落度損失巨大，因此僅限于工廠生產(chǎn)。

在房屋建筑領(lǐng)域，美國(guó)芝加哥市對(duì)高強(qiáng)混凝土的早期發(fā)展起到非常重要的促進(jìn)作用，1961年40層的Outer Drive East公寓項(xiàng)目突破性地使用MSC公司提供的41MPa高強(qiáng)混凝土。1972年52層的Mid-Continental大廈第一次應(yīng)用52MPa高強(qiáng)混凝土。1974年當(dāng)時(shí)世界最高混凝土建筑Water Tower Place使用了62MPa高強(qiáng)混凝土。二十世紀(jì)八十年代芝加哥涌現(xiàn)了大量高強(qiáng)混凝土工程項(xiàng)目，其中包括225 West Wacker住宅項(xiàng)目。隨后高強(qiáng)混凝土在北美各地得到了成功應(yīng)用，包括位于西雅圖的58層、220m高的Two Union Square，該工程的實(shí)際混凝土強(qiáng)度達(dá)到130MPa[12]。高強(qiáng)混凝土在日本也得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代日本的很多建筑物以鋼筋混凝土或鋼管混凝土形式使用130MPa高強(qiáng)混凝土，最高強(qiáng)度可達(dá)到150MPa以上[13]。目前，位于亞洲迪拜高達(dá)150層的Burj Dubai已經(jīng)超越臺(tái)北101大廈成為世界最高建筑，該工程使用80MPa高強(qiáng)混凝土成功應(yīng)用混凝土框架結(jié)構(gòu)，并顯著降低工程成本[12]。

與美國(guó)芝加哥相似，沈陽市是我國(guó)最早大規(guī)模集中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的城市之一，代表性工程包括沈陽富林大廈（應(yīng)用C100高強(qiáng)混凝土）和皇朝萬鑫大廈（應(yīng)用C100高強(qiáng)混凝土）等。我國(guó)北京、上海和廣州的許多重要工程也應(yīng)用了高強(qiáng)混凝土。建成于1997年的上海金茂大廈高88層，高度為420.5米，采用C60高強(qiáng)混凝土，實(shí)現(xiàn)一次泵送高度229.7米。建成于2008年的上海環(huán)球金融中心高101層，高度為492米，采用C60高強(qiáng)混凝土。2009年底建成的廣州國(guó)際金融中心（簡(jiǎn)稱廣州西塔）高103層，高度為437.5米，采用C60～C100高強(qiáng)混凝土，施工時(shí)將C100高強(qiáng)混凝土一次性成功泵送到411米高度，創(chuàng)造同類混凝土泵送新高度。2010年施工的合肥天時(shí)廣場(chǎng)二期工程主框架柱采用C80高強(qiáng)泵送混凝土，該工程為框剪結(jié)構(gòu)，地下一層、地上32層，結(jié)構(gòu)高度80多米，混凝土28d強(qiáng)度均達(dá)到90MPa以上，應(yīng)用效果良好。此外，國(guó)家大劇院（采用C100高強(qiáng)混凝土）、中央電視臺(tái)新辦公大樓（采用C60高強(qiáng)混凝土）和廣州新電視塔（采用C80高強(qiáng)混凝土）等工程均采用高強(qiáng)混凝土。

在橋梁工程領(lǐng)域，從1989年開始，挪威的主要混凝土橋梁和高速公路均采用水膠比低于0.40、摻加硅灰的混凝土來提高抗侵蝕性能。建于1978年的Deutzer橋位于Cologne，橫跨萊茵河，使用普通容重混凝土和輕骨料混凝土的實(shí)際強(qiáng)度分別達(dá)到69MPa和73MPa。建于1992年的Portneuf橋位于Quebec，使用跨度24.8m的預(yù)制后張應(yīng)力混凝土梁，其水灰比為0.29、含氣量5.0%～7.5%、平均強(qiáng)度達(dá)到75MPa。美國(guó)的第一個(gè)高強(qiáng)混凝土橋梁工程為位于得克薩斯休斯頓的Louetta Road Overpass工程，使用的U形混凝土梁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為69～90MPa。日本1970年建成的Kaminoshima公路橋采用69 MPa高強(qiáng)混凝土；1974年建成的Fukaimitsu公路橋和1976年建成Akgawa鐵路橋均采用78.6MPa高強(qiáng)混凝土[12]。

在我國(guó)，1980年施工的紅水河鐵路斜拉橋采用C60高強(qiáng)混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁，1996年施工的萬縣長(zhǎng)江大橋采用C60鋼管混凝土，2001年竣工的大佛寺長(zhǎng)江大橋、2004年竣工的巴東長(zhǎng)江大橋和2008年施工的湖北武英高速公路楊柳互通A匝道橋主箱梁采用C60預(yù)應(yīng)力混凝土。此外，近年來建設(shè)的東海大橋、杭州灣大橋和宜昌長(zhǎng)江鐵路大橋等工程均采用了高強(qiáng)混凝土以提高混凝土耐久性能。2006年施工的天津?yàn)I海新區(qū)中央大道二期工程永定新河特大橋橋梁防撞墩采用C80鐵鋼砂混凝土[14]。

在混凝土制品領(lǐng)域，高強(qiáng)混凝土被廣泛用于制備管樁、盾構(gòu)管片、橋梁構(gòu)件、軌枕等制品。據(jù)報(bào)道，日本在1987年生產(chǎn)的混凝土樁達(dá)640萬噸，其中預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土占90%。我國(guó)目前也已經(jīng)能夠生產(chǎn)C80高強(qiáng)混凝土管樁和高強(qiáng)混凝土盾構(gòu)管片等高端制品。

在港口和海洋工程領(lǐng)域，高強(qiáng)混凝土被用于建造碼頭、船塢、防波堤、采油平臺(tái)，以提高耐久性。1973年在挪威北海油田建成的第一個(gè)混凝土儲(chǔ)油和鉆井平臺(tái)，防波堤使用70MPa高強(qiáng)混凝土。我國(guó)也成功地將高強(qiáng)混凝土應(yīng)用于很多港口和海洋工程。

雖然高強(qiáng)混凝土在我國(guó)工程中的應(yīng)用不乏很多成功的實(shí)例，但是據(jù)初步估計(jì)，我國(guó)超過C60的高強(qiáng)混凝土累計(jì)用量不足年產(chǎn)量的1%。而大部分混凝土的強(qiáng)度等級(jí)以C30為主。也就是說，我國(guó)雖然掌握了高強(qiáng)混凝土技術(shù)，但未能得到很好的推廣，未能發(fā)揮其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)有的社會(huì)、環(huán)境效益。

4 高強(qiáng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)推廣應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。以國(guó)外為例，美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(ACI)制定了《波特蘭粉煤灰高強(qiáng)混凝土配合比選用標(biāo)準(zhǔn)指南》ACI 211.4R-1993、《高強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制和測(cè)試指南》ACI 363.2R-98和《高強(qiáng)混凝土發(fā)展水平》ACI 363R-92等一系列關(guān)于高強(qiáng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，形成了較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，為高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)。歐洲和日本也制定了完善、系統(tǒng)的高強(qiáng)混凝土標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在高強(qiáng)混凝土應(yīng)用方面存在較大差距，重要原因之一是我國(guó)高強(qiáng)混凝土標(biāo)準(zhǔn)制、修訂工作滯后，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)體系也不完善。很多設(shè)計(jì)和施工人員反映，高強(qiáng)混凝土技術(shù)變數(shù)更大、更容易出問題。原因就在于這些問題沒有成熟且操作性強(qiáng)的解決方案，體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)上，就是標(biāo)準(zhǔn)中沒有針對(duì)高強(qiáng)混凝土做出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定。我國(guó)現(xiàn)行的高強(qiáng)混凝土標(biāo)準(zhǔn)僅有一本協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS104-99，該規(guī)程發(fā)布距今已有11年。目前高強(qiáng)混凝土的技術(shù)又有了新的突破進(jìn)展，而且該標(biāo)準(zhǔn)主要涉及高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)和施工方面沒有系統(tǒng)規(guī)定。另外，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)僅覆蓋C60～C80，范圍過窄。各國(guó)規(guī)范中規(guī)定采用的混凝土最高強(qiáng)度等級(jí)分別是：歐洲規(guī)范Euro code 2為C105，德國(guó)規(guī)范DIN 1045是C115，美國(guó)設(shè)計(jì)手冊(cè)已用到C100。2000年上海市制訂了地方標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)泵送混凝土生產(chǎn)和施工規(guī)程》DG/TJ08-503-2000，貴州省則在2008年發(fā)布了《貴州省高速公路機(jī)制砂高強(qiáng)混凝土技術(shù)規(guī)程》。上述地方標(biāo)準(zhǔn)的制訂，充分反映了高強(qiáng)混凝土在工程建設(shè)中的重要性，也說明了生產(chǎn)部門對(duì)高強(qiáng)混凝土標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際需要。為解決此問題，2009年由中國(guó)建筑科學(xué)研究院主持制修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164-92）、《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GB107-87)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》、《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55-2000)、《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T10-95)等標(biāo)準(zhǔn)均增加了高強(qiáng)混凝土的相關(guān)內(nèi)容。

2010年，經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)，中國(guó)建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)單位制定建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。該標(biāo)準(zhǔn)將歸納、總結(jié)現(xiàn)階段成熟的高強(qiáng)混凝土技術(shù)，涵蓋原材料、配合比設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)評(píng)定等技術(shù)內(nèi)容，在規(guī)范層面上解決高強(qiáng)混凝土推廣應(yīng)用的技術(shù)障礙，以適應(yīng)我國(guó)高強(qiáng)混凝土的發(fā)展新局面，進(jìn)一步提高高強(qiáng)混凝土應(yīng)用水平，推動(dòng)混凝土行業(yè)科技進(jìn)步，為高強(qiáng)混凝土的未來發(fā)展創(chuàng)造條件。

5 高強(qiáng)混凝土的發(fā)展趨勢(shì)

（1）實(shí)現(xiàn)高性能化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程

高強(qiáng)混凝土高性能化主要是指滿足工程特定要求的性能：高耐久性、良好的工作性、各種力學(xué)性能、適用性、良好的體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性?，F(xiàn)在試驗(yàn)室已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)和配制出很多種高強(qiáng)高性能的混凝土，但應(yīng)用到工程以后，有的卻出現(xiàn)了不少問題，有些問題甚至比普通混凝土更嚴(yán)重。這些問題的出現(xiàn)告訴我們高強(qiáng)混凝土的高性能化不僅僅是試驗(yàn)室配合比就能決定的，不僅僅是試驗(yàn)研究人員的事情，而是一個(gè)系統(tǒng)工程，是優(yōu)選出來的配合比，由生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工和管理人員在整個(gè)工程全部環(huán)節(jié)中協(xié)調(diào)、配合共同得到的。這要求我們實(shí)現(xiàn)高性能化不能只重視混凝土配合比，還應(yīng)足夠重視原材料控制、拌合物生產(chǎn)制備與整個(gè)施工的一系列過程控制[15][16]。

（2）“綠色低碳”的發(fā)展模式

高強(qiáng)混凝土應(yīng)節(jié)約資源、能源與保護(hù)環(huán)境，降低碳排放量，朝著“綠色低碳”的方向發(fā)展。高強(qiáng)高性能混凝土必須盡可能少的使用水泥，同時(shí)高效利用以工業(yè)廢渣為主的摻合料，這樣不僅能適應(yīng)“綠色低碳”的發(fā)展模式，而且提高了混凝土的長(zhǎng)期耐久性能[1]。

（3）建立科學(xué)的配合比設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)理論已逐漸不適用于高強(qiáng)混凝土，對(duì)于不同的使用目的和環(huán)境條件，對(duì)高強(qiáng)混凝土的內(nèi)涵要求也不同，在設(shè)計(jì)與配制中應(yīng)該滿足混凝土各階段的不同性能要求，如何建立科學(xué)的設(shè)計(jì)方法是高強(qiáng)混凝土發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一[17]。

（4）高強(qiáng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)化研究

加速我國(guó)高強(qiáng)混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的制修訂工作。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是設(shè)計(jì)、施工人員工作的主要依據(jù)，但我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中大多是針對(duì)普通混凝土的技術(shù)規(guī)定，對(duì)于高強(qiáng)混凝土，國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的研究，取得了不少的研究成果。因此，總結(jié)、歸納現(xiàn)階段成熟的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而納入到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之中已經(jīng)成為混凝土領(lǐng)域面臨的迫切任務(wù)之一。

6 結(jié)語

高強(qiáng)混凝土是當(dāng)前土木工程材料的重大研究應(yīng)用課題。與普通混凝土相比，存在著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?？梢灶A(yù)見，隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、城市化水平的不斷提高、政府相關(guān)政策的深入實(shí)施、對(duì)混凝土耐久性要求的不斷提高以及工程設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新變革，高強(qiáng)混凝土必將得到更多、更廣泛的應(yīng)用。由于我國(guó)在該領(lǐng)域起步較晚，有大量的工作亟待開展，為積極推動(dòng)高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用，歸納、總結(jié)現(xiàn)階段成熟的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)進(jìn)而納入到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之中，是當(dāng)前我國(guó)混凝土領(lǐng)域面臨的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

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Research Application and Development Trend of High Strength Concrete

Leng Faguang,Wang Yonghai,Zhou Yongxiang,Wei Qingdong
(Institute of Building Materials China Academy of Building Research,Beijing 100013 China)

Current technical level, research hotspot, Engineering application and Standardized progress of high strength concrete have been stated, the development trend and application prospect of that have also been discussed.

high strength concrete; research present situation; application; standardized; development trend

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2008BAE61B05)

近年來，中國(guó)建筑科學(xué)研究院在高強(qiáng)混凝土方面開展了大量的研究工作，主持的相關(guān)科研項(xiàng)目包括國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)研究”、科技部科研院所技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)基金項(xiàng)目“綠色高性能混凝土關(guān)鍵技術(shù)研究”等，并承擔(dān)了沈陽大西電業(yè)園C80級(jí)混凝土、沈陽富林大廈C100級(jí)混凝土、合肥天柱C80～C100級(jí)混凝土和上海中技C60～C80預(yù)應(yīng)力混凝土離心方樁耐久性關(guān)鍵技術(shù)研究等眾多高強(qiáng)混凝土技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目。

冷發(fā)光（1968-），男，工學(xué)博士，研究員， 中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所總工。主要研究領(lǐng)域：混凝土耐久性及測(cè)試技術(shù)、綠色高性能混凝土技術(shù)、高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)、廢渣利用技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)、混凝土防腐技術(shù)、特種混凝土技術(shù)。主編國(guó)標(biāo)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》等十多部標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文、專著100余篇/冊(cè)。

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