低溫高性能混凝土性能與施工工藝分析

安 斌

中鐵十一局集團第二工程有限公司

低溫高性能混凝土性能與施工工藝分析

安 斌

中鐵十一局集團第二工程有限公司

在眾多的土木工程建設(shè)中，混凝土的應(yīng)用面非常廣泛，尤其近年來一種較新的混凝土技術(shù)正在快速發(fā)展并且運用到許多實際工程項目中，那就是低溫高性能混凝土。低溫高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在嚴寒地區(qū)的高速公路鐵路橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。

低溫高性能混凝土；性能；施工工藝；分析

現(xiàn)代化的高速公路﹑鐵路橋梁，以及各種大型的地下建筑物﹑高層建筑﹑海港工程等，所有這些新型建筑和巨型工程都對混凝土的強度和耐久性提出了更高的要求。高強高性能混凝土可以減輕混凝土結(jié)構(gòu)的自重，延長結(jié)構(gòu)物壽命，而且原材料使用了工業(yè)廢料，達到了節(jié)約資源和保護環(huán)境的目的，高強高性能混凝土是混凝土發(fā)展的必然趨勢。

1 低溫高性能混凝土的性能

1.1 抗壓性

試驗參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》中的規(guī)定進行。試件從養(yǎng)護地點取出后及時進行試驗，將試件表面與上下承壓板面擦干凈將試件安放在試驗機的下壓板或墊板上，試件的承壓面應(yīng)與成型時的頂面垂直。試件的中心應(yīng)與試驗機下壓板中心對準，開動試驗機，當上壓板與試件或鋼墊板接近時，調(diào)整球座，使接觸均衡。在試驗過程中應(yīng)連續(xù)均勻加荷，加荷速度應(yīng)符合要求。

試驗表明混凝土在凝結(jié)﹑水化初期，若孔隙率大，水分較多，在負溫環(huán)境下，內(nèi)部會形成巨大的冰晶，體積膨脹，形成凍脹應(yīng)力，當此應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度值時，混凝土產(chǎn)生裂縫。當混凝土中的冰晶吸熱融化時，水的體積與冰相比將減小，混凝土的內(nèi)部留下許多孔隙，它會直接影響強度的發(fā)展及耐久性。但由于混凝土的活性摻合料的作用，混凝土內(nèi)部孔隙較小，混凝土凍結(jié)對混凝土的強度稍有影響，強度損失較小。

1.2 抗凍性

混凝土的凍害機理研究始于20世紀30年代，由于內(nèi)部凍融損傷機理十分復(fù)雜，至今尚無確定理論，但許多觀點對混凝土的凍融特性研究有很高的借鑒意義。最初的假說，人們認為，水結(jié)冰時體積增加引起膨脹壓力使混凝土產(chǎn)生破壞，但試驗表明，混凝土中包含著大小不同的各種孔隙，孔隙溶液的物理性質(zhì)隨孔徑大小不同差別很大，在冰凍過程作用不同。

評價混凝土抗凍性的方法有多種，其中經(jīng)過若干次的凍融循環(huán)后，測定動彈模量變化﹑抗壓強度變化﹑體積變化或質(zhì)量損失是最常用的方法。混凝土受凍膨脹，內(nèi)部因出現(xiàn)裂紋而導(dǎo)致強度降低，但抗壓強度損失對內(nèi)部裂紋是不敏感指標；動彈模量是非破損測試方法，能敏感的反映內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷體積變化，在經(jīng)過少數(shù)次凍融循環(huán)后即能從膨脹值評價抗凍性；重量損失反映了混凝土表面的損傷程度，但不能反映內(nèi)部損傷情況。

混凝土內(nèi)部存在著不同直徑的孔隙，影響混凝土抗凍性的決定因素是孔隙的特征，可分為大孔氣孔﹑毛細孔和凝膠孔。試驗表明，在普通混凝土中，水化到一定程度后，凝膠孔約占凝膠總體積的28%，并保持此比例不變。因此是否能有效地承受凍融循環(huán)的破壞，關(guān)鍵取決于毛細孔和凝膠孔形成時間和連通狀況，一般凝膠孔非常細小，在一定溫度下不會有冰核的形成，早期凝膠的大量生成，以及未水化膠凝材料在孔隙的填充，都有助于阻斷孔隙之間的連通，從而提高混凝土的抗凍性。

2 低溫高性能混凝土的施工工藝

2.1 原材料配料與計量

高性能混凝土與普通混凝土相比，其變化主要在原材料選取及配合比設(shè)計上，因此嚴格控制進場原材料的質(zhì)量攪拌材料的計量采用自動計量裝置，嚴格按照配合比計量配料。

2.2 混凝土的攪拌

正確執(zhí)行攪拌制度，必須注意原材料﹑摻合料以及外加劑的投料順序，控制好混凝土的攪拌時間，各組分分布充分均勻，確保外加劑充分發(fā)揮作用。水泥裹砂攪拌工藝，用這種攪拌工藝在相同原料和配比條件下，強度﹑耐久性﹑抗?jié)B性等指標可以比普通辦法制備的混凝土大幅度提高。

2.3 混凝土運輸

高性能混凝土在生產(chǎn)完成后就可以直接進行運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，目前大部分采用混凝土罐車運輸。在運輸?shù)倪^程中要盡可能的減小混凝土塌落度的損失。(依據(jù)坍落度法測出的坍落度值，用來衡量混凝土塑化性能和可泵性能的高低，從而判斷施工能否正常進行) 。

2.4 混凝土澆筑

澆筑前要有澆筑方案，劃分澆筑層，澆筑段，盡量減少留置施工縫，可以根據(jù)混凝土的生產(chǎn)能力﹑運輸能力﹑澆筑能力等條件進行綜合考慮?；炷寥肽Ｇ绊椖考夹g(shù)人員要檢查高性能混凝土的和易性﹑塌落度和含氣量，并記錄數(shù)據(jù)。

2.5 振搗

宜采用高頻振搗器振搗，分層澆注時，確保每層都振搗密實，盡可能地垂直點振，不能用來水平移動混凝土，防止產(chǎn)生離析。并確保振動棒至少插入上次澆注層15cm，振動棒的移動間距不能超過其作用半徑的1.5倍，以便振動區(qū)域能夠重疊。

3 低溫高性能混凝土在施工過程中存在的問題

在高性能混凝土的應(yīng)用過程中也存在一些問題，例如：我國水泥質(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，級配較差，細骨料細度模數(shù)不合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在施工過程中，施工人員的技術(shù)水平有限，養(yǎng)護措施不到位，使混凝土的密實性和質(zhì)量不穩(wěn)定。由于高性能混凝土毛細孔中水分的蒸發(fā)與凝聚而產(chǎn)生的收縮，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這對混凝土的抗碳化﹑抗凍融循環(huán)作用以及抗氯離子擴散等都是不利的。

4 結(jié)語

低溫高性能混凝土誕生時間雖短﹑各國研究有限，尚無統(tǒng)一標準和結(jié)論，但因其自身優(yōu)異的性能，已得到迅速發(fā)展和一定范圍的應(yīng)用。今后，必須加強對低溫高性能混凝土及其結(jié)構(gòu)性能進行系統(tǒng)研究，完善理論體系，制定相關(guān)規(guī)范和文件，總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗，優(yōu)化使用方法，提高使用的有效性和可靠性。那么，低溫高性能混凝土定能克服現(xiàn)存不足和問題，向更加高效﹑環(huán)保和經(jīng)濟的方向發(fā)展，走優(yōu)質(zhì)﹑低耗﹑高效﹑可持續(xù)發(fā)展之路，必將成為混凝土工程的主導(dǎo)材料，在工程實踐中得到更為廣泛的應(yīng)用。

[1]曹輝.低溫高性能混凝土性能與應(yīng)用研究[D].中國礦業(yè)大學(北京)，2009.

[2]尹自立.高性能混凝土早齡期自收縮與開裂敏感性的研究[D].浙江工業(yè)大學，2012.