GB/T 41054—2021《高性能混凝土技术条件》标准解读

随着国内外基础设施及城镇化建设的不断推进，混凝 土的应用范围越来越广泛，工程结构对混凝土性能的需求也日益提高。高性能混凝土的使用可以提高混凝土工程耐久性，延长工程服役寿命。近年来，国务院及各部委要求推广应用高性能混凝土。《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》（国发[2013]41 号）要求“加快制修订水泥、混凝土产品标准和相关设计规范，推广使用高性能混凝土”；《国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》（国办发[2013]1 号）要求“引导高性能混凝土、高强钢等绿色建材发展利用”。住建部、工信部印发建标[2014]117 号《关于推广应用高性能混凝土的若干意见》提出将完善高性能混凝土相关标准作为主要工作任务。

高性能混凝土对原材料、配合比、性能、生产及施工等 技术条件的要求较常规混凝土更为严格。然而，由于之前尚无相关标准对高性能混凝土的技术条件进行规定，在生产应用过程中缺乏对高性能混凝土技术条件提出定量要求的标准依据，从而无法切实贯彻高性能混凝土在原材料、性能指标及生产施工等方面的严格要求，直接影响了高性能混凝土技术的推广应用。因此，该标准是高性能混凝土推广应用工作的重要基础支撑。

2017 年 12 月 28 日， 《国家标准委关于下达 2017 年第四批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合 [2017]128号）文件，批准中国建筑科学研究院有限公司会同有关单位编 制国家产品标准《高性能混凝土技术条件》。本标准于 2021年12 月 31 日发布，2022 年 7 月 1 日起实施。

本标准规定了高性能混凝土的分类和性能等级、一般 要求、原材料、配合比、质量要求、制备、试验方法、检验规则、订货与交货。本标准适用于工业与民用建筑、市政、铁路、公路、水运、海工、水利、能源等建设工程用的高性能混凝土。

针对混凝土的过早劣化，发达国家在 20 世纪 80 年代 末 90 年代初掀起了一个以改善混凝土材料耐久性为主要目标的“高性能混凝土”开发研究的热潮。20 世纪 90 年代，清华大学将高性能混凝土理念引入中国。随着混凝土技术的发展，高性能混凝土的内涵也得到了扩展。现阶段，高性能混凝土应当以采用优质传统原材料为前提，以配合比设计、生产、施工全过程质量控制为手段，以优异的性能要求为落脚点，并且兼顾结构设计、施工等要求，从而实现高耐久性的目标。

本标准根据现阶段高性能混凝土内涵，规定了高性能 混凝土、常规品高性能混凝土、特制品高性能混凝土的术语和定义。将高性能混凝土定义为“以建设工程设计、施工和使用对混凝土性能特定要求为总体目标，选用优质常规原材料，合理掺加外加剂和矿物掺合料，采用较低水胶比并优化配合比，通过预拌和绿色生产方式以及严格的施工措施，制成具有优异的拌合物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土。”将常规品高性能混凝土定义为“除特制品高性能混凝土之外符合高性能混凝土技术要求并常规使用的混凝土。”将特制品高性能混凝土定义为“符合高性能混凝土技术要求的轻骨料混凝土、高强混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土。”该三项术语和定义与我国第一部高性能混凝土相关的行业标准 JGJ/T 385—2015《高性能混凝土评价标准》相协调。

本标准将高性能混凝土分为常规品高性能混凝土和特 制品高性能混凝土，该分类沿用了国家标准 GB/T 14902—2012《预拌混凝土》对于预拌混凝土的分类思路。高性能混凝土拌合物坍落度、扩展度等级划分及允许偏差应符合国家标准 GB 50164《混凝土质量控制标准》的规定。

高性能混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值 划分，常规品高性能混凝土强度等级为 C30~C55，高强高性能混凝土强度等级为 C60~C115，自密实高性能混凝土强度等级为 C30~C115，钢纤维高性能混凝土强度等级为CF30~CF115，合成纤维高性能混凝土强度等级为 C30~C80，用于预制制品的高性能混凝土强度等级不宜低于 C40，轻骨料高性能混凝土除外。需要注意的是，高性能混凝土不是高强混凝土，高性能混凝土的强度以满足工程设计及应用要求为目标。大量的工程统计表明，目前工程应用中 C30混凝土占比最大，本标准将常规品高性能混凝土的最低强度等级定为 C30。

1.3 原材料

优质传统原材料是高性能混凝土配制的前提条件。高 性能混凝土作为大宗使用的建筑结构材料，关系到混凝土工程质量及人民财产安全，因此既需要保证其原材料来源的普遍性和经济性，又需要保证其原材料性能的可靠性和安全性。现阶段，配制高性能混凝土的原材料重点需要关注水泥、骨料两大原材料。

目前，我国水泥普遍存在过细、早期强度过高、早期水 化过快等问题，进而导致混凝土收缩增大、开裂敏感性提高，对混凝土耐久性产生不利影响。因为本标准中在水泥应符合现行国家标准 GB 175《通用硅酸盐水泥》的基础上，首次提出了硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的技术指标建议，包括比表面积的上限值（不超过 360 m2/kg）、3 d 抗压强度的上限值（42.5 级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 3 d 抗压强度不高于 25.0 MPa，42.5级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 3 d抗压强度不高于 31.0 MPa，下限值则与现行 GB 175 要求相同）、28 d 和 3 d 抗压强度比的下限值（不小于 1.70）、3、7 d水化热的上限值（一般水泥 3 d 水化热不超过 280 kJ/kg、7 d水化热不超过 320 kJ/kg，中热水泥、低热水泥的水化热要求与现行 GB/T 200 要求相同）。

同时，考虑在腐蚀环境中熟料中 C ₃ A含量过高会对混 凝土耐久性产生不利影响，本标准还提出了按重度硫酸盐环境、中度硫酸盐环境、海水等氯化物环境划分的熟料 C ₃ A 含量的上限值（分别不超过 5%、8%及 10%）；考虑水泥标准稠度用水量过高导致的混凝土拌合物性能不佳的问题，提出了标准稠度用水量的上限值（不超过 27%）；考虑水泥中氯离子含量过高导致混凝土中钢筋锈蚀风险，仍然将氯离子含量（质量分数）限制为不超过 0.06%（最新 GB 175 修订报批稿中已放宽至 0.10%）。

随着我国城镇化和基础设施建设，建筑工程需求量持 续增加，同时由于生态环境保护要求以及优质天然资源逐渐短缺等原因造成了骨料供需失衡、价格高涨问题，已引起了国家和社会各界的广泛关注。2019 年 11 月，工业和信息化部、国家发展改革委等十部门联合印发《关于推进机制砂石行业高质量发展的若干意见》（工信部联原〔2019〕239 号），要求大幅度提升高品质骨料的产品比例。2020 年4 月，国家发展改革委等十五部门和单位联合印发《关于促进砂石行业健康有序发展的指导意见》（发改价格〔2020〕473 号文），明确提出推动机制砂石产业高质量发展。机制砂成为高性能混凝土配制的重要原材料。

本标准要求骨料应符合现行国家标准 GB/T 14684 《建设用砂》、GB/T 14685《建设用卵石、碎石》的规定，且人工砂石粉含量、分计筛余、片状颗粒含量以及粗骨料不规则颗粒含量宜符合 JG/T 568《高性能混凝土用骨料》且技术指标有分级要求时，不应低于 I 级。

JG/T 568《高性能混凝土用骨料》规定的人工砂石粉含 量要求以石粉亚甲蓝值、流动度比范围为前提进行划分，一方面可以解决以往标准根据机制砂 MB 值划分石粉含量要求的不合理性，另一方面可以合理提高石粉的利用率。具体如下：

当石粉亚甲蓝值 MBF>6.0 时，石粉含量（按质量计）不应超过 3.0%；当石粉亚甲蓝值 MBF>4.0，且石粉流动度比FF<100%时，石粉含量（按质量计）不应超过 5.0%；当石粉亚甲蓝值 MBF>4.0，且石粉流动度比 FF≥100%时，石粉含量（按质量计）不应超过 7%；当石粉亚甲蓝值 MBF≤4.0，且石粉流动度比 FF≥100%时，石粉含量（按质量计）不应超过 10%；当石粉亚甲蓝值 MBF≤2.5 或石粉流动度比 FF≥110%时，根据使用环境和用途，并经试验验证，供需双方协商可适当放宽石粉含量（按质量计），但不应超过 15%。

人工砂（即机制砂）普遍存在粒径“两头多、中间少”的现象（分计筛余见图 1），GB/T 14684—2011《建设用砂》通过累计筛余来表征机制砂颗粒级配，但累计筛余弱化了机制砂级配不良的现象，不能有效评价机制砂级配的优劣。

因此，JG/T 568《高性能混凝土用骨料》采用分计筛余标准机制砂的颗粒级配，能够更准确控制机制砂各个粒径的比例，从而保证机制砂的级配优良。

此外，骨料的粒型对于混凝土的性能具有重要影响。因此，JG/T 568《高性能混凝土用骨料》首次提出了条形筛法对人工砂片状颗粒含量、粗骨料不规则颗粒含量进行测试，并给出了更为严格的定义和明确的含量要求，可以有效指导骨料粒型的控制。

配合比设计是高性能混凝土全过程质量控制的重要 环节。本标准规定高性能混凝土的配合比设计应满足混凝土拌合物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的要求，并且给出了不同环境等级下的高性能混凝土配合比参数建议值。这与以往混凝土配合比主要按强度进行设计不同，更加强调强度与耐久性并重的混凝土配合比设计理念。本标准给出了不同环境作用等级、不同设计使用年限下高性能混凝土配合比参数的建议范围。

与此同时，需要注意的是，混凝土配合比设计应当与原 材料品质紧密相关，现阶段尤其与骨料品质有关。高性能混凝土配合比设计应重视骨料的品质和骨料体系的设计，在满足拌合物性能和施工要求的情况下，宜尽量增加粗骨料用量，并设计较低的拌合物流动性。随着机制砂的推广应用，对机制砂的特性应当充分注意：机制砂的级配与天然砂有着显著不同，因此应当重视机制砂级配对混凝土拌合物性能的影响；机制砂中含有一定量的石粉，如果仅将石粉作为机制砂的一部分来计算砂率等配合比设计参数，而不考虑石粉实际发挥的粉体作用，则会发生不同石粉含量情况下，即使同一配合比，实际水胶比和砂率存在明显不同，从而导致混凝土性能的波动。因此，当采用含石粉机制砂时，可将机制砂中的石粉含量计入胶凝材料用量。

此外，本标准还规定了不同强度等级混凝土浆体比的 推荐性上限值。高性能混凝土配制不鼓励过高的浆体用量，一方面考虑过高的浆体用量会导致混凝土开裂风险增大，对耐久性不利；另一方面，骨料级配及粒型交差时，往往需要更多的浆体填充和包裹，才能保证混凝土拌合物性能，本标准期望可以通过限制高性能混凝土的浆体用量来倒逼对骨料的优选，进而提升骨料产品品质。

高性能混凝土的性能要求与高性能混凝土所处服役 环境条件密切相关，且以满足设计、施工要求为前提。本标准首次提出了不同服役环境中的高性能混凝土的耐久性要求。

一般环境中，由于正常大气作用，混凝土表层碳化引发的内部钢筋锈蚀，是混凝土结构中最常见的劣化现象，也是混凝土耐久性能设计中的首要问题。国家标准GB/T 50476《混凝土结构耐久性设计标准》将一般环境按钢筋锈蚀发生的难易程度分为 I-A、I-B、I-C 这 3 个等级。

在一般环境作用下，高性能混凝土结构的耐久性控制 应依靠混凝土本身的密实度、适当的保护层厚度和有效的防排水措施，一般不需考虑防腐蚀附加措施。对于 I-A 环境作用等级，混凝土长期处于室内干燥环境或长期浸没于水中环境，钢筋锈蚀很难发生。因此，本标准未对该等级下的高性能混凝土提出耐久性要求。而对 I-B、I-C 两个环境作用等级，结合设计使用年限，提出了 28 d 碳化深度、抗渗等级的要求，并且碳化深度和抗渗等级至少满足一项。大量的试验研究表明，在快速碳化试验中，碳化深度小于 15 mm 的混凝土，其抗碳化性能较好，一般认为可满足大气环境下 50 年的耐久性要求。此外，抗渗等级可以反映混凝土的抗水渗的性能，也可以在一定程度上反应混凝土的密实程度，一般认为密实程度较高的混凝土的耐久性相对较好。

饱水的混凝土在反复冻融作用下会造成内部损伤，发 生开裂甚至剥落，导致骨料裸露。国家标准 GB/T 50476《混凝土结构耐久性设计标准》对冻融环境作用等级的划分，主要考虑混凝土饱水程度、气温变化和盐分含量三个因素。

本标准结合设计使用年限，给出了 II-C、II-D、II-E 这 3 个 不同作用等级下的高性能混凝土的抗冻等级要求。设计使用年限越长、环境作用等级越恶劣，高性能混凝土的抗冻等级要求越高。大量的工程实践及研究表明，提高混凝土抗冻性的技术途径主要有两个方面，一是提高混凝土本体的密实度，二是适当引气。使用引气剂能在混凝土中产生大量均布的的微小封闭气孔，有效缓解混凝土内部结冰造成的材料破坏。但过大的含气量会明显降低混凝土强度，故含气量应控制在一定范围内，且有相应的误差限制。

1.5.3 氯化物环境中高性能混凝土的耐久性要求

国家标准 GB/T 50476《混凝土结构耐久性设计标准》 依据距离海洋的距离以及工程地区土中或地下水中所含氯离子情况等，将氯化物环境进行分级。氯离子侵入混凝土内部时，在水分和氧气适宜的情况下，会导致钢筋表面脱钝，进而发生钢筋锈蚀，导致混凝土结构劣化。

混凝土氯离子迁移系数测试是试验室快速表征混凝土抗氯离子侵蚀性能的重要方法。氯化物环境中，为保证高性能混凝土抗氯离子侵蚀的能力，通常需要掺入较多的矿物掺合料。因此，在 84 d 龄期测试混凝土氯离子迁移系数更为合理。目前国内外很多工程中以 84 d 的氯离子迁移系数作为设计和质量控制的指标，例如我国杭州湾大桥，以 84 d 龄期的混凝土抗氯离子迁移系数作为控制要求，不同结构部位的控制阈值分别为：1.5×10-12、2.5×10-12、3.0×10-12、3.5×10-12 m2/s；马来西亚槟城第二跨海大桥也以 84 d 龄期抗氯离子迁移系数作为设计指标。本标准给出了不同环境作用等级、不同设计使用年限下高性能混凝土 84 d 氯离子迁移系数的要求。

硅酸盐水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的能力较差。在高性 能混凝土中适量掺入矿物掺合料并且提高高性能混凝土密实度，可以提高混凝土抵抗硫酸盐腐蚀的能力。在硫酸盐腐蚀环境下，不宜单独使用硅酸盐水泥作为胶凝材料。

混凝土的抗硫酸盐等级测试是试验室表征混凝土抗硫酸性能的重要方法。然而，该标准方法通常采用 28 d 龄期的混凝土试件测得，无法反映含一定量矿物掺合料的高性能混凝土其抗硫酸盐性能在后期的增长情况。因此，采用 84 d 氯离子迁移系数或 56 d 电通量，可以辅助反映高性能混凝土的密实程度及其抵抗外界侵蚀介质的能力，进而反映高性能混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。本标准给出了不同环境作用等级、不同设计使用年限下高性能混凝土 84 d氯离子迁移系数、56 d 电通量以及抗硫酸盐等级的要求，其中 84 d 氯离子迁移系数、56 d 电通量应至少满足一项。

收缩是引起混凝土开裂的一个关键因素，混凝土收缩 是指因内部或外部湿度的变化、化学反应等因素而引起的宏观体积变形。当混凝土用于结构中，通常处于约束状态下，收缩会引起混凝土内部产生拉应力，一旦超过混凝土自身的抗拉极限，混凝土则产生裂缝，进而加速水及各类有害介质的侵入，对混凝土耐久性产生极不利的影响。本标准规定有特殊抗裂、防渗要求的高性能混凝土 180 d 干燥收缩率不宜超过 0.045%。

制备是高性能混凝土由零散原材料转变成混凝土拌 合物的直接工序，对于高性能混凝土的质量控制尤为重要。本标准鼓励在制备高性能混凝土时采用先进的搅拌、计量等技术，并且要求高性能混凝土的生产应当满足绿色生产及管理技术要求。

施工作为高性能混凝土应用于工程中的最后一道工 序，也是高性能混凝土全过程控制理念中的重要环节，应当加以足够重视。以往，大量的工程实践显示，在浇筑混凝土时随意加水、浇筑混凝土后缺乏养护等成为导致混凝土工程事故或质量问题频发的主要问题。本标准将高性能混凝土的施工作为规范性附录，重点提出了应用最为广泛的常规品高性能混凝土的浇筑与养护要求。强调了常规品高性能混凝土在浇筑时不应加水，并且规定了高性能混凝土的入模温度不宜高于 35 ℃且不应低于 5 ℃；还规定了自然养护时，高性能混凝土浇筑完毕后最短的保温保湿养护时间，具体根据高性能混凝土的水胶比、大气湿度、日平均气温给出了具体的最短养护天数要求，可以为高性能混凝土的施工提供指导。

（1）本标准规定了高性能混凝土的分类和性能等级、 一般要求、原材料、配合比、质量要求、制备、试验方法、检验规则、订货与交货以及施工。在研制过程中通过广泛调研和收集数据，吸收了近年来我国各生产企业和应用企业的技术和经验，提出了高性能混凝土的定义及要求。本标准适用于工业与民用建筑、市政、铁路、公路、水运、海工、水利、能源等建设工程用的高性能混凝土。

（2）标准明确了高性能混凝土的定义，提出了制备高 性能混凝土用水泥、掺合料、骨料、外加剂、水、纤维的要求；提出了高性能混凝土配合比及性能要求，重点结合环境条件明确了一般环境、冻融环境、氯化物环境与化学腐蚀环境下的高性能混凝土配合比参数建议以及耐久性能和长期性能要求；提出了高性能混凝土的制备及检验要求；同时将高性能混凝土的施工要求作为规范性附录纳入标准。

（3）随着我国混凝土工程建设的不断推进，高性能混凝土的推广应用前景将越来越广泛。本标准的发布实施可有效地指导高性能混凝土的生产与施工，为高性能混凝土的认定提供定量的标准依据，有利于提升混凝土行业技术水平，对于保证高性能混凝土的质量稳定具有重要意义，可为高性能混凝土的推广应用提供基础支撑，切实保证混凝土工程质量。