目前，一(yī)般認為(wèi)C50～C90屬高強混凝土(tǔ)範疇，C 100及以上(shàng)強度等級是超高強混凝土(tǔ)。當混凝土(tǔ)強度達到100 MPa時(shí)，可以設計成的預應力鋼筋混凝土(tǔ)結構，與鋼結構一(yī)樣輕。高強與超高強混凝土(tǔ)由于強度的提高、内部結構的改善以及膠凝物質相組成的優化(huà)，其耐久性得到很大的改善。
1 制備高強度與超高強混凝土(tǔ)的技術途徑
1.1 幹硬性高強與超高強混凝土(tǔ)， 在發明高效減水劑之前，采用強制攪拌和沖壓及振動軋壓等成型手段獲得。主要在制品廠、軌枕生(shēng)産廠、橋梁廠使用，可獲得C 80～C 150範圍的高強及超高強混凝土(tǔ)。
1.2 高标号水泥+超細礦物摻合料+高效減水劑， 目前國際上(shàng)比較通用的技術路(lù)線。在普通混凝土(tǔ)中，為(wèi)了(le)保證混合料的施工和易性，其用水量(占水泥重量的50 %～70 %)比水泥水化(huà)所需的水量(水泥重量的15 %～20 %)大得多。
多餘的水在水泥硬化(huà)後蒸發，在水泥石和水泥石集料界面區域形成大量的各種孔徑的孔隙，以及因泌水、幹縮等所引起的微管和微裂縫，這(zhè)些(xiē)缺陷是導緻混凝土(tǔ)強度下(xià)降和其它性能(néng)指标低(dī)的根本原因。因此，摻加高效減水劑、降低(dī)水灰比是一(yī)項行之有效的重要措施。 水泥水化(huà)後形成水化(huà)矽酸鈣、水化(huà)鋁酸鈣、水化(huà)硫鋁酸鈣、水化(huà)鐵鋁酸鈣及氫氧化(huà)鈣。 其中水化(huà)矽酸鈣數量衆多，也(yě)最為(wèi)重要。 但(dàn)由于水泥水化(huà)形成的大多是高堿性水化(huà)矽酸鈣，與低(dī)堿性水化(huà)矽酸鈣相比，前者強度低(dī)，後者強度高;同時(shí)存在的f CaO強度極低(dī)，穩定性很差。 因此，在制備高強與超高強混凝土(tǔ)時(shí)，要設法降低(dī)高堿性水化(huà)矽酸鈣的含量，提高低(dī)堿性水化(huà)矽酸鈣含量，同時(shí)盡量消除f CaO. 其方法是在混凝土(tǔ)中摻入活性礦物摻料，使其含有的活性SiO2、Al2O3與f CaO及高堿性水化(huà)矽酸鈣發生(shēng)二次反應，生(shēng)成低(dī)堿性水化(huà)矽酸鈣，以增加膠凝物質的數量，改善其質量。
1.3 高強與超高強堿礦渣混凝土(tǔ)
采用磨細的高爐礦渣并加入堿組分(fēn)獲得。當用第一(yī)主族元素(Li、Na、K)的化(huà)合物進行激發時(shí)，礦渣的水硬活性極佳。由于堿金(jīn)屬化(huà)合物能(néng)在水中迅速離解成大量具有強大離子(zǐ)力的OH-離子(zǐ)，在離子(zǐ)力的作(zuò)用下(xià)，礦渣玻璃體(tǐ)的結構很快(kuài)解體(tǐ)并發生(shēng)水化(huà)，産生(shēng)大量的低(dī)堿性水化(huà)矽酸鈣和堿金(jīn)屬水化(huà)鋁酸鹽膠凝物質，進而形成水泥石硬化(huà)體(tǐ)。 可以制成超快(kuài)硬(1 d抗壓強度達70 MPa)、超高強(28 d抗壓強度達120.4 MPa)、高抗滲(抗滲标号>S 40)、高抗凍(達1 000次凍融循環以上(shàng))、高抗蝕的堿礦渣混凝土(tǔ)，而且其它性能(néng)優異，水化(huà)熱低(dī)，成本也(yě)不高。
1.4 灰砂矽酸鹽混凝土(tǔ)
采用鈣質原料和矽質原料等混合磨細，用高溫蒸壓方法制備，可獲得100～150 MPa的高強混凝土(tǔ)。該混凝土(tǔ)水泥石主要由水化(huà)矽酸鹽組成。這(zhè)一(yī)路(lù)線主要用于制管和制樁生(shēng)産中。
1.5 有機無機複合混凝土(tǔ)
制備聚合物浸漬混凝土(tǔ)、聚合物水泥混凝土(tǔ)以及聚合物膠結混凝土(tǔ)，使混凝土(tǔ)進入了(le)使用有機無機複合膠結材和高分(fēn)子(zǐ)有機膠結材的新(xīn)階段。聚合物進入混凝土(tǔ)膠結料中，可大大提高混凝土(tǔ)的物理(lǐ)力學性能(néng)。如(rú)聚合浸漬混凝土(tǔ)的抗壓強度和抗拉強度較其基材可提高2～4倍，有很強的耐腐蝕性能(néng)，幾乎不吸水、不滲水，抗凍融循環在1 000次以上(shàng)。但(dàn)這(zhè)種路(lù)線制得的高強度與超高強混凝土(tǔ)因成本高，且工藝與常規不同，隻在特殊場(chǎng)合使用。
2 制備高強度與超高強混凝土(tǔ)的原材料及其性能(néng)要求
采用目前國際上(shàng)通用的技術路(lù)線制備高強度與超高強混凝土(tǔ)所用的材料是：水泥、集料、水、摻合料以及化(huà)學外加劑。這(zhè)些(xiē)原料的質量和性能(néng)，對高強與超高強混凝土(tǔ)的質量和性能(néng)具有很大的影響。 2.1 水泥，通常使用矽酸鹽水泥與早強矽酸鹽水泥。 (1)使用525及更高标号的矽酸鹽水泥。 (2)由于高強與超高強混凝土(tǔ)中水泥用量一(yī)般在500～700 kg/m3，水化(huà)熱高，因而需開發低(dī)水化(huà)熱的水泥。即水泥中C2S比例增大些(xiē)，而C3S及C3A量減少些(xiē)。 (3)水泥的質量穩定，C3S的含量波動4 %，燒失量0.5 %，硫酸鹽的波動範圍為(wèi)0.20 %。
2.2 集料，在一(yī)般的混凝土(tǔ)中，不同類型集料對抗壓強度的影響不大。但(dàn)在高強與超高強混凝土(tǔ)中，集料的差異對混凝土(tǔ)的強度影響很大。一(yī)般來(lái)說(shuō)，采用碎石比卵石有利，其原因不僅由于集料的密度及吸水率不同，而且也(yě)由于集料的強度以及粘結強度不同。
(1)建議(yì)所采用集料的母岩強度>1.7倍混凝土(tǔ)強度(如(rú)用玄武岩、輝綠(lǜ)岩作(zuò)超高強混凝土(tǔ)集料)。 (2)粗集料粒徑不能(néng)過大，一(yī)般建議(yì)為(wèi)10～19 mm，且形狀好(hǎo)(hǎo)、級配佳。 (3)細集料也(yě)應盡量要求強度高、級配好(hǎo)(hǎo)、含泥量少。 (4)粗集料常用壓碎指标值來(lái)要求，不少專家建議(yì)細集料也(yě)應用類似于壓碎指标的破碎度來(lái)要求。通過試驗，确定壓碎指标(或破碎度)與混凝土(tǔ)抗壓強度之間(jiān)的相關(guān)性。 (5)集料的彈性模量宜高些(xiē)。 (6)細集料以采用中砂為(wèi)好(hǎo)(hǎo)，但(dàn)特細砂經過試驗确定配比後也(yě)可用。
2.3 摻和料，高強與超高強混凝土(tǔ)常用的摻和料有矽灰、超細礦渣以及粉煤灰等。 (1)矽灰是最好(hǎo)(hǎo)的活性礦物摻和料，但(dàn)資源有限，成本高。一(yī)般認為(wèi)，矽灰的最佳摻量為(wèi)10 %左右。由于矽灰的加入使混合料的流動性明顯降低(dī)，為(wèi)了(le)保證其施工性，必須使用高效減水劑，且用量比不摻矽灰時(shí)要略大些(xiē)。 (2)超細礦渣的比表面積達800～1 000 m2/kg.将其摻入砂漿中，可使抗壓強度及其它性能(néng)有很大改善。超細礦渣的置換率一(yī)般為(wèi)20 %～40 %.含超細礦渣的混凝土(tǔ)無論是早期還是後期強度都很高，但(dàn)其成本也(yě)高。 (3)一(yī)般情況下(xià)，将粉煤灰摻入混凝土(tǔ)中，早期強度降低(dī)，但(dàn)後期強度增長。粉煤灰混凝土(tǔ)的強度受粉煤灰的質量、置換率與配合比等因素的影響。粉煤灰的火(huǒ)山灰活性越強，養護溫度越高，強度增長越顯著，其摻量為(wèi)10 %～30 %。 (4)研制新(xīn)活性礦物摻和料，如(rú)将高嶺土(tǔ)燒成偏高嶺土(tǔ)磨細;合成的水化(huà)矽酸鈣或無水硫鋁酸鈣等。 (5)采用“雙摻”或“多摻”礦物摻和料的方法。如(rú)同時(shí)以20 %的超細礦渣和10 %的矽灰置換等量的水泥，混凝土(tǔ)56 d抗壓強度達140 MPa。
2.4 外加劑，在高強與超高強混凝土(tǔ)中常采用的化(huà)學外加劑有：高效減水劑、減少坍落度損失的複合AE減水劑、緩凝劑以及泵送劑等，其中以高效減水劑最為(wèi)重要。高效減水劑的使用，可以大幅度降低(dī)水灰比，制成高強乃至超高強混凝土(tǔ)。目前，使用的高效減水劑主要有改性木質素磺酸鹽、萘磺酸鹽聚合物、三聚氰胺磺酸鹽聚合物等。
2.5 水，必須滿足規範中對水的品質要求。為(wèi)保證高強度與超高強混凝土(tǔ)的高質量和安定的品質，一(yī)般宜采用合格的自來(lái)水拌制混凝土(tǔ)。
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