混凝土发展可以划分为低强低耐久混凝土的技术途径

混凝土的发展可分为低强低耐久性混凝土、高强混凝土和高性能混凝土三个阶段。

目前普遍认为C 50至C 90属于高强混凝土范畴，C 100及以上强度等级为超高强混凝土。 当混凝土强度达到100MPa时，可设计成与钢结构一样轻的预应力钢筋混凝土结构。 高强和超高强混凝土由于强度的提高、内部结构的改善以及胶凝材料相组成的优化，其耐久性得到了很大的提高。

1 高强、超高强混凝土制备技术途径

1.1 干硬性高强、超高强混凝土

高效减水剂发明之前，多采用强制搅拌、冲压、振动碾压等成型方法获得。 主要用于制品厂、轨枕制造厂、桥梁厂，可获得C 80～C 150范围内的高强和超高强混凝土。

1.2 高标号水泥+超细矿物掺合料+高效减水剂

是目前国际上比较通用的技术路线。 在普通混凝土中，为保证混合料的施工和易性，其用水量（占水泥重量的50%～70%）远大于水泥水化所需的水量（15%～20%）。水泥的重量）。 。

水泥硬化后多余的水分蒸发，在水泥石与水泥石骨料之间的界面区域形成大量的大小不一的孔隙，以及泌水、干缩等引起的微管和微裂纹。 . 这些缺陷影响混凝土的强度。 下降和其他低性能指标的根本原因。

因此，添加高效减水剂、降低水灰比是一项重要而有效的措施。

水泥水化后形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙、水化铁铝酸钙和氢氧化钙。

其中，水合硅酸钙数量众多，且最为重要。

但由于水泥的水化作用，大部分形成强碱性的水合硅酸钙。 与低碱性水合硅酸钙相比，前者强度低，后者强度高。 同时，f CaO的强度和稳定性极低。 很差。

因此，配制高强和超高强混凝土时，需要减少高碱度水化硅酸钙的含量，增加低碱度水化硅酸钙的含量，并尽可能消除f CaO。

该方法是将活性矿物掺合料掺入混凝土中，使其中所含的活性SiO2和Al2O3与fCaO和高碱性水化硅酸钙发生二次反应，生成低碱性水化硅酸钙，以增加胶凝材料的量。提高其质量。

1.3 高强和超高强碱渣混凝土

它是用细磨的高炉矿渣并添加碱成分而得。 当被第一主族元素（Li、Na、K）的化合物激发时，炉渣的水硬活性优异。 由于碱金属化合物在水中能迅速离解成大量具有强离子力的OH-离子，在离子力的作用下，渣玻璃体的结构迅速崩解、水化，产生大量的低碱水合物。硅酸钙与碱金属水合铝酸盐胶结物质，从而形成水泥石硬化体。

可制成超快硬化（1d抗压强度达到70MPa）、超高强度（28d抗压强度达到120.4MPa）、高抗渗（抗渗等级>S 40）、高抗冻（可达1000次冻融循环或以上），高耐腐蚀碱渣混凝土，并具有优异的其他性能，水化热低，成本低。

1.4 石灰砂硅酸盐混凝土

将钙质原料和硅质原料混合、研磨，经高温蒸压制备，可得到100～150MPa的高强混凝土。 混凝土水泥石主要由水合硅酸盐组成。 该路线主要用于管材和桩材生产。

1.5 有机-无机复合混凝土

聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物水泥混凝土的制备，使混凝土进入了使用有机-无机复合胶凝材料和聚合物有机胶凝材料的新阶段。 当聚合物进入混凝土粘结剂后，可以大大提高混凝土的物理机械性能。 例如，聚合物浸渍混凝土的抗压强度和抗拉强度与其基材相比可提高2至4倍。 耐腐蚀性强，几乎不吸水、不渗水，可承受1000次以上冻融循环。 但该路线生产的高强、超高强混凝土由于成本较高、工艺不同，仅用于特殊场合。

2 配制高强和超高强混凝土的原材料及其性能要求

采用目前国际通行的技术路线配制高强和超高强混凝土所用的材料有：水泥、骨料、水、外加剂和化学外加剂。 这些原材料的质量和性能对高强和超高强混凝土的质量和性能影响很大。

2.1 水泥

通常采用硅酸盐水泥和早强硅酸盐水泥。

(1)采用525及以上标号硅酸盐水泥；

(2)由于高强和超高强混凝土中水泥用量一般为500～700 kg/m3，且水化热较高，因此需要开发低水化热的水泥。 即水泥中C2S的比例增加，而C3S和C3A的含量减少；

(3)水泥质量稳定，C3S含量波动4%，烧失量0.5%，硫酸盐波动范围0.20%。

2.2 聚合

在一般混凝土中，不同类型骨料对抗压强度影响不大。 但在高强和超高强混凝土中，骨料的差异对混凝土的强度影响很大。 一般来说，使用碎石比使用卵石更有优势。 其原因不仅是由于骨料的密度和吸水率不同，而且是由于骨料的强度和粘结强度不同。 

（1）建议使用骨料母岩强度>1.7倍混凝土强度（如采用玄武岩、辉绿岩作为超高强混凝土骨料）；

(2)粗骨料粒度不宜太大，一般建议为10～19毫米，形状好，级配好；

(3)细骨料还应具有强度高、级配好、含泥量低等特点；

(4)粗骨料往往按破碎指标值要求，许多专家建议，细骨料也应按与破碎指标相近的破碎程度要求。 通过实验，确定破碎指标（或破碎程度）与混凝土抗压强度之间的相关性；

(5)骨料的弹性模量应较高；

(6)细骨料宜采用中砂，也可经试验确定配合比后采用特细砂。

2.3 外加剂

高强和超高强混凝土常用的外加剂有硅粉、超细矿渣、粉煤灰等。

(1)硅粉是最好的活性矿物掺合料，但资源有限，成本高。 一般认为硅粉的最佳用量为10%左右。 由于硅粉的加入显着降低了混合料的流动性，为保证其和易性，必须使用高效减水剂，且用量比不加硅粉略大；

(2)超细矿渣的比表面积为800～1 000 m2/kg。 将其掺入砂浆中可大大提高抗压强度等性能。 超细矿渣的替代率一般为20%～40%。 含超细矿渣的混凝土前期和后期强度均较高，但成本也较高；

(3)一般情况下，混凝土中掺入粉煤灰后，早期强度降低，后期强度增加。 粉煤灰混凝土的强度受粉煤灰的质量、替代率、配合比等因素的影响。 粉煤灰的火山灰活性越强，养护温度越高，强度增加越显着。 其用量为10%～30%；

(4)开发新型活性矿物混合物，如将高岭土烧成偏高岭土并研磨[3]； 合成水合硅酸钙或无水硫铝酸钙等；

(5)采用矿物掺合料“双掺”或“多重掺”的方法。 若同时用20%超细矿渣和10%硅灰替代等量水泥，混凝土56天抗压强度将达到140兆帕。

2.4 外加剂

高强、超高强混凝土常用的化学外加剂有：高效减水剂、减少坍落度损失的复合AE减水剂、缓凝剂、泵送剂等，其中高效减水剂外加剂是最重要的。 使用高效减水剂可以显着降低水灰比，生产高强甚至超高强混凝土。 目前使用的高效减水剂主要有改性木质素磺酸盐、萘磺酸盐聚合物、三聚氰胺磺酸盐聚合物等。

2.5水

必须符合规范规定的水质要求。 为了保证高强和超高强混凝土的高质量和稳定的质量，一般建议使用合格的自来水来搅拌混凝土。