高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)研究

■周永川 ■大足朝野混凝土有限公司，重慶市 402368

1 高強(qiáng)高性能混凝土產(chǎn)生的必要性

傳統(tǒng)意義上的混凝土自問(wèn)世以來(lái)，一直在強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度上的進(jìn)步，也經(jīng)歷了低、中、高直至超高各個(gè)階段的發(fā)展，工程師們一直致力于追求混凝土強(qiáng)度上的提高。但是幾年來(lái)，由于混凝土結(jié)構(gòu)材質(zhì)劣化導(dǎo)致建筑物坍塌的事件屢見(jiàn)不鮮，追其根本原因還是由于混凝土的耐久性不好。這種情況除了我國(guó)，在國(guó)外也有很多大面積混凝土開(kāi)裂、脫落的現(xiàn)象。混凝土呈現(xiàn)出一片命運(yùn)低于壽命要求、建筑物難以滿足規(guī)格、抵御受災(zāi)能力的強(qiáng)度低的現(xiàn)象。在這樣的背景下，一種新型的，堅(jiān)固的、耐用性較為持久的混凝土的出現(xiàn)成為了迫在眉睫的要求，高性能混凝土的產(chǎn)生勢(shì)在必行。

2 高強(qiáng)高性能混凝土的構(gòu)成成分及性能

2．1 構(gòu)成成分

2．1.1 水泥

硅酸鹽系水泥是高強(qiáng)高性能混凝土在配置過(guò)程中選用最多的，但也可以使用普通水泥，亦或是礦渣水泥。通常選擇的強(qiáng)度等級(jí)基本是在：C50－C80的混凝土適合使用的強(qiáng)度等級(jí)是52.5#水泥;在C80之上的混凝土適合使用的強(qiáng)度等級(jí)是大于62.5#水泥。1m3混凝土中所含有的水泥分量需要盡可能將其控制在500Kg以內(nèi)，將水泥與一些摻合料算在內(nèi)，其總分量(膠凝材料總量)不能大于每立方米580Kg。其目的是為了有效地控制混凝土水化熱反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的發(fā)熱量，降低絕對(duì)溫升值，減少混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力開(kāi)裂。

2．1.2 摻合料

(1)硅粉。這是生產(chǎn)硅鐵時(shí)所形成的一種煙灰，我們也將其稱為“硅灰”。在混凝土配置過(guò)程中，這一種摻合料一直是最先應(yīng)用并且使用最多的，而且這種摻合料的技術(shù)也是最為成熟的。硅粉中所含的活性二氧化硅非常多，一般情況下，其比表面積可實(shí)現(xiàn)15000m3/kg，有著很高活性的火山灰活性，能夠?qū)λ嗟目障哆M(jìn)行有效填充，進(jìn)而促進(jìn)混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度的大大提升。通常是5%－10%的摻入量。

(2)磨細(xì)礦渣。這種摻合料有助于對(duì)混凝土的強(qiáng)度起到提升作用，這里主要是指其早期的強(qiáng)度，而且還有助于提升其耐久性。就礦渣來(lái)看，其細(xì)度越大，就會(huì)更具活性，這將有助于混凝土強(qiáng)度的提升。通常是5%－10%的摻入量。

(3)粉煤灰。在進(jìn)行高強(qiáng)高性能混凝土的配置時(shí)，應(yīng)該對(duì)I級(jí)灰加以使用，它主要是促進(jìn)混凝土水灰比得到一定程度的降低。一般會(huì)結(jié)合細(xì)微粉末的填充效應(yīng)以及火山灰的活性效應(yīng)。從而促進(jìn)混凝土具有更好的強(qiáng)度并且更具和易性。通常是15%－20%的摻入量。

2．1.3 粗、細(xì)集料(碎石、砂)

一般情況下，高強(qiáng)高性能混凝土都采用比較好的材料，其中的中砂和粗砂都是不錯(cuò)的級(jí)配，一般細(xì)度模數(shù)Mx的要求為2.6以上。通常情況下，對(duì)混凝土含泥量的要求是要低于1.5%，若是配制C80及以上的混凝土，其含泥量應(yīng)控制在1.0%以內(nèi)。選用的石子應(yīng)當(dāng)是一些顆粒級(jí)配好的較小的碎石，其母巖強(qiáng)度要高，并且要求所有的碎石粒徑都要在25mm以內(nèi)。而超過(guò)C80以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，要求最大骨料粒徑在20mm以內(nèi)。對(duì)針片狀碎石的要求是，其含量不得大于5%，含泥量不得大于1.0%。

2．1.4 高效減水劑

配置通常都會(huì)加入高效減水劑。如今高效減水劑的基本類型主要包括三種：三聚氛胺系、蔡磺酸鹽系和木質(zhì)素材。使用了高效減水劑之后，將有助于促進(jìn)新拌混凝土很大程度上增加坍落度，或者在具有相同坍落度的時(shí)候，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的提高。

2．2 性能

2．2.1 高強(qiáng)度

在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，對(duì)混凝土強(qiáng)度具有較高的要求，這也是整體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中最為基礎(chǔ)的技術(shù)性要求。而且在實(shí)施工程施工過(guò)程中，由于工程的結(jié)構(gòu)存在較大的不同，所以對(duì)混凝土的強(qiáng)度也具有不同的要求。但所使用混凝土強(qiáng)度的增加，可以有效的提高結(jié)構(gòu)的承載能力，但隨著混凝土強(qiáng)度的上升，其單位也會(huì)隨之升高。高強(qiáng)混凝土不僅具有減小斷面面積的特點(diǎn)，而且還可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，所以在當(dāng)前建筑行業(yè)中高強(qiáng)混凝土應(yīng)用較為廣泛。

2．2.2 高耐久性

與普通混凝土相比，高強(qiáng)高性能混凝土的耐久性是普通混凝土的3～10倍，其使用年限可以達(dá)到幾十年甚至上百年。在對(duì)混凝土耐久性進(jìn)行檢驗(yàn)可以從自然老化和人為老化兩個(gè)方面入手，即在自然環(huán)境作用下混凝土的性能會(huì)受到一定程度的破壞，同時(shí)人為因素也會(huì)導(dǎo)致混凝土地的使用功能降低，從而不能更好的滿足生產(chǎn)生活的需要。高強(qiáng)高性能混凝土無(wú)論從哪個(gè)方面對(duì)其耐久性進(jìn)行檢驗(yàn)，都使用性能都優(yōu)異于普通混凝土好多倍以上。

2．2.3 高體積穩(wěn)定性

高性能混凝土通過(guò)減少用水量和水泥用量、采用彈性模量較高的集料等措施，提高了混凝土密實(shí)性、混凝土強(qiáng)度，改善混凝土級(jí)配。由于高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度高，所以其變形很小，使得混凝土的剛度大大增加，減少了混凝土預(yù)應(yīng)力的損失。因此，高強(qiáng)混凝土能適應(yīng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、超高層和承受惡劣環(huán)境條件的需要。

3 高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)應(yīng)用

3．1 高強(qiáng)高性能混凝土的攪拌

攪拌時(shí)應(yīng)注意外加劑應(yīng)在加水到一半時(shí)開(kāi)始加入，加入后約20s，攪拌均勻后才可投入粗骨料。全部材料投入攪拌機(jī)后，至少攪拌40s才能出料。

3．2 高強(qiáng)高性能混凝土的運(yùn)輸

高強(qiáng)高性能混凝土采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，攪拌運(yùn)輸車應(yīng)保持清潔。裝料前應(yīng)反轉(zhuǎn)倒清筒體內(nèi)積水、積漿。運(yùn)輸過(guò)程中和卸料時(shí)不得往筒體內(nèi)注水，運(yùn)輸結(jié)束后應(yīng)及時(shí)清洗。攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)保持筒體按一定速度旋轉(zhuǎn)。運(yùn)送至澆筑地點(diǎn)給混凝土泵喂料前，應(yīng)中高速旋轉(zhuǎn)攪拌筒，使混凝土拌和均勻，然后卸料。

3．3 高強(qiáng)高性能混凝土的泵送

高強(qiáng)高性能混凝土水灰比小、黏性大、泌水較少，不易離析，泵送阻力大，宜采用固定高壓泵和高壓泵管?；炷帘盟蜁r(shí)速度不宜過(guò)快，過(guò)快對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土不利，且混凝土泵和泵管承受壓力較大，易爆管和爆卡?，F(xiàn)場(chǎng)施工中，一次最多澆注C80混凝土815.5m3，計(jì)70h。配備2臺(tái)三一重工HBT60C高壓泵，泵送水平距離57m，垂直高度9.5m，泵送壓力最大為20Mpa。

3．4 高強(qiáng)高性能混凝土的澆筑

在利用高強(qiáng)高性能混凝土向模腔內(nèi)進(jìn)行澆筑過(guò)程中，由于其自身具有較強(qiáng)的黏性，而且不易流動(dòng)，漿量較大，所以澆筑時(shí)不易充盈模腔。因此在澆筑過(guò)程中，需要加長(zhǎng)振動(dòng)的時(shí)間，而且在抽拔棒插拔過(guò)程中要控制好速度，有效的對(duì)振搗的質(zhì)量進(jìn)行控制，通常在施工過(guò)程中，都會(huì)指定專人利用高頻振動(dòng)器進(jìn)行搗固，這樣可以有效控制漏振的發(fā)生。

3．5 高強(qiáng)高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)

對(duì)于高強(qiáng)高性能混凝土來(lái)講，通常情況下是不會(huì)有泌水現(xiàn)象產(chǎn)生的，這主要是由于其具有較小的水灰比。這就對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)工作提出了更高的要求。利用高強(qiáng)高性能混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，一次澆筑的時(shí)間較長(zhǎng)，所以對(duì)于早期澆筑的混凝土在終凝后需要對(duì)其進(jìn)行立即養(yǎng)護(hù)，可以在模板外側(cè)加掛兩層棉被，在模板拆除后需要將養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行噴涂，將測(cè)溫管提前在澆筑前即埋設(shè)到混凝土內(nèi)部，實(shí)時(shí)對(duì)混凝土內(nèi)部和外部溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并采取必要的防范措施。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，高強(qiáng)高性能混凝土作為一種建筑材料是相當(dāng)重要的，很大程度上關(guān)系到工程質(zhì)量的優(yōu)劣。所以，在進(jìn)行具體的建筑工程施工的時(shí)候，一定要根據(jù)相關(guān)具體規(guī)定來(lái)進(jìn)行，以便于可以使建筑工程的質(zhì)量得到保證。從不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)與建筑行業(yè)形勢(shì)，我們可以看出，不久的將來(lái)，高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用必然會(huì)愈發(fā)完善和成熟。

［1］周鋼鋒．礦渣超細(xì)粉在高性能混凝土中的應(yīng)用［J］．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014(05)．

［2］王斌，鄭山鎖，國(guó)賢發(fā)，李磊．循環(huán)荷載作用下型鋼高強(qiáng)高性能混凝土框架柱受力性能試驗(yàn)研究［J］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011(03)．