高性能水泥混凝土的應用及對造價的影響探究

李佳凌，謝 超，張 艷，張錫晉

（1.西安職業(yè)技術學院 建筑與軌道交通學院，陜西 西安 710000；2.陜西國鐵地產(chǎn)置業(yè)有限公司，陜西 西安 710000）

近些年來隨著我國道路及橋梁工程的持續(xù)發(fā)展，高性能水泥混凝土也成為了工程建設中必不可少的材料。與普通水泥混凝土相比，高性能水泥混凝土具有更高的持久性、耐久性和彈性，以其獨特的優(yōu)勢成為了道路與橋梁建設中使用最為廣泛的一種材料，有效降低了道路在低溫環(huán)境中出現(xiàn)的干裂、剝落現(xiàn)象。隨著我國建筑領域的持續(xù)發(fā)展，高性能水泥混凝土憑借自身優(yōu)勢仍舊可以發(fā)揮其極強的應用價值。文章將對高性能水泥混凝土的性能進行分析，探索其在建造工程中的應用價值以及對工程造價的影響。

1 高性能水泥混凝土的質量控制及技術要求

1.1 原材料

水泥是高性能水泥混凝土的主要材料，經(jīng)過有關研究表明，水泥的種類不同及礦物質成分不同，在抗腐蝕方面也存在一定的差異，所以高性能水泥混凝土所使用的水泥材料主要以煉石P.O42.5為主。其次原材料的粗細也是影響水泥質量的重要因素，為了保障高性能水泥混凝土符合施工要求，在高性能水泥混凝土的配比當中需要注重各種微集料的密度配比。比如在混凝土中插入適量的粉煤灰、活性礦渣有利于改變混凝土的孔隙結構，減少裂縫，提高其強度。除此之外還需要加入適量的外加劑，其目的是為了提高水泥混凝土的密實性和耐久性。但是大部分化學外加劑中都含有一定的氯鹽，氯鹽用于鋼筋結構當中會對鋼筋結構的強度造成影響，因此在添加外加劑時必須要對氯鹽含量進行檢測，并采用有效措施降低氯鹽含量。

1.2 混凝土配置配比

在高性能水泥混凝土的配置與配比當中，必須要根據(jù)設計原則選定C50高性能水泥混凝土配比，根據(jù)水泥混凝土的強度要求添加粉煤灰、礦渣、硅膠、活化物、塑化劑等物質，全面提高水泥混凝土的性能強度以及韌性。與普通水泥混凝土相比高性能水泥混凝土攪拌站需要增加兩個儲料罐，分別是粉煤灰儲料罐和礦渣儲料罐，通過水泥混凝土拌合物的融合，能夠有效提高水泥的流動性，使水泥混凝土在使用成型過程中不會出現(xiàn)分層、離析問題。而且在高性能水泥混凝土的配比當中還需要加入一種表面活性劑，表面活性劑是為了降低水的表面張力，提高其表面活性并形成單分子吸附膜，提高水泥混凝土的韌性及強度。目前在高性能水泥混凝土中比較常用的表面活性劑為引氣劑，加入引氣劑后可以使混凝土產(chǎn)生更加均勻穩(wěn)定的微小氣泡，避免氣泡毛細管道形成，緩解了各種由水受凍所引起的膨脹反應，可以有效提高水泥混凝土的耐久性。

2 高性能水泥混凝土與普通水泥混凝土在造價方面的對比

2.1 高性能水泥混凝土的各項技術優(yōu)勢

目前高性能水泥混凝土的技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一、高性能水泥混凝土為了保證其混凝土拌合物所需流動性，并降低其用水量使混凝土的孔隙率降低，在混凝土配比時需要適當添加減水劑，使水泥質點表面帶有相同的電荷，在電性排斥的物理作用影響下水泥會處于一個相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，水泥顆粒表面還會形成一層溶水膜，使水泥中的游離水分子被釋放出來，從而達到減水的目的。二、高性能水泥混凝土中摻入了大量礦物材料。因為普通水泥混凝土中的水化物穩(wěn)定性較差，摻入活性礦物能夠改變水泥中的膠凝物質組成，提高水泥結構，使其更加緊密，阻斷滲透路徑。這對于提高水泥混凝土的耐久性和強度，都有十分重要的影響意義。所以高性能水泥混凝土在材料配比方面比普通水泥混凝土更加科學高效，解決了普通水泥混凝土存在的各項劣勢，有利于提高水泥混凝土的使用價值和使用效率。

2.2 高性能水泥混凝土在使用年限方面的優(yōu)勢

在各大建筑工程實施過程中，水泥混凝土因環(huán)境因素、外力因素都有可能造成無法避免的結構損壞，再加上混凝土本身的物理化學反應也有可能會導致混凝土內(nèi)部結構受損，降低各大建筑物的使用年限。例如隨著時間的推移或者是材料調(diào)配不合理，混凝土都會出現(xiàn)收縮引起干裂；在水化性過熱過高時也會誘發(fā)溫度裂隙。雖然普通水泥混凝土的單價比高性能水泥混凝土較低，但是在使用年限和使用壽命方面遠不及高性能水泥混凝土。高性能水泥混凝土本身具有較強的韌性、抗壓力和高強度優(yōu)勢，在建筑施工以及使用過程中可以有效減少因自然環(huán)境、使用時間以及水泥混凝土本身結構發(fā)生變化引起的干裂、凹陷等問題，有效減少后期維護和重復施工等情況。這也就在一定程度上降低了水泥混凝土建筑物的整體造價，提高了高性能水泥混凝土的造價優(yōu)勢。

2.3 高性能水泥混凝土在提高工程質量方面的優(yōu)勢

在建筑領域當中建筑材料的強度和耐久性是影響建筑設施使用質量的關鍵，雖然強度與耐久性是兩個完全不同的概念，但是都與混凝土的內(nèi)部結構有直接聯(lián)系。在水泥混凝土密度較高且韌性較強的情況下混凝土的強度也會有所提高，有利于提高混凝土自身的抗?jié)B性和耐久性。與普通水泥混凝土相比，高性能水泥混凝土當中添加了大量活性物質、硅膠以及新型材料，有效增加了混凝土的密度，消除了游離氧化鈣的含量，極大程度上提高了混凝土使用的年限，排除了由各種內(nèi)在因素而影響的建筑物破壞問題。相比之下在建筑橋梁以及各大工程當中，運用高性能水泥混凝土可以有效提高工程質量，使其符合工程驗收標準，減少了不必要的罰款和違約金等損失。所以高性能水泥混凝土不僅提高了工程質量，還減少了造價預算。

3 高性能水泥混凝土的性能

3.1 承壓力強

在道路、橋梁或其他工程建設過程中，所選用的混凝土強度直接影響了施工的整體質量，若使用低性能水泥混凝土就會導致建筑物的抗拉性和抗壓性降低，而高性能水泥混凝土恰好是一種抗壓性和抗拉性都非常高的新型材料，它能夠有效提高道路橋梁的承重量，使其承重量比原來高一倍以上，極大程度上提高建筑物質量和耐用性。除此之外在實際施工過程中，高性能水泥混凝土的使用面積比普通水泥混凝土的面積較小，也能夠減輕道路與橋梁本身的承重量，減少原料的使用，不僅能夠增強建筑物的使用壽命，也能夠降低造價成本。

3.2 耐久性高

高性能水泥混凝土之所以在建筑橋梁等方面得到了廣泛應用，主要還是因為高性能水泥混凝土具有較強的耐久性特點。在道路與橋梁建設完成投入使用之后，也面臨著極其嚴峻的自然老化以及人為損壞等問題，正常情況下人為損壞指的是酸堿腐蝕或遭受外界重創(chuàng)而導致的物理形變，甚至可能會使橋梁和路面出現(xiàn)斷裂、凹陷等問題。自然老化指的是隨著時間的推移，橋梁、路面的物理性能會有所降低。這種老化現(xiàn)象在各項工程當中都是無法避免的，但是與其他混凝土材料相比，高性能水泥混凝土具有較好的抗腐蝕、抗壓性能，能夠有效緩解道路和橋梁的老化速度以及人為破壞問題。

3.3 扛坍塌性能

坍塌度也是衡量混凝土材料質量的主要標準之一，在施工過程中普通水泥混凝土材料由于自身穩(wěn)定性和均勻性較差，經(jīng)常會出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，但高性能水泥混凝土因為具有較好的韌性、均勻性和穩(wěn)定性可以有效避免這一問題。因為高性能水泥混凝土當中所運用的水泥漿體和粗骨料之間具有較強的粘力，也就能使混凝土結構強度增大，在振搗時的下沉距離比普通混凝土要短很多，所以高性能水泥土具有較強的抗坍塌性能，運用于道路和橋梁的施工中可以很好地保障其密度均勻，具有較好的抗坍塌能力，有效提高建筑設施的使用年限。

3.4 經(jīng)濟性特點

在道路橋梁以及其他工程建設過程中，雖然高性能水泥混凝土的成本比普通水泥混凝土成本要高，但是與普通水泥混凝土相比，應用高性能水泥混凝土能夠有效節(jié)省其他材料的耗損。比如可以減少普通混凝土鋼筋的使用，再加上其具有較好的物理性能，能夠延長建筑設施的使用壽命，創(chuàng)造更大的使用價值。高性能水泥混凝土單價雖貴，但是其用料輕薄，可以減少水泥混凝土的總用量，也就相當于降低了水泥混凝土的耗損。所以高性能水泥混凝土在使用過程中不僅可以保障良好的施工建設質量，還具有較高的性價比，能夠降低造價成本。

4 高性能水泥混凝土的應用

4.1 高性能水泥混凝土在道路工程中的應用

正常情況下混凝土中的水泥在水解時會產(chǎn)生氫氧化鈣飽和溶液，其堿度較高，pH值可達12以上，也可以被理解為是酸性氣體與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應后所產(chǎn)生的結果，會沿著混凝土中的空隙或裂縫逐漸向外部滲透，與內(nèi)部的氫氧化鈣產(chǎn)生反應。實際上影響混凝土性能的因素眾多，大部分情況下都取決于混凝土自身的密度以及抗?jié)B性能，混凝土的密度越高，其抗?jié)B性能就越強，那么外界氣體向內(nèi)部滲透就會受限。高性能水泥混凝土具有較強的密度和抗?jié)B性，在道路工程當中具有極強的應用價值。

首先在具體的施工過程中，高性能水泥混凝土具有的密度以及耐久性都能夠提高道路路面的穩(wěn)定性，也容易被施工工人操作，可以有效避免因路面雨水累積而造成的路面腐蝕問題，也可以避免在低溫環(huán)境或外界壓力破壞下而造成的路面下沉現(xiàn)象，有效保證工程的施工質量以及使用年限。其次高性能水泥混凝土的原料配置與普通水泥混凝土有很大差距，它所使用的原材料具有極高的要求，還添加了各種復合添加劑，這也就使得高性能水泥混凝土的耐久性極強，在道路工程的建設過程中搭配良好的工藝設施，可以有效提高道路工程的整體建設質量。

4.2 高性能水泥混凝土在橋梁工程中的應用

高性能水泥混凝土當中摻用了塑化劑，其目的是為了保障其材料密度的同時提高其流動性，降低水灰比，同時也有利于提高混凝土的穩(wěn)定性，使其獲得均勻一致的建造效果。根據(jù)國家相關標準配置的高性能水泥混凝土在使用時可以保障骨料本身應有的濕度和溫度，即使是遇到惡劣天氣，基于高性能水泥混凝土本身所具備的優(yōu)良物理性能也能夠有效減少因外界因素而造成的橋梁工程損壞等問題，有利于全面提高橋梁工程質量。

所以高性能水泥混凝土應該具有較強的穩(wěn)定性強度以及耐久性，已經(jīng)被廣泛應用于各大橋梁工程建設當中，這主要是得益于高性能水泥混凝土在澆筑搗實過程中易于操作，又能夠有效應對各種惡劣天氣和環(huán)境，這些優(yōu)良的物理性能，不僅能夠保證水泥混凝土的質量，也有利于提高橋梁工程的建設水平。因為相比起道路工程而言，橋梁工程難度更大，施工過程更加復雜，這也就使得水泥混凝土材料必須要具備高強度的物理性能。高性能水泥混凝土不僅能夠保障橋梁工程中的間距和跨境要求，也能夠使橋梁整體結構更加堅固，減少橋梁受外界環(huán)境的影響，延長橋梁的使用壽命。

4.3 高性能水泥混凝土在海洋工程中的應用

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，海洋資源的開發(fā)利用已經(jīng)成為了我國戰(zhàn)略發(fā)展方向之一，想要開發(fā)海洋資源就必須要加強海洋工程建設，在海洋工程當中高性能、高耐久性的水泥混凝土材料可有效提高各種海洋建筑物的使用年限和質量。比如跨海橋梁、港口、碼頭、集裝箱風電基礎設施等建筑設施都需要使用到高性能水泥混凝土。高性能水泥混凝土具有強度高、負荷力大、資源能耗較小、耐久性強的諸多優(yōu)點，能夠滿足海洋工程中對混凝土的多方面要求。高性能水泥混凝土具有較強的抗疲勞性以及使用壽命，在惡劣的海洋環(huán)境影響下高性能水泥混凝土也可以具備良好的使用性能，比如由于溫度、濕度所造成的建筑路面損壞，就可以使用高性能水泥混凝土進行填補接縫，使其具備更好的使用性能，降低溫度與濕度造成的建筑物變形、開裂等問題。再加上高性能水泥混凝土還具備較強的抗凍性、抗?jié)B性和耐磨性，所以在濕度較高的海洋建筑設施建設當中也可以具備良好的性能。高性能水泥混凝土在原料的配比方面也可以進行相應的調(diào)整，為了使其具備更好的防滲防水效果，還可以在混凝土中增加增塑劑，提高海洋工程的建設質量，促進海洋工程的建設得到更好的發(fā)展前景。

5 結束語

隨著我國建筑領域以及建筑原材料行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，高性能水泥混凝土已經(jīng)成為了建筑行業(yè)必不可少的一種新型材料，運用高性能水泥混凝土不僅可以有效提高建筑物的使用壽命，還能夠減少因自然因素、人為因素造成的破壞。高性能水泥混凝土的使用不僅僅提高了工程質量，同時也可以通過提高建筑物的使用壽命，混凝土的使用比例降低造價成本。