1高性能混凝土的定义
总所周知，传统意义上的混凝土通常是指以水泥为主要凝胶材料，伴有砂、石子、水，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。高性能混凝土这一说法最早是在上世纪90年代出现的，英文名称HighPerformnaceConcerte简称HPC。其在原有传统混凝土的基础上加入了化学外添加剂和优质矿物掺合料。但是人们对其具体的定义却一直未能给出一个准确的答案。上世纪90年代在Singapore召开了第一届全球高性能混凝土国际研讨会，在此次会议上众多行业权威都一致认为高性能混凝土本身要有高质量和长耐久度的特点、特性。但是就针对上述这两个特点、特性的具体的量化指标在此次国际研讨会议上并未给出准确的答案。但是我们从现在国际研究者的研究方向以及相关研究成果和发表的文章方面可以看出对高性能混凝土的具体要求。现阶段HPC的发展是在原有传统混凝土的条件下，利用新技术、选用优质原材料，除原有材料外还要加入活性细掺料和高效外添加剂而形成的一种新型高性能混凝土。其具体的量化指标也会随之产生。在实际的生产施工中，往往会根据不同的施工要求，会对高性能混凝土的某些方面进行有侧重的突出，比如耐久性、实用性、强度性、施工性、稳定性、体积和成本控制方面。
2研究高性能混凝土在桥梁设计中应用的意义
随着改革开放的快速发展，经济发展的速度对交通运输行业也有着越来越高的要求，未来路面混凝土发展的方向必然是耐久度、高强度、少维护。不断提高路面表面的致密性、抗渗透性对此都是很重要的影响因素，而上述这一切目标都需要通过高性能混凝土来实现。
2．1高性能路面混凝土的强度
高性能路面的一个重要特性便是路面的抗承载能力，延长路面使用年限或者降低铺设厚度以控制建造成本。具有这样能力的唯有高性能混凝土可以达到上述要求，而且在应用于路面情况下，其具有高抗折强度。
2．2高性能路面混凝土的耐久性
另一方面铺设路面时对高性能混凝土耐久度有很高的要求，而且要求其可以在极端天气气候和极端环境下能够经受住长久的破坏，进而保证路面在设计时所要求的在设计使用年限内高性能混凝土可以正常工作。
2．3高性能路面混凝土的抗变形性质
干缩的路面很容易引起路面表面的收缩开裂，由于其表面积大，所以导致蒸发量也很大，因此造成养护成本很高，而高性能路面混凝土抗变形能力强。
3高性能混凝土的特性与普通混凝土相比
3．1使用矿物掺合料
高性能混凝土与普通混凝土相比，一般都会掺有矿物掺合料。常用的矿物掺合料有、硅粉、矿渣、粉煤灰。其中尤以硅粉可以提高混凝土的耐久性和强度效果最为明显，这一结果是通过国内外众多试验及实际应用而得出的结论。从硅粉的理化性质来看，硅粉颗粒直径很小是水泥的百分之一，且无定性、活性高，这样的结构就具备了其可以填充在水泥颗粒之中。与此同时，硅粉还可以很大程度的提升混凝土的强度以及降低其渗透性，还可以与水泥水化时所产生的氢氧化钙发生火山灰反应，即把氢氧化钙转化为凝胶。从硅粉可以提升耐久度的角度来看，掺混了硅粉的高性能混凝土可以使用在环境恶略的地方或者要求混凝土的强度等级在C80以上级别。矿渣掺混后可以极大的提升混凝土本身的强度，具有增强的效果。而粉煤灰掺混后可以起到物理减水的功效。矿渣和粉煤灰掺合料也会发生火山灰反应，可以部分降低混凝土本身的渗透性。但是有一点需要指出，那就是如果只掺混了这两种掺合料则会降低早期的混凝土强度。如果三种掺混料同时进行按比例的掺混话则可以生产出既具有高强度又同时很耐久的高性能混凝土。由于上述特性三种掺合料而制成的高性能混凝土是在实际当中应用最为广泛。
3．2低水胶比
若要制成上述的高性能混凝土，还要满足一个前提条件，即水胶比。因为只有水胶比足够低高性能的混凝土的渗透性以及孔隙率才可能尽可能的低。就目前现行的行业标准来看，水胶比只有高于0.45的才有可能在恶略的自然环境下有耐久性的可能性，实际的生产标准一般都执行水胶比在0.25－0.45之间。
3．3最大骨料粒径小
造成高性能混凝土最大骨料粒径最佳大小为10－20毫米之间，原因有2点。第一点是骨料粒径保持在此范围可以使得骨料与水泥浆的界面应力差变小，应力差的大小直接与裂缝产生有着直接的关系。第二点是由于岩石在被破碎的同时，也消除了内部的裂隙，因此相对较小的骨料颗粒的强度就要优于骨料颗粒大的。
3．4高效减水剂与水泥的相容性好
若要使得低水胶比和掺有硅粉的混凝土能够具有高效的性能，那么就会必然的要求减水剂与水泥之间的相容度要高，而且减水剂也必须是要高效能的减水剂。
4高性能混凝土产生裂缝的原因
4．1干湿变形裂缝
当高效能混凝土中凝胶粒子表面的毛细管水及吸附水发生减少时，就会造成高性能混凝土的干湿度变化，进而会产生附加的应力，当这一附加应力超出高性能混凝土本身所能承受的抗拉强度时就会产生由干湿变化所引起的变形裂缝。
4．2塑性裂缝
行业内常称之为龟裂，造成龟裂的原因主要是高性能混凝土的温度与环境温度之间存在很大的差异，或者是高性能混凝土长时间处于高温状态，同时环境气候非常干燥时会出现这种情况。
4．3温度裂缝
混凝土施工中，浇筑捣实后的混凝土，在早期凝结硬化阶段，受到急剧升温或急剧降温，混凝土产生温差变化。现在施工的高强度混凝土没有采取测温手段来掌握混凝土的中心温度与环境温度与混凝土表面温度的温差变化大小，而只是依靠混凝土强度来控制拆模时间，这样很容易造成混凝土的温差裂缝，影响混凝土的耐久性能。
4．4施工不当造成的裂缝
各种在施工过程不规范的操作、不规范的养护过程、不规范的浇筑操作等等均有可能引起高性能混凝土的裂缝。
4．5沉陷裂缝
在桥梁台座设计时，地基承载力设计有偏差，造成地基在荷载的作用下承载力下降，或者桥梁台座长时间受到水的浸泡也会使地基承载力下降，桥梁台座中间地基沉陷，裂缝发生在梁体的中部，两端沉陷裂缝会在距梁端的1/3－1/4范围内。
5结语
在桥梁设计中若想实现高性能混凝土结构可以使用百年以上，设计是关键，施工质量更是重中之重。其中所牵涉到的每一个环节、每一个步骤包括从原材料、掺合料的配比等等都需要在设计之时就要考虑周全。否则任何一个原因都有可能导致建成后的使用年限会大大缩水难以达到设计之初的要求。据此，我在桥梁设计中要充分全面的考虑。
作者：欧旗祥 单位：湖南中大设计院有限公司
