目前，一(yī)般認為C50～C90屬高強混凝土範疇，C 100及以上強度等級是超高強混凝土。當混凝土強度達到100 MPa時，可以設計(jì)成的預應力鋼筋混凝土結構，與鋼結構一(yī)樣輕。高強與超高強混凝土由于強度的提高、內(nèi)部結構的改善以及膠凝物質相(xiàng)組成的優化(huà)(huà)，其耐久性得(de)到很(hěn)大的改善。
1 制(zhì)備高強度與超高強混凝土的技術途徑
1.1 幹硬性高強與超高強混凝土， 在發明(míng)高效減水劑之前，采用強制(zhì)攪拌和沖壓及振動軋壓等成型手段獲得(de)。主要在制(zhì)品廠(chǎng)、軌枕生(shēng)産廠(chǎng)、橋梁廠(chǎng)使用，可獲得(de)C 80～C 150範圍的高強及超高強混凝土。
1.2 高标号水泥+超細礦物摻合料+高效減水劑， 目前國(guó)際上比較通用的技術路線。在普通混凝土中(zhōng)，為了保證混合料的施工(gōng)和易性，其用水量(占水泥重量的50 %～70 %)比水泥水化(huà)(huà)所需的水量(水泥重量的15 %～20 %)大得(de)多。
多餘的水在水泥硬化(huà)(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(wēi)管和微(wēi)裂縫，這些(xiē)缺陷是導緻混凝土強度下(xià)降和其它性能指标低(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)(huà)後形成水化(huà)(huà)矽酸鈣、水化(huà)(huà)鋁酸鈣、水化(huà)(huà)硫鋁酸鈣、水化(huà)(huà)鐵(tiě)鋁酸鈣及氫氧化(huà)(huà)鈣。 其中(zhōng)水化(huà)(huà)矽酸鈣數量衆多，也(yě)最為重要。 但由于水泥水化(huà)(huà)形成的大多是高堿性水化(huà)(huà)矽酸鈣，與低(dī)堿性水化(huà)(huà)矽酸鈣相(xiàng)比，前者強度低(dī)，後者強度高;同時存在的f CaO強度極低(dī)，穩定性很(hěn)差。 因此，在制(zhì)備高強與超高強混凝土時，要設法降低(dī)高堿性水化(huà)(huà)矽酸鈣的含量，提高低(dī)堿性水化(huà)(huà)矽酸鈣含量，同時盡量消除f CaO. 其方法是在混凝土中(zhōng)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)(huà)矽酸鈣發生(shēng)二次反應，生(shēng)成低(dī)堿性水化(huà)(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
采用磨細的高爐礦渣并加入堿組分獲得(de)。當用第一(yī)主族元素(Li、Na、K)的化(huà)(huà)合物進行激發時，礦渣的水硬活性極佳。由于堿金(jīn)屬化(huà)(huà)合物能在水中(zhōng)迅速離(lí)解成大量具有強大離(lí)子力的OH-離(lí)子，在離(lí)子力的作用下(xià)，礦渣玻璃體(tǐ)的結構很(hěn)快(kuài)解體(tǐ)并發生(shēng)水化(huà)(huà)，産生(shēng)大量的低(dī)堿性水化(huà)(huà)矽酸鈣和堿金(jīn)屬水化(huà)(huà)鋁酸鹽膠凝物質，進而形成水泥石硬化(huà)(huà)體(tǐ)。 可以制(zhì)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)、高抗蝕的堿礦渣混凝土，而且其它性能優異，水化(huà)(huà)熱(rè)低(dī)，成本也(yě)不(bù)高。
1.4 灰砂矽酸鹽混凝土
采用鈣質原料和矽質原料等混合磨細，用高溫蒸壓方法制(zhì)備，可獲得(de)100～150 MPa的高強混凝土。該混凝土水泥石主要由水化(huà)(huà)矽酸鹽組成。這一(yī)路線主要用于制(zhì)管和制(zhì)樁生(shēng)産中(zhōng)。
1.5 有機無機複合混凝土
制(zhì)備聚合物浸漬混凝土、聚合物水泥混凝土以及聚合物膠結混凝土，使混凝土進入了使用有機無機複合膠結材和高分子有機膠結材的新階段。聚合物進入混凝土膠結料中(zhōng)，可大大提高混凝土的物理力學性能。如聚合浸漬混凝土的抗壓強度和抗拉強度較其基材可提高2～4倍，有很(hěn)強的耐腐蝕性能，幾乎不(bù)吸水、不(bù)滲水，抗凍融循環在1 000次以上。但這種路線制(zhì)得(de)的高強度與超高強混凝土因成本高，且工(gōng)藝與常規不(bù)同，隻在特殊場合使用。
2 制(zhì)備高強度與超高強混凝土的原材料及其性能要求
采用目前國(guó)際上通用的技術路線制(zhì)備高強度與超高強混凝土所用的材料是：水泥、集料、水、摻合料以及化(huà)(huà)學外加劑。這些(xiē)原料的質量和性能，對高強與超高強混凝土的質量和性能具有很(hěn)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中(zhōng)水泥用量一(yī)般在500～700 kg/m3，水化(huà)(huà)熱(rè)高，因而需開(kāi)發低(dī)水化(huà)(huà)熱(rè)的水泥。即水泥中(zhōng)C2S比例增大些(xiē)，而C3S及C3A量減少(shǎo)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0.20 %。
2.2 集料，在一(yī)般的混凝土中(zhōng)，不(bù)同類型集料對抗壓強度的影響不(bù)大。但在高強與超高強混凝土中(zhōng)，集料的差異對混凝土的強度影響很(hěn)大。一(yī)般來說(shuō)，采用碎石比卵石有利，其原因不(bù)僅由于集料的密度及吸水率不(bù)同，而且也(yě)由于集料的強度以及粘結強度不(bù)同。
(1)建議所采用集料的母岩強度>1.7倍混凝土強度(如用玄武岩、輝綠岩作超高強混凝土集料)。 (2)粗集料粒徑不(bù)能過大，一(yī)般建議為10～19 mm，且形狀好、級配佳。 (3)細集料也(yě)應盡量要求強度高、級配好、含泥量少(shǎo)。 (4)粗集料常用壓碎指标值來要求，不(bù)少(shǎo)專家建議細集料也(yě)應用類似于壓碎指标的破碎度來要求。通過試驗，确定壓碎指标(或破碎度)與混凝土抗壓強度之間的相(xiàng)關性。 (5)集料的彈性模量宜高些(xiē)。 (6)細集料以采用中(zhōng)砂為好，但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)矽灰是最好的活性礦物摻和料，但資源有限，成本高。一(yī)般認為，矽灰的最佳摻量為10 %左右。由于矽灰的加入使混合料的流動性明(míng)顯降低(dī)，為了保證其施工(gōng)性，必須使用高效減水劑，且用量比不(bù)摻矽灰時要略大些(xiē)。 (2)超細礦渣的比表面積達800～1 000 m2/kg.将其摻入砂漿中(zhōng)，可使抗壓強度及其它性能有很(hěn)大改善。超細礦渣的置換率一(yī)般為20 %～40 %.含超細礦渣的混凝土無論是早期還是後期強度都(dōu)很(hěn)高，但其成本也(yě)高。 (3)一(yī)般情況下(xià)，将粉煤灰摻入混凝土中(zhōng)，早期強度降低(dī)，但後期強度增長(cháng)。粉煤灰混凝土的強度受粉煤灰的質量、置換率與配合比等因素的影響。粉煤灰的火山(shān)灰活性越強，養護溫度越高，強度增長(cháng)越顯著，其摻量為10 %～30 %。 (4)研制(zhì)新活性礦物摻和料，如将高嶺土燒成偏高嶺土磨細;合成的水化(huà)(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。如同時以20 %的超細礦渣和10 %的矽灰置換等量的水泥，混凝土56 d抗壓強度達140 MPa。
2.4 外加劑，在高強與超高強混凝土中(zhōng)常采用的化(huà)(huà)學外加劑有：高效減水劑、減少(shǎo)坍落度損失的複合AE減水劑、緩凝劑以及泵送劑等，其中(zhōng)以高效減水劑最為重要。高效減水劑的使用，可以大幅度降低(dī)水灰比，制(zhì)成高強乃至超高強混凝土。目前，使用的高效減水劑主要有改性木(mù)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(zhōng)對水的品質要求。為保證高強度與超高強混凝土的高質量和安定的品質，一(yī)般宜采用合格的自(zì)來水拌制(zhì)混凝土。
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