高性能混凝土的應(yīng)用技術(shù)研究

【摘 要】高性能混凝土以其高工作性、高體積穩(wěn)定性和高耐久性正日益受到科研人員和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，并在工程實(shí)踐中得到了推廣應(yīng)用。近年來，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，混凝土在各種建設(shè)工程中逐漸成了不可替代的重要材料。

【關(guān)鍵詞】高性能混凝土；耐久性；配合比

1、高性能混凝土技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問題

近年來高性能混凝土得到了大力的推廣及應(yīng)用，但是在不斷進(jìn)步的同時(shí)，其技術(shù)方面也存在一些問題。比如：在高性能混凝土的原材料方面，我國(guó)水泥質(zhì)量不穩(wěn)定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質(zhì)量低劣，含泥量大，級(jí)配較差，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不符合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在高性能混凝土的施工過程中，也存在著些許問題：施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護(hù)措施不到位，使高性能混凝土的密實(shí)性和質(zhì)量不穩(wěn)定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這對(duì)高性能混凝土的抗碳化、抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴(kuò)散等都是不利的。另外，水泥用量高，水灰比低，硬化后長(zhǎng)期處于水中時(shí)，水分通過微管擴(kuò)散到內(nèi)部，未水化的水泥粒子進(jìn)一步水化，產(chǎn)生微膨脹也會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，為各種有害介質(zhì)滲透提供通道，進(jìn)一步為氯離子侵入、堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和鋼筋銹蝕創(chuàng)造可能。

2、高性能混凝土質(zhì)量與施工控制

2.1高性能混凝土原材料及其選用

1.水泥及水灰比

配置高性能混凝土的水泥一般要求選用中熱硅酸鹽水泥，并宜選擇活性較高的，這樣需要的水量較低，選用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等中低熱水泥。對(duì)水泥的主要要求：C3A 含量不宜超過 8%，含堿量不宜超過 0.7%，需水量小，并選用較小的水灰比，細(xì)度不宜過高，顆粒級(jí)配合理。高性能混凝土 的水灰比一般在0.30 左右，它遠(yuǎn)比普通混凝土（約0.50）要低。

2.礦物摻合料。礦物摻合料能改善膠結(jié)材料的級(jí)配，提高漿體的流動(dòng)性，減少混凝土拌和物的泌水、離析，提高混凝土抗化學(xué)腐蝕性，增加混凝土的密實(shí)度。研究和實(shí)踐表明：礦物摻合料主要以粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉為代表。不同種類的礦物摻合料有不同的特性和作用，因此可將不同礦物摻合料復(fù)合使用，以取長(zhǎng)補(bǔ)短。

3.外加劑。由于高性能混凝土具有較高的強(qiáng)度，且一般混凝土拌合物的坍落度較大（15～20㎝左右），在低水膠比（一般<0.35）的情況下，要使混凝土具有較大的坍落度，就必須使用高效減水劑，且其減水率宜在20﹪以上。有時(shí)為減少混凝土坍落度的損失，在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成份。此外，由于高性能混凝土水膠比低，水泥顆粒間距小，能進(jìn)入溶液的離子數(shù)量也少，因此減水劑對(duì)水泥的適應(yīng)性表現(xiàn)更為敏感。因大部分高性能混凝土施工時(shí)采用泵送，故摻減水劑后混凝土拌合物的坍落度損失不能太快太大，否則影響泵送。

4.粗細(xì)骨料。配制高性能混凝土的骨料顆粒尺寸必須有良好的級(jí)配，這樣才能減少用于填充骨料間的空隙的漿量，減少混凝土收縮 而有利于防裂。細(xì)骨料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然中、粗河砂，其質(zhì)量要求應(yīng)符合普通混凝土用砂石標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。砂的粗細(xì)程度對(duì)混凝土強(qiáng)度有明顯的影響，一般情況下，砂子越粗，混凝土的強(qiáng)度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于2.3的中砂，對(duì)于C80～C100的混凝土用砂宜選用細(xì)度模數(shù)大于2.6的中砂或粗砂。高性能混凝土必須選用強(qiáng)度高、吸水率低、級(jí)配良好的粗骨料，宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖碎石，級(jí)配符合規(guī)范要求。由于高性能混凝土要求強(qiáng)度較高，就必須使粗骨料具有足夠高的強(qiáng)度，一般粗骨料強(qiáng)度應(yīng)為混凝土強(qiáng)度的115倍～210倍或控制壓碎指標(biāo)值>10﹪。最大粒徑不應(yīng)大于25mm，以10mm～20mm為佳，這是因?yàn)檩^小粒徑的粗骨料，其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的幾率減小，與砂漿的粘結(jié)面積增大，且界面受力較均勻。

2.2配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行配合比參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一個(gè)適宜范圍內(nèi)，不僅有最低限要求，同時(shí)，對(duì)于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。使用粉煤灰等礦物摻和料，并不是單純地考慮降低混凝土成本，首先是為了混凝土耐久性的需要，其次是可以有效改善混凝土抵抗化學(xué)侵蝕的能力（包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等）。國(guó)內(nèi)外的大量研究表明，粉煤灰的摻量在20%以上時(shí)，改善混凝土耐久性的效果較佳。在《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中明確規(guī)定，一般情況下礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)大于30%時(shí)，混凝土的水膠比不得大于0.45。為能得到很低的滲透性并使活性礦物摻合料充分發(fā)揮強(qiáng)度效應(yīng)，高性能混凝土水膠比一般低于0.40。具體的配合比必須根據(jù)工程的具體條件和要求，通過試驗(yàn)得出。并須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)滿足要求后，方可正式使用。

2.3 施工控制

1.拌制高性能混凝土?xí)r，各種原材料的計(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確，同時(shí)還要控制砂石含水量，即使攪拌設(shè)備上裝有先進(jìn)的含水量測(cè)定及控制設(shè)備，操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土，在其稠度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，及時(shí)加以調(diào)整。制備時(shí)，還需注意：

（1）混凝土入模前，應(yīng)采用專用設(shè)備測(cè)定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設(shè)計(jì)或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。施工時(shí)，混凝土的入模溫度一般宜控制在5～30℃。（2）混凝土澆筑時(shí)的自由傾落高度不得大于2m，當(dāng)大于2m時(shí)應(yīng)采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土，保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象。（3）混凝土的澆筑應(yīng)采用分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行，間隙時(shí)間不得超過90min，不得隨意留置施工縫。（4）新澆混凝土與鄰接的己硬化混凝土或巖土介質(zhì)間澆筑時(shí)的溫差不得大于15℃。

2.高性能混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，一般3天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%，7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，因而混凝土早期養(yǎng)護(hù)特別重要。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。具體而言，由于其水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，須在澆筑后立即進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，以防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。由于其膠凝材料用量較大，為防止內(nèi)外溫度過大出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取保溫措施。以避免混凝土內(nèi)外產(chǎn)生過大溫差造成的副作用。噴涂養(yǎng)護(hù)劑是比較簡(jiǎn)單易行的方法，但需在濕養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后蒸發(fā)不十分迅速的情況下方可進(jìn)行。

3.質(zhì)量檢驗(yàn)控制。除施工前嚴(yán)格進(jìn)行原材料質(zhì)量檢查外，在混凝土施工過程中，應(yīng)對(duì)混凝土的以下指標(biāo)進(jìn)行檢查控制：混凝土拌合物的水膠比、坍落度、含氣量、入模溫度、泌水率、勻質(zhì)性。硬化混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度、同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性等，這也是必不可少的一步，是保證其質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、結(jié)束語

本文以上內(nèi)容對(duì)高性能混凝土進(jìn)行了分析和探討，表達(dá)了觀點(diǎn)和見解。另外，筆者認(rèn)為應(yīng)在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并學(xué)習(xí)理論知識(shí)，以更好的指導(dǎo)實(shí)踐。

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