高性能混凝土采用常规胶凝材料(水泥、粉煤灰、矿渣粉、硅灰等)、砂石集料、水、外加剂,以及常规生产工艺制成,具有混凝土结构所要求的各项力学性能,但相比普通混凝土具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性等优势,适用于桥梁、高层建筑、核反应堆外壳、抗爆工程等有较高耐久性要求的工程。
高性能混凝土是在高强混凝土的基础上发展起来的,以满足优异工作性能、高耐久性能为主要目标,不单纯基于强度的需求。主要采用低水胶比,选用优质原材料,掺加足够数量的掺和料(矿物质超细粉)和高效外加剂。其中高效减水剂的使用能显著降低混凝土的水灰比,赋予混凝土良好工作性能;矿物掺和料的微集料填充作用及二次水化作用起到改善混凝土密实度,提高耐久性的作用。
高性能混凝土的配合比设计原则主要包括:①原材料具有良好的质量,如集料一般应为非活性集料,质地坚硬、级配良好,碎石压碎值应小于10%。②化学外加剂应对钢筋无害,且所用减水剂应为高效减水剂(减水率≥20%)。③每立方米混凝土用水量不宜大于175千克,胶凝材料总量宜为450~600千克,其中矿物掺和料用量不宜超过胶凝材料总量的30%。④水胶比(用水量与胶凝材料总量的比值)不宜大于0.38,砂率(细集料占集料总质量的比例)宜为37%~44%。
高性能混凝土的主要性能包括:①优异的施工性能与和易性。用水量较低,流动性好,抗离析性高,密实性与均质性良好。②良好的体积稳定性。高性能混凝土保持自身尺寸稳定的能力强,具体表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为20~25吉帕,高性能混凝土的弹性模量可达40~50吉帕;采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量,选用合理的配合比配制的高性能混凝土,90天龄期的干缩值低于0.04%。③优异的力学性能。高性能混凝土早期强度不低,且因掺有大量粉煤灰、矿渣等活性矿物掺和料,后期强度有较大增长,如180天强度比28天强度可能提高20%。④高耐久性。由于具有较高的密实性和抗渗性,高性能混凝土的抗渗性、抗冻性、抗化学腐蚀等性能均优于普通混凝土。