高性能混凝土在水利施工中的應用

【摘要】高性能混凝土以自身的特點在水利工程建設中具有廣闊的應用前景，它能提高水利工程質量，滿足水泥工程施工質量的要求，本文介紹了高性能混凝土的性能及其在建筑中的應用，以供參考。

【關鍵詞】高性能混凝土；水利施工；應用

前言

高性能混凝土（HPC）是20世紀90年代初提出的一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上，以耐久性為主要設計指標，針對不同用途和要求，采用現(xiàn)代技術制作、低水膠比的混凝土。

1、高性能混凝土的定義

高性能混凝土是一種全新的混凝土，是以混凝土的結構耐久性設計為基礎，通過提高普通混凝土的性能并利用現(xiàn)代混凝土技術而生產(chǎn)出來的新型混凝土，于20世紀90年代初由一些發(fā)達國家所提出。高性能混凝土以結構耐久性為主要設計指標，并憑借其大量的優(yōu)良特性，目前已在橋梁、海港建筑、高層建筑等重要工程中得到較多的應用。因其具有較高的耐久性能，所以可能將基礎設施工程的使用壽命延長到100年。不僅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、環(huán)境條件的適應性、經(jīng)濟合理性等方面也產(chǎn)生了明顯的效益。

2、高性能混凝土的性能

與普通混凝土相比，HPC具有如下優(yōu)良性能：

2.1 工作性

坍落度是評價混凝土工作性的最主要指標，在振搗的過程中，HPC粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動時間內，下沉距離短，穩(wěn)定性和均勻性更好。同時，由于HPC的水灰比較低，自由水少，且摻入超細粉，基本上避免了泌水，所以其水泥漿的粘性大，幾乎不會產(chǎn)生離析的現(xiàn)象。

2.2 耐久性

配合使用高效減水劑和礦物質超細粉，能夠有效的減少用水量，同時減少混凝土內部的空隙，能使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上，并且能節(jié)約用水，提高強度。耐久性是HPC應用的主要目的。

2.3 力學性能

由于混凝土是一種非均質拌合材料，影響強度的因素很多，水灰比是影響混凝土強度的最主要因素，對于普通混凝土，降低水灰比，能增大混凝土的抗壓強度，HPC中的高效減水劑對水泥的分散能力很強、減水率更高，可大幅度降低混凝土的用水量，節(jié)約用水。在HPC中摻入礦物超細粉，可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善其界面結構，進而提高混凝土的密實度，提高強度。

2.4 體積安定性

HPC具有較高的體積安定性，即使得混凝土在早期的硬化過程中具有較低的水化熱，且硬化后期的收縮變形也比較小。

2.5 經(jīng)濟性

HPC較高的強度、良好的耐久性和工藝性都能使其具有良好的經(jīng)濟性。HPC良好的耐久性可以降低結構的維修費用，延長結構的使用壽命；HPC還可以減小構件尺寸，減小自重，增加使用空間，節(jié)約材料；HPC良好的工作性也可以減少工人的工作強度，加快施工速度，減少成本。雖然HPC本身的價格偏高，但是其優(yōu)異的性能使其具有了良好的經(jīng)濟性。簡單說，高性能混凝土就是能更好地滿足工程結構要求和施工工藝要求的混凝土，并能最大限度地延長混凝土結構的自然使用年限。前蘇聯(lián)學者的研究表面，用C110～C137的高性能混凝土替代C40～C60的普通混凝土，能節(jié)約15%～25%的鋼材和30%～70%的水泥。

3、水利工程項目中高性能混凝土的應用

3.1 原材料的選擇

高性能混凝土的原材料主要包括水泥、水以及粗細骨料，它們按照一定的比例進行組合，為了提高高性能混凝土的強度和耐久性，減少水泥的使用，可以加入適量的化學添加劑和無機礦物的粉料，然后經(jīng)過攪拌和硬化形成。原材料的選擇對于保證高性能混凝土的質量有重要作用。在進行原材料的選擇時應參考工程的實際要求以及施工環(huán)境的影響。選擇水泥時要選擇水化熱較低的水泥，選擇粗骨料時為了提高骨料顆粒和水泥漿間的黏著力進而提高混凝土的強度，應當選擇表面積較大的角狀骨料，細骨料可以選擇質地硬碎石砂，它可以影響拌合物的性能，選擇摻合料時，粉煤灰應使用I級，礦粉使用II級，以保證技術性能符合工程要求。

3.2 設計配合比

普通混凝土配合比的設計主要考慮工程的強度要求，而水利工程還要考慮工程的耐久性，高性能混凝土的配合比的設計要綜合考慮它的強度性能和高耐久性。選擇優(yōu)質的原材料有助于保證混凝土的施工的順利進行，高性能混凝土的配合需要通過試配和優(yōu)化實現(xiàn)。高性能混凝土的配合比設計中要盡可能采用低的水膠比，減少水泥的用量，使用更多的無機礦物質摻合料，對骨料最大粒徑進行控制。

3.3 施工要點

高性能混凝土攪拌時投料的順序依次為砂石骨料、水泥、摻合料、外加劑，投料完成后進行攪拌，出料后進行運輸?shù)倪^程中要采用土罐車進行運輸，運輸過程中要進行中速攪拌。施工縫預留位置應該在施工的方案中確定，在進行施工縫接槎處理時應保證混凝土強度高于12MPa，然后清除混凝土表面的浮漿以及松動的石子，沖洗干凈后用高標號的水泥砂漿將表面澆抹再用混凝土搗實，保證混凝土之間密實結合。振搗時要嚴格按照制定好的施工方案來進行，對施工人員做好技術培訓，避免由于振搗方式不正確造成混凝土的分層、以及表面浮漿等質量問題，減小在混凝土硬化后裂縫的可能性，提高工程的耐久性。在高性能混凝土拌制時中，加入摻和料以及其他外加劑并緩凝4h的時間內已澆表面容易產(chǎn)生裂縫，為了防止裂縫的產(chǎn)生，振搗時可采用二次振搗表面，它不僅可以防止表層裂紋的出現(xiàn)，可以提高混凝土的強度。高性能混凝土中水泥比較小，混凝土表面的水分蒸發(fā)后內部的水分不易遷移，需要加強高性能混凝土前期養(yǎng)護，可以采用濕麻袋對混凝土表面提前覆蓋，同時通過噴水霧措施來保濕，降低表面干縮，盡可能防止開裂的產(chǎn)生。如果周邊環(huán)境的溫差較大，需要不斷檢測溫度的變化，當高性能混凝土溫度最高時將麻袋揭除，用保溫材料覆蓋高性能混凝土表面，降低它的內外溫差。

結束語

隨著水利工程項目建設投入的持續(xù)增加，防洪工程、水網(wǎng)建設以及城鄉(xiāng)供水工程和農(nóng)田水利等工程項目的建設將應用到大量的混凝土和水泥制品，由此在實際的施工過程中，應通過精細施工保證工程項目的施工質量，在水利工程項目中進一步推廣高性能混凝土以及水泥制品的應用。

參考文獻：

[1]楊樹紅，董月燈.高性能混凝土配制技術[J].河南科技.2011（20）.

[2]何軍擁，田承宇.玄武巖纖維水工高性能混凝土的耐久性研究[J].混凝土與水泥制品，2013，05：46-48.

[3]姚燕，王玲，田培.高性能混凝土[M].北京：化學工業(yè)出版社，2016