高性能混凝土在建筑工程中的應用

李衛紅

（呂梁市建設工程質量監督站，山西 呂梁 033000）

混凝土達到高性能最重要的技術手段是使用新型高效減水劑和礦物質超細粉。高效減水劑能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度損失，即賦予混凝土高的密實度和優異的施工性能;礦物質超細粉填充膠凝材料的空隙，參與膠凝材料的水化反應，提高混凝土的密實度，改善棍凝土的界面結構，提高混凝土的耐久性與強度。

通過使用高效減水劑，降低混凝土的水灰比，并使混凝土具有比較大的流動性和保塑功能，保證施工和澆筑混凝土密實性，這是實現高性能混凝土途徑的一方面。通過礦物質超細粉在混凝土中的應用，改善混凝土中粗骨料與水泥石之間的界面結構和水泥石的孔結構，提高混凝土的抗滲性、耐久性和強度，這是實現高性能混凝土途徑的另一方面。

1 高性能混凝土的設計要點

1.1 應根據工程的使用功能與混凝土結構周圍環境的具體情況設計混凝土的目標性能。如建造露天混凝土水池時應強調混凝土的抗凍性能，但建造室內游泳池時就沒有必要強調抗凍性能;建造位于水位升降范圍內的混凝土結構應強調其抵抗堿-骨料反應性能，而用于干燥環境中的混凝土就沒有必要強調其抵抗堿-骨料反應的性能。

1.2 采用低水膠比，控制混凝土中的水泥用量，目的是為了降低混凝土的溫升，增強硬化混凝土的體積穩定性能，減少硬化混凝土的收縮裂縫。

1.3 礦物細摻料的使用不是對水泥的簡單代替，應根據具體情況確定礦物細摻料的品種和摻量。兩種以上的礦物細摻料復合使用，其綜合效應優于其分別單獨使用的總和，這就是所謂的超疊加效應。

1.4 高效減水劑是配制高性能混凝土的必備材料。將兩種萘系按照一定的比例復合使用，其綜合效果超過兩種外加劑單獨使用的效應的總和。

2 高性能混凝土的技術結構

2.1 超細粉是高性能混凝土不可缺少的組分

礦物質超細粉與一般摻和料不同，如礦渣水泥、粉煤灰水泥，其中礦渣和粉煤灰的粒子與水泥熟料的粒子是同等大小的，而超細粉的粒子比水泥粒子小得多;在水泥混凝土中摻入部分礦物質超細粉，使混凝土具有許多特殊的功能。

2.1.1 由于超細粉的粒子小于水泥粒子，填充了水泥粒子間空隙，使膠凝材料的密實度提高，膠凝材料加水硬化后的密實度、強度也提高。

硅酸鹽水泥加水后的漿體結構，有大量自由水束縛于水泥顆粒形成的絮凝結構中，這種結構的漿體流動性差，硬化后孔隙大，性能不好。含高效減水劑的水泥漿體，由于排放出自由水分，水泥粒子間連接緊密，流動性與硬化后的性能很好。含高效減水劑及超細粉的水泥漿體，超細粉填充水泥粒子間空隙，硬化后具有更高強度和更優耐久性。

2.1.2 超細粉的流化效應

部分超細粉如礦渣超細粉、磷渣超細粉，等量取代部分水泥后，在基準條件不變的情況下，水泥漿體的流動性高于基準漿體，像摻入了部分高效減水劑一樣，稱之為超細粉的流化效應。但是，不是所有超細粉都具有流化效應，有的超細粉由于比表面積太大或者超細粉本身具有多孔性能，雖然取代水泥后，能填充水泥空隙，排出水泥漿體中部分水分，但由于超細粉本身吸水或潤濕表面需要較多自由水，所以含礦物質超細粉漿體的流動性并不增大。這種超細粉有如天然沸石粉、硅粉等。

2.1.3 超細粉的耐久性效應

混凝土的耐久性病害有堿-骨料反應。當混凝土中含堿量超過3kg/m3且骨料具有堿活性，混凝土易發生堿-骨料反應，如與水作用，會產生膨脹，造成混凝土開裂、甚至破壞。

在混凝土中摻入30%粉煤灰、40%礦渣、20%～25%沸石粉、15%～20%偏高嶺土粉及10%硅粉，均能有效抑制堿-硅反應的有害膨脹。磷渣超細粉也能抑制堿-硅反應的有害膨脹。但是堿碳酸鹽反應膨脹的抑制較難。

混凝土耐久性病害有一般劣化作用外力，如溫度、濕度及中性化作用和特殊劣化作用外力，如鹽害、凍害、鹽堿腐蝕等。

2.2 高效減水劑作用

氨基磺酸系高效減水劑和聚多羧醇系高效減水劑，對水泥的分散能力強、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量;混凝土拌合物的流動性大，且保持混凝土坍落度損失功能好;這兩大系列高效減水劑中不含Na2SO4，能提高混凝土的耐久性。

3 高性能混凝土在施工中易出現問題及解決措施

3.1 混凝土假凝現象

混凝土在出攪拌機的混凝土在5-10分鐘失去滾動性，發硬，半小時內完全失去流動性，勉強成型后發現大量蜂窩麻面，混凝土變硬后強度降低，這種現象便為假凝現象。

在水泥浄漿中，假凝在十分鐘內產生，并使水泥在15分鐘后變硬，使用佛石膏時變硬更快；三乙醇胺用量超標，致初凝過短；水泥初凝不合格；拌合物溫度過高；速凝劑產量過大。

3.2 高墩混凝土離析

混凝土原材料的控制應采用干凈的碎石和河砂，各個指標應滿足相關的規范要求，含泥量控制在1%以下為宜，采用細度模數在2.5～3.0之間，水泥、粉煤灰和外加劑檢測指標也應滿足相關的規范要求，特別是粉煤灰和外加劑應該與適配時保持一致，否則會對混凝土拌合物的性能有影響，混凝土拌合前，檢測計量設備稱量的準確性和各個設備的運行情況，混凝土攪拌機使用前，應先加水轉數分鐘，倒凈積水后繼續攪拌，各骨料用量應分別過泵，力求準確，材料用量允許偏差控制在規定范圍內，一般水泥、水和外加劑的偏差應控制在1%以內，砂石料以控制在2%之內，攪拌時間不小于2分鐘，攪拌第一盤混凝土石子應按配合比的規定減半，每盤混凝土卸盡后，才能投入下一盤的拌合物，在攪拌時嚴格控制水灰比和坍落度，子啊攪拌前測定砂石料的含水量，計算施工配合比。坍落度應控制在14-16cm，含氣量控制在2%～4%，混凝土拌合物澆注前溫度控制在30℃以內，混凝土拌合完畢后，應立即運輸，攪拌在運輸過程中應開通攪拌設備，以免離析和沉底，運輸時間和澆注時間不得超過初凝時間，混凝土拌合物到施工現場后應該快速開啟攪拌機后在放料。振搗棒的插入深度應深入下一層混凝土的表面，振搗棒也不得用來穩料或者在表面拖延，否則容易產生離析。

結語

我們作為從業者一定要掌握高性能混凝土的技術核心，并了解其實際使用中較易遇到的問題，從而采取相應的措施，以便更好的使用高性能混凝土這個建筑“利器”。

[1] 馮乃謙.高性能混凝土[M].中國建筑工業出版社，1996.

[2] 馮乃謙.高性能混凝土技術[M].原子能出版社，2000.

[3] 李東光.水泥混凝土外加劑配方與制備[M].中國紡織出版社，2011.