淺談高性能C50混凝土的配制及應(yīng)用

冀有明

摘要：客運(yùn)專(zhuān)線預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)所用的高性能混凝土其技術(shù)性能必須滿(mǎn)足抗裂性、抗凍性、抗?jié)B性等各種耐久性要求，同時(shí)應(yīng)具有較好工作性、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)合理性同時(shí)應(yīng)具有較好工作性、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)合理性。本文結(jié)合京石客運(yùn)專(zhuān)線滹沱河制梁場(chǎng)箱梁用C50混凝土配合比的設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)進(jìn)行研究，進(jìn)一步驗(yàn)證高性能混凝土的相關(guān)性能，并總結(jié)高性能混凝土施工環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)，為高性能混凝土的應(yīng)用提供更佳方案。

Abstract： The technical performance of high-performance concrete used in prestressed box girder structures for passenger dedicated lines must meet various durability requirements such as crack resistance， frost resistance， and impermeability， and it must also have good workability， mechanical properties， and stable volume. And economic rationality should have good workability， mechanical properties， volume stability and economic rationality. This paper combines the design and construction characteristics of C50 concrete for the box girder of the Hutuohe beam field on the Beijing-Shijiazhuang Passenger Dedicated Line to further verify the relevant performance of high-performance concrete， and summarizes the considerations of the high-performance concrete construction link， which provides better solutions for the application of? high-performance concrete.

關(guān)鍵詞：高性能混凝土;耐久性;注意事項(xiàng)

Key words： high-performance concrete;durability;precautions

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）04-0171-02

1? 試驗(yàn)原材料

①水泥根據(jù)性能需要，宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。②粉煤灰的主要成分為直徑非常細(xì)小的實(shí)心或中空玻璃珠，或者含有少量的莫來(lái)石、石英等結(jié)晶，是鋼廠或者熱力發(fā)電廠排出的煙灰等。③礦渣粉是由煉鐵高爐排出的熔融態(tài)礦渣經(jīng)水淬（?；┖笤龠M(jìn)行干燥、磨細(xì)加工而得到的超細(xì)粉末。④集料是混凝土的主要組成材料。技術(shù)上，可以為混凝土提供骨架，同時(shí)抑制收縮，改善耐久性;經(jīng)濟(jì)上，它比水泥便宜很多，作為混凝土的廉價(jià)填充物，使成本更低。集料級(jí)配對(duì)混凝土的影響很大。良好的級(jí)配可以在較少用水量的情況下獲得流動(dòng)性好，不離析、不泌水的新拌混凝土。集料的最大粒徑對(duì)混凝土的影響也很大，配制混凝土的集料粒徑越大，需填充空隙和黏結(jié)集料的水泥用量越小。同時(shí)集料的最大粒徑受構(gòu)件結(jié)構(gòu)的影響，且存在一定的粒徑效應(yīng)，即混凝土在澆筑振搗時(shí)，大顆粒集料周?chē)兴ぜ?，砂漿水灰比變大，含氣量有升高的傾向，砂漿強(qiáng)度及砂漿與粗集料間的黏結(jié)強(qiáng)度降低，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。細(xì)集料應(yīng)選擇級(jí)配合理、質(zhì)地均勻堅(jiān)固的天然河沙，不宜使用機(jī)制沙和山沙，嚴(yán)禁使用海沙。粗集料應(yīng)采用級(jí)配合理、質(zhì)地均勻堅(jiān)固的碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂巖碎石。⑤高性能混凝土配置過(guò)程中，減水劑是必不可少的，起著至關(guān)重要的作用，不但減少水的用量，提高混凝土的強(qiáng)度，還能減少混凝土粒料之間的摩擦力，提高混凝土的流動(dòng)性，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的工作性。⑥高性能混凝土拌合用水最佳采用中性天然水，不能含有大量的硫酸鹽、氯化物及有機(jī)雜質(zhì)。

2? 高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)

客運(yùn)專(zhuān)線C50箱梁混凝土的配合比設(shè)計(jì)是施工過(guò)程的首要任務(wù)，設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到施工質(zhì)量及施工成本控制，因此需要更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。

C50混凝土箱梁抗裂性能、抗?jié)B性能、抗凍性、抗腐蝕性等耐久性要求較高，并且要求具有較好的工作性，因此，應(yīng)嚴(yán)格按照高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，科學(xué)的設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)，并在施工過(guò)程中根據(jù)原材料含水量及各項(xiàng)指標(biāo)的變化進(jìn)行調(diào)整，才能達(dá)到最佳的效果。

①水膠比：根據(jù)客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)混凝土的強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量降低水膠比，提高混凝土的強(qiáng)度、增大流動(dòng)度，因此采用加入聚羧酸高效減水劑，以滿(mǎn)足混凝土對(duì)強(qiáng)度和工作性的要求。②礦物摻合料：礦物摻合料能夠有效改善混凝土的抗侵蝕性能，加入一定量的礦物摻合料有利于提高混凝土的耐久性。粉煤灰的摻量宜為25%～30%。磨細(xì)礦粉的摻量宜為30%～50%。③含氣量：高性能混凝土的抗凍性能控制主要通過(guò)混凝土的含氣量指標(biāo)控制，在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中加入一定比例的引起劑，能夠在混凝土內(nèi)部形成均勻、細(xì)小、封閉的微小氣泡，不但可以提高混凝土的抗凍性，還能有效改善混凝土的工作性。④砂率：高性能混凝土是由粗骨料形成的密集配骨架體系，細(xì)集料的主要起到填充作用，控制粗細(xì)集料比例的指標(biāo)為砂率。選擇適當(dāng)?shù)纳奥?，能夠大大增?qiáng)混凝土的彈性模量和尺寸的穩(wěn)定性。

3? 高性能C50混凝土的配制

3.1 混凝土配合比

按照混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程及混凝土性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出三組混凝土配合比如表1。

3.2 混凝土工作性能

為了施工時(shí)易于操作而保證質(zhì)量，混凝土拌和物具有良好的工作性。混凝土拌和物的工作性能是其稠度，可塑性，和易性的總稱(chēng)。

本試驗(yàn)主要通過(guò)測(cè)定新拌混凝土的坍落度及含氣量來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的工作性能。試驗(yàn)混凝土配合比及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。試驗(yàn)結(jié)果表明：?jiǎn)螕降V物摻合料比不摻好，雙摻比單摻好。

3.3 力學(xué)性能

高性能混凝土的耐久性要求較高，因此水灰比的浮動(dòng)范圍較小，但在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，抗壓強(qiáng)度仍是主要的控制指標(biāo)，本文采用立方體彈性模量和立方體抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)混凝土的力學(xué)性能。

混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。試驗(yàn)結(jié)果表明，雙摻礦物摻合料混凝土力學(xué)性能比單摻好。

3.4 耐久性

高性能混凝土的耐久性主要涉及抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性等，本文通過(guò)電通量試驗(yàn)、抗?jié)B性試驗(yàn)、抗凍性以及抗?jié)B性試驗(yàn)進(jìn)行混凝土耐久性檢測(cè)。

試驗(yàn)混凝土配合比同前。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。綜合比較單摻和雙摻礦物摻合料混凝土耐久性能，雙摻比單摻的混凝土耐久性能好。

3.5 總結(jié)

三組混凝土配合比的差異僅表現(xiàn)在摻合料的摻法和摻量不同，通過(guò)對(duì)三組配合比混凝土進(jìn)行工作性能試驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)以及耐久性能試驗(yàn)，得出結(jié)果：雙摻法混凝土的工作性、力學(xué)性能、耐久性均優(yōu)于單摻法混凝土，各項(xiàng)性能均得到了改善和提高，并完全符合高性能混凝土的設(shè)計(jì)要求，因此，客運(yùn)專(zhuān)線C50混凝土箱梁施工建議采用雙摻法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

4? 混凝土攪拌

高性能混凝土具有低水灰比的特性，因此混凝土的攪拌至關(guān)重要?；炷猎跀嚢枨?，應(yīng)對(duì)混凝土攪拌設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)不同混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求設(shè)定最佳攪拌參數(shù)，保證混凝土的攪拌時(shí)間和攪拌均勻度?；炷猎跀嚢柽^(guò)程中，需將各種原材料充分混合，且顏色均勻，并且在混凝土攪拌結(jié)束后保證混凝土工作性能符合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際要求。

5? 混凝土運(yùn)輸

客運(yùn)專(zhuān)線高性能混凝土施工均采用廠拌方法，即由混凝土攪拌站完成混凝土的生產(chǎn)，由混凝土運(yùn)輸車(chē)完成混凝土的運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，完成混凝土的澆筑。目前混凝土的運(yùn)輸主要采用混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞剑⑶以诨炷吝\(yùn)輸過(guò)程中混凝土罐需要不停的慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，防止混凝土出現(xiàn)離析泌水等不良現(xiàn)象。

6? 混凝土澆筑

客運(yùn)專(zhuān)線混凝土箱梁屬于大體積混凝土，要進(jìn)行施工技術(shù)交底，確定澆筑段落，宜分成澆筑，每層澆筑一次成型?；炷翝仓?，要嚴(yán)格檢查模板縫隙及加固方式等，要完全符合規(guī)范及設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。澆筑過(guò)程及澆筑方法要嚴(yán)格按照大體積混凝土的澆筑方案進(jìn)行控制，做到及時(shí)振搗，各個(gè)部位澆筑及時(shí)，防止出現(xiàn)空鼓，漏震，過(guò)震、泌水等現(xiàn)象。同時(shí)，要做好混凝土澆筑記錄，記錄澆筑過(guò)程中混凝土的狀態(tài)，以便后期查找。

7? 混凝土養(yǎng)護(hù)

箱梁大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)方式分為自然養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)，一般情況下均采用自然養(yǎng)護(hù)，特殊情況采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。采用自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土表面應(yīng)進(jìn)行覆蓋，一般采用草袋或者麻袋進(jìn)行覆蓋，并將其表面覆蓋塑料薄膜，并及時(shí)進(jìn)行灑水，保證混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度。蒸汽養(yǎng)護(hù)一般為室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，能夠較好的控制濕度和溫度，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天，蒸汽養(yǎng)護(hù)結(jié)束后可進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。無(wú)論是何種養(yǎng)護(hù)方式，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中均應(yīng)控制好養(yǎng)護(hù)溫度與濕度，并做好養(yǎng)護(hù)記錄。

8? 混凝土拆模

混凝土的拆模時(shí)間由混凝土拆模后的力學(xué)性能要求及工地試驗(yàn)室的立方體混凝土抗壓強(qiáng)度來(lái)確定，拆模后混凝土不得出現(xiàn)掉角、破孫、變形等現(xiàn)象方可拆除相應(yīng)的模板。同時(shí)，在混凝土拆模過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格關(guān)注混凝土內(nèi)外溫度變化，防止由于混凝土內(nèi)外溫差造成的溫度梯度從而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，使得混凝土表面出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象。箱梁等大體積混凝土的拆模工作也要考慮氣候及天氣情況的影響，大風(fēng)、雨雪及氣溫驟變均不宜拆模作業(yè)。

9? 結(jié)束語(yǔ)

高性能混凝土應(yīng)用的領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，性能也在不斷提高，是混凝土行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是當(dāng)代建筑市場(chǎng)的科技需要。高性能混凝土已經(jīng)在客運(yùn)專(zhuān)線市場(chǎng)大規(guī)模采用，在不遠(yuǎn)的將來(lái)將會(huì)應(yīng)用到房建、公路、市政等等各大建筑領(lǐng)域，擁有著十分廣闊的發(fā)展前景。隨著科技的不斷進(jìn)步，混凝土的性能將會(huì)不斷提高，來(lái)滿(mǎn)足不斷提高的建筑設(shè)計(jì)要求，并能夠創(chuàng)造更大的人文和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳中偉，廉慧珍著.高性能混凝土[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1999：12-15.

[2]黃士元，蔣家?jiàn)^，楊南如，等.現(xiàn)代混凝土技術(shù)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998：148-156.

[3]孫正平，張冠倫.高性能混凝土的研究[J].混凝土，1996（6）：23-26.

[4]Cao Tian Xia1 Application of HPC in Engineering ， New Development in Concrete Sience and Technology[M]. Nanjing ： Southeast University Press， 1995： 925-929.