HPC的由来和定义
在1990年5月召开的第一次国际HPC研讨会上首次提出了有关HPC的定义：HPC是具备所要求的性能和匀质性的混凝土，这种混凝土按照通常作法，靠传统的组分、普通的拌合、浇注与养护方法是不可能获得的。作为例子，所要求的性能可以包括：易于浇注和压实而不离析、高长期力学性能、高早期强度、高韧性、体积稳定、在严酷环境下使用寿命长久。
1998年，美国混凝土学会(ACI)技术委员会对上述HPC的定义进行了修改，虽然内容并没有很大变化：“高性能混凝土——满足特定功能与匀质性综合需要的混凝土。采用普通的组分材料和通常的搅拌、浇注与养护操作，未必能日常生产这种混凝土”，但是将作为“所要求的性能”举例中列出的一些性能从定义中删去，而放到定义后面的注释里。
很多人将HPC理解为是对高强混凝土(HSC)的补充， HSC(确切地说，是“高早强混凝土”)之所以一出现，立即引起轰动，是因为它满足了长期以来人们对缩短混凝土结构物施工期、尽快交付使用的愿望，同时还带来加快模板周转率，降低模板费用的经济效益。但由于配制HSC引起水泥用量增多、水化温升加剧、拌合物粘稠、工作度损失快、泵送困难，以及水灰比(有掺和料时为水胶比)下降带来自身体积变形增大，早期强度增长迅速引起混凝土体内集聚很大的弹性拉应力，使得各种混凝土结构普遍开裂等一系列新问题，而尤其是开裂现象会严重影响在侵蚀环境中运行的结构物耐久性，所以让人们寄希望于通过发展HPC，使上述问题得到解决。
HPC这一概念传入我国，正值基础设施建设的高潮和HSC推广应用时节，因此更加普遍地认为HPC就是“三高”(高工作度、高强度和高耐久性)混凝土。不少人还进一步简化为：掺有高效减水剂和掺合料，工作度满足泵送要求的高强混凝土就是HPC。因为“高尺寸稳定性”和“高耐久性”难以评价，而“高工作性”——大坍落度和高强度的混凝土，用常规方法就很容易检测评价。然而，定义上所说要“具备所要求的匀质性”和“这种混凝土按照惯常作法，靠传统的组分、普通的拌合、浇注与养护方法是不可能获得的”这两段话则被很多人所忽略。
将HPC与HSC等同或混淆的，在欧美各国都大有人在。但是笔者认为：对此需要具体情况具体分析，不能简单照搬，不能一概而论。欧洲一些人认为HPC只不过是HSC换了一个名词而已，有以下几个原因：
首先，他们开发HSC时的出发点主要是为了提高混凝土耐久性，据最早出版“高性能混凝土”著作的作者Malie估计，85%以上的工程采用HSC是从耐久性角度考虑的。
其次，欧洲在开发HSC过程中，混凝土技术已经较为发达，不像普通混凝土一样，“靠传统的组分、普通的拌合、浇注与养护方法”来制备和施工混凝土的，因此能够“满足特定功能与匀质性综合需要”，因此也符合HPC的内涵。
最后，欧洲地区的气候比较适合混凝土在结构工程中的应用——气温不高、湿度较大。混凝土由于干缩、温度收缩等变形受约束产生的弹性拉应力较小，而水胶比较低的HSC或HPC早期产生激烈的自生收缩，通过采取措施可以得到有效的控制(例如冰岛建筑研究院在开发HSC时不得不采用当地孔隙率达6%～15%的骨料，发现预湿这种骨料的内养护作用恰巧可以有效地克服混凝土的自干燥作用，抑制了自生收缩产生的内应力)。
因此，笔者认为：HPC不是一种特定的混凝土，它的性能是因工程条件、环境条件、 施工工艺而异的。以拌合物的工作度为例，对于不同的施工工艺，“高工作度”的含义有非常显著的差异。例如，碾压混凝土——拌合物需要足够干硬，以支撑非常沉重的振动压实机械不致下陷而正常地行进和工作。滑模摊铺混凝土(用滑模摊铺机械摊铺路面板)——拌合物需要具备适当的坍落度(2~5cm)，使摊铺机正常地行进和工作。自密实混凝土——拌合物需要有足够大的流动性和粘聚性，在没有外加振捣的条件下能够成型密实。
发展HPC存在的问题
由于我国混凝土生产与一些先进工业国还存在很大的差距，因此在发展HPC过程中还存在一系列问题，而将HPC与HSC混淆，误认为配制和生产出本来就并不难实现的高早强混凝土，或掺有矿物掺和料的HSC就是HPC了，不顾它们易于在早期出现开裂，影响在侵蚀环境下运行的结构耐久性等问题，这对HPC的正常发展带来很不利的影响，首先需要予以澄清。至于差距，笔者认为主要体现在如下几方面：
原材料的生产与选用
骨料的品质低劣，是制约我国混凝土生产水平提高的瓶颈。我国的粗骨料生产水平至今十分落后，大部分或绝大部分粗骨料仍然是由分散的小采石厂生产，采用落后的颚式破碎机破碎，粒形不好、针片状颗粒多;由于破碎前的表土或夹层土去除需要较大投入，所以破碎后的骨料含泥量通常偏大;除水工混凝土外，水泥混凝土通常采用单粒级粗骨料，其中的5～10mm(甚至5～15mm)颗粒常常空缺，孔隙率大，因此拌和物需要浆体量多，不仅增加了胶凝材料用量，而且混凝土的变形也随之增大，尤其在用于承受动载的桥梁、道路等构件时，对其抗冲击、抗疲劳荷载的能力更加不利。可以这样说，骨料品质低劣与离散性大得不到改观，HPC就不可能实施。然而骨料品质的改善并不是可望而不可及的事，国内的沥青混凝土生产所用骨料的品质和级配就讲究得多。原因在于通常认为是沥青比水泥昂贵，尽量减小沥青用量是主要出发点。这固然不错，但是从使用性能和耐久性来看，骨料品质的影响也是非常重要的。混凝土用骨料品质的提高，会增加这方面的费用，这是人们普遍的顾虑所在。但是随之而来水泥和胶凝材料的减少亦同样有经济效益。至于目前市场上品质较好的骨料价格偏高的现象，笔者认为它在水泥混凝土中应用的市场发展了，价格就会逐渐得到调整。
在为混凝土工程选用骨料时，目前也还存在一些误区，例如骨料的压碎强度高低。许多教科书和专著中，仍然沿用骨料压碎强度的应为混凝土强度的1.2～1.7倍，尤其是在配制HSC时，更是将压碎强度作为主要的取舍指标，四处寻找压碎强度尽量高的骨料，而骨料的其他许多重要品质参数，如粒形级配、线胀系数、弹性模量等则很少考虑。笔者认为，上述骨料与混凝土强度的比例要求，对中低强度等级混凝土只针对软弱颗粒而言，即使在配制HSC时，也主要从适当减小最大粒径等角度考虑。
很多人在和国外的混凝土相比较时，总是感叹我们的水泥、外加剂、掺和料等原材料质量不如别人。实际上，近些年来各种原材料，主要是外加剂和掺和料的品质已经有很大提高，例如新建发电厂排放的粉煤灰，烧失量大幅度降低;一些高效减水剂的减水率也和国外的相差无几。而原材料品质的波动显著，才是我们最薄弱的环节。粗骨料的生产如上所述，其品质波动自不用说;其他原材料，例如河砂，许多地方都是直接从河床抽吸到船上就交付给用户。
混凝土的生产
原材料的品质波动，在很大程度上制约了混凝土生产质量的稳定性;而混凝土生产过程缺乏产品质量稳定性的意识，在生产厂建设过程不考虑均化设施，例如粗骨料的分级堆存和计量、粗细骨料的洗筛与遮挡、水泥与掺和料的倒库等，以及在选择原材料时忽视其品质的稳定性，则是进一步造成其波动显著的原因。建设均化设施需要增加投入，乃至增加生产成本，但是产品品质的稳定会带来显著的技术和经济效益。
根据笔者的理解，第一次国际研讨会上提出的定义中所说，靠传统的组分不可能制备HPC，这里并非是指需要采用特殊的原材料组分，然而，品质波动大的原材料肯定生产不了满足匀质性需要的混凝土产品，可见品质稳定的原材料对生产HPC是至关重要的前提条件。
HPC要具备所要求的性能，因此混凝土生产过程另一个至关重要的问题，就是必须根据条件的变化，及时变化生产中的参数。仅在实验室条件下配制出来的混凝土，即使进行了很全面的试验，也难以表征它是否是HPC。
混凝土施工
HPC一般都掺有高效减水剂，水灰比(水胶比)可以大幅度降低，拌合物具有较好的粘聚性，在运输和浇注过程不易离析，且要比干硬混凝土易于捣实，这是HPC工作性的一些优点。但是事物总是一分为二的，有利有弊，表现在以下几方面。
首先，因为比较粘，用“普通的”拌合设备难以搅拌均匀，目前大部分试验室仍使用的立轴强制式(或自落式)搅拌机就更不用说了， 所以需要采用先进的搅拌设备，例如逆流式或行星式搅拌机，否则不得不放大水灰比(水胶比)，不仅增加胶凝材料用量，而且获得不了粘聚性良好的拌合物。
其次，因为比较粘稠，用插入式振捣棒捣实时振动作用的衰减会加剧，明显增大了适当振捣的困难——容易出现漏振或过振现象，而且在振捣过程还容易出现局部离析现象——振捣棒拔出时所造成。
最后，在水灰比(水胶比)降低、泌水减少的同时，混凝土表面向外蒸发的水分得不到补充，塑性收缩开裂的现象随之加剧，因此及早开始覆盖和湿养护非常必要。正确的养护方式，是覆盖湿麻袋或其他保湿物品，并不断喷雾，借助水分蒸发以尽量降低混凝土的温峰，防止早期开裂。当环境温度与混凝土温度相差较大时，需要在温度检测表明混凝土达到温峰后，撤去湿麻袋并铺设塑料膜或其他保温材料，以减小降温阶段其体内外的温差。在混凝土升温阶段覆盖塑料膜或浇水养护，以及盲目延长浇水时间作为“加强养护”的做法，都是错误的，不仅白白浪费大量净水，而且会加剧混凝土的开裂。
展望HPC的前景
任何新技术、新材料的发展，都需要经历漫长的、反复的过程，需要克服的诸多障碍。当前我国正处于基础设施建设的高潮，对于HPC的发展是一个难得的机遇。
当然，任何发展迅速的新技术，都必定给相关的行业带来显著的效益。Mehta在几年前预见：大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土将会给混凝土业带来巨大的影响和冲击。笔者认为：应用大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土发展HPC是最可行的途径，因为它不仅能够提高混凝土的品质，还能有效地降低生产成本。在人们对发展HPC取得共识的基础上，注重骨料品质的提高，并将大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土恰当地用于我国的基础设施建设，这不仅有利于混凝土业的可持续发展，同时对整个国民经济建设的可持续发展都会发挥一定的促进作用。
来源：中国砂石骨料网
编辑：李沙
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