高強高性能混凝土技術研究

■周永川 ■大足朝野混凝土有限公司，重慶市 402368

1 高強高性能混凝土產生的必要性

傳統意義上的混凝土自問世以來，一直在強調強度上的進步，也經歷了低、中、高直至超高各個階段的發展，工程師們一直致力于追求混凝土強度上的提高。但是幾年來，由于混凝土結構材質劣化導致建筑物坍塌的事件屢見不鮮，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，在國外也有很多大面積混凝土開裂、脫落的現象。混凝土呈現出一片命運低于壽命要求、建筑物難以滿足規格、抵御受災能力的強度低的現象。在這樣的背景下，一種新型的，堅固的、耐用性較為持久的混凝土的出現成為了迫在眉睫的要求，高性能混凝土的產生勢在必行。

2 高強高性能混凝土的構成成分及性能

2．1 構成成分

2．1.1 水泥

硅酸鹽系水泥是高強高性能混凝土在配置過程中選用最多的，但也可以使用普通水泥，亦或是礦渣水泥。通常選擇的強度等級基本是在：C50－C80的混凝土適合使用的強度等級是52.5#水泥;在C80之上的混凝土適合使用的強度等級是大于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，將水泥與一些摻合料算在內，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時所產生的發熱量，降低絕對溫升值，減少混凝土結構溫度應力開裂。

2．1.2 摻合料

(1)硅粉。這是生產硅鐵時所形成的一種煙灰，我們也將其稱為“硅灰”。在混凝土配置過程中，這一種摻合料一直是最先應用并且使用最多的，而且這種摻合料的技術也是最為成熟的。硅粉中所含的活性二氧化硅非常多，一般情況下，其比表面積可實現15000m3/kg，有著很高活性的火山灰活性，能夠對水泥的空隙進行有效填充，進而促進混凝土的密實度和強度的大大提升。通常是5%－10%的摻入量。

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

(3)粉煤灰。在進行高強高性能混凝土的配置時，應該對I級灰加以使用，它主要是促進混凝土水灰比得到一定程度的降低。一般會結合細微粉末的填充效應以及火山灰的活性效應。從而促進混凝土具有更好的強度并且更具和易性。通常是15%－20%的摻入量。

2．1.3 粗、細集料(碎石、砂)

一般情況下，高強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的級配，一般細度模數Mx的要求為2.6以上。通常情況下，對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，其含泥量應控制在1.0%以內。選用的石子應當是一些顆粒級配好的較小的碎石，其母巖強度要高，并且要求所有的碎石粒徑都要在25mm以內。而超過C80以上強度等級的混凝土，要求最大骨料粒徑在20mm以內。對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、蔡磺酸鹽系和木質素材。使用了高效減水劑之后，將有助于促進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候，促進混凝土強度的提高。

2．2 性能

2．2.1 高強度

在混凝土結構施工過程中，對混凝土強度具有較高的要求，這也是整體結構施工過程中最為基礎的技術性要求。而且在實施工程施工過程中，由于工程的結構存在較大的不同，所以對混凝土的強度也具有不同的要求。但所使用混凝土強度的增加，可以有效的提高結構的承載能力，但隨著混凝土強度的上升，其單位也會隨之升高。高強混凝土不僅具有減小斷面面積的特點，而且還可以減輕結構的自重，所以在當前建筑行業中高強混凝土應用較為廣泛。

2．2.2 高耐久性

與普通混凝土相比，高強高性能混凝土的耐久性是普通混凝土的3～10倍，其使用年限可以達到幾十年甚至上百年。在對混凝土耐久性進行檢驗可以從自然老化和人為老化兩個方面入手，即在自然環境作用下混凝土的性能會受到一定程度的破壞，同時人為因素也會導致混凝土地的使用功能降低，從而不能更好的滿足生產生活的需要。高強高性能混凝土無論從哪個方面對其耐久性進行檢驗，都使用性能都優異于普通混凝土好多倍以上。

2．2.3 高體積穩定性

高性能混凝土通過減少用水量和水泥用量、采用彈性模量較高的集料等措施，提高了混凝土密實性、混凝土強度，改善混凝土級配。由于高強混凝土的強度高，所以其變形很小，使得混凝土的剛度大大增加，減少了混凝土預應力的損失。因此，高強混凝土能適應現代建筑結構向大跨度、重載、超高層和承受惡劣環境條件的需要。

3 高強高性能混凝土技術應用

3．1 高強高性能混凝土的攪拌

攪拌時應注意外加劑應在加水到一半時開始加入，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后，至少攪拌40s才能出料。

3．2 高強高性能混凝土的運輸

高強高性能混凝土采用混凝土攪拌運輸車，攪拌運輸車應保持清潔。裝料前應反轉倒清筒體內積水、積漿。運輸過程中和卸料時不得往筒體內注水，運輸結束后應及時清洗。攪拌運輸車在運輸過程中，應保持筒體按一定速度旋轉。運送至澆筑地點給混凝土泵喂料前，應中高速旋轉攪拌筒，使混凝土拌和均勻，然后卸料。

3．3 高強高性能混凝土的泵送

高強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。混凝土泵送時速度不宜過快，過快對高強高性能混凝土不利，且混凝土泵和泵管承受壓力較大，易爆管和爆卡。現場施工中，一次最多澆注C80混凝土815.5m3，計70h。配備2臺三一重工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 高強高性能混凝土的澆筑

在利用高強高性能混凝土向模腔內進行澆筑過程中，由于其自身具有較強的黏性，而且不易流動，漿量較大，所以澆筑時不易充盈模腔。因此在澆筑過程中，需要加長振動的時間，而且在抽拔棒插拔過程中要控制好速度，有效的對振搗的質量進行控制，通常在施工過程中，都會指定專人利用高頻振動器進行搗固，這樣可以有效控制漏振的發生。

3．5 高強高性能混凝土的養護

對于高強高性能混凝土來講，通常情況下是不會有泌水現象產生的，這主要是由于其具有較小的水灰比。這就對高強高性能混凝土的養護工作提出了更高的要求。利用高強高性能混凝土進行澆筑時，一次澆筑的時間較長，所以對于早期澆筑的混凝土在終凝后需要對其進行立即養護，可以在模板外側加掛兩層棉被，在模板拆除后需要將養護液進行噴涂，將測溫管提前在澆筑前即埋設到混凝土內部，實時對混凝土內部和外部溫度進行監測并采取必要的防范措施。

4 結語

綜上，在現代建筑工程建設中，高強高性能混凝土作為一種建筑材料是相當重要的，很大程度上關系到工程質量的優劣。所以，在進行具體的建筑工程施工的時候，一定要根據相關具體規定來進行，以便于可以使建筑工程的質量得到保證。從不斷發展的科學技術與建筑行業形勢，我們可以看出，不久的將來，高強高性能混凝土技術在建筑行業中的應用必然會愈發完善和成熟。

［1］周鋼鋒．礦渣超細粉在高性能混凝土中的應用［J］．交通標準化，2014(05)．

［2］王斌，鄭山鎖，國賢發，李磊．循環荷載作用下型鋼高強高性能混凝土框架柱受力性能試驗研究［J］．建筑結構學報，2011(03)．