淺析高強、高性能混凝土的配制與澆筑

宋軍峰 周云飛

（許昌水利建筑工程有限公司，河南 許昌 461000）

就我國目前應用的情況而言，通常認為高強混凝土是C50以上的混凝土；而對高性能混凝土則很難下一確切的定義，它的“高性能”可以因工程的類型、環境，甚至因采用的施工工藝而體現在不同的方面。在鋼筋密集的地下工程施工中，坍落度很大而又不離析的自密實混凝土，已越來越博得施工單位的青睞；然而對于用滑模攤鋪工藝鋪筑的混凝土路面來說，大坍落度的拌合物只會使剛鋪好的路面面目全非。對于在嚴酷環境里建造的結構物而言，混凝土耐久性優異與否是首先要考慮的因素。因此，根據混凝土施工過程中混凝土配置問題的現狀進行分析，進行澆注模式與養護方式的改進和管理。

1 高強度、高性能的混凝土配制的發展現狀

1.1 水泥標號的“標志”作用淡化

配制HSC和HPC時，首先要選擇品質好的高效減水劑和與其相容性良好的水泥。所謂高效減水劑的品質以及與水泥相容性的良好，宏觀上表現為減水率較大，可以配制出低水膠比且工作度損失較小的混凝土拌合物。但是另一方面，與普通混凝土28d強度成線性關系的水泥標號(即水泥實際活性)的影響卻明顯減小。換句話說：用425號、525號、625號、725號不同標號的水泥配制水灰比均為0.30左右的混凝土，其28d強度可能顯示不出多大的差別。有人認為這是由于骨料的強度不夠高，限制了HSC強度發展的結果。實際上，這一事實說明Abrams定則，即混凝土強度和水灰比之間存在的關系也適用于HSC。因為水灰比均相差不多，所以28d強度顯示不出差別 (但早期強度仍可能存在明顯差別)。認為水泥標號越高，配制的混凝土強度等級就應越高的概念，來自傳統的試驗方法。我國的水泥標號是在0.44水灰比條件下測定的(28d膠砂強度)，這對長期以來使用水灰比大、強度不高的低強度等級混凝土適用。但是隨著低水灰比(水膠比)、高強度混凝土的應用，上述矛盾就開始出現了：由高標號水泥配制的混凝土早期強度發展雖快，而28d強度就看不出效果了，甚至還會出現高標號水泥(水泥粉磨細度大)，由于攪拌時的需水量較大，反而配制不出較高強度等級的混凝土。因此，應加強水泥的標號的標志作用。

1.2 礦物摻合料的作用顯著改善

通常在普通混凝土中摻加粉煤灰或磨細礦渣時，會影響混凝土的強度發展，且影響程度隨摻量的增加而加大。所以，在結構工程混凝土中通常把摻量限制在20%～25%以下。但是在HSC和HPC中，由于水膠比很低，情況發生了明顯的變化。摻磨細礦渣(細度比水泥稍大)時尤其明顯。試驗表明，當水膠比為0.30，磨細礦渣摻量達到 1：1(與水泥用量比)時，其28d強度比純水泥混凝土還高。摻粉煤灰時，水膠比同樣為0.30時，28d強度雖比純水泥混凝土稍低，但56d或90d強度即達到或超過純水泥混凝土，后期更甚。礦物摻合料在低水膠比混凝土中的作用顯著，主要可歸于此時水泥的水化條件優于純水泥混凝土。在純水泥混凝土中，水泥因水分不足而難以充分水化，留下未水化的顆粒內芯，加上這種水泥用量大的混凝土放熱量大，溫升高，影響了強度的發展；而在有礦物摻合料的混凝土里，礦物摻合料(尤其是粉煤灰)的水化要比水泥緩慢，使水泥初期水化比較充分，而后期礦物摻合料的水化不僅消耗了薄弱的氫氧化鈣結晶，而且生成物填充了較少的空隙(因水膠比低，混凝土中的自由水明顯減少)，使混凝土更加密實，強度得到提高。

2 拌合物的高粘聚性及其澆筑

從流變學的角度出發評價這類混凝土拌合物的特性，就是它們的極限屈服值(表現為攪拌機葉片開始轉動，相對拌合物進行剪切運動時需要克服的彎矩)明顯減小，但是塑性粘度(表現為攪拌機葉片轉速提高時，相對拌合物進行剪切運動時需要克服的彎矩)則隨水膠比的降低而迅速增大。為使拌合物攪拌均勻，上述特性對攪拌機提出了更高的要求。換句話說，以往大量使用的自落式攪拌機(建設部早已下令停止生產，但一些施工單位為節省設備投資，仍然購置這類過時的設備)和翻轉攪拌機都無法將其拌合均勻 (甚至立軸強制式攪拌機在水膠比很低時，也會出現推著物料旋轉，而不能起均勻混合作用的現象)，除非以增大水灰比、降低拌合物的質量為代價。所以推薦使用臥軸強制式攪拌機和逆流式或行星式的新型攪拌機來拌合HSC和HPC。在攪拌相同原材料與配合比的混凝土拌合物時，采用性能優良的攪拌機，雖然設備投資增加，但通過縮短攪拌時間，提高產出率和降低水泥與外加劑用量可以得到很好的補償。

由于這類混凝土拌合物的特性，在運輸、澆筑和振搗工序中也要考慮采取相應措施。不宜用翻斗車，宜用罐車運輸；不宜用手推車運送，宜用泵送澆筑(如用吊斗運送，需在下料口加裝附著式振搗器，以利出料)；澆筑薄板混凝土時，宜采用小間距、淺插頻換振點的辦法；澆筑梁、柱或墻壁混凝土需要深插時，則應上下振動，垂直且緩慢拔棒，以免留下孔洞，振點同樣需要加密，克服振動衰減明顯的缺點。采用自密實混凝土拌合物澆筑，可以徹底改變上述振搗操作中出現的新問題，但是對拌合物的原材料和配制要求更高了。

3 混凝土收縮和徐變性能的變化與養護

與普通混凝土相比，：HSC與HPC的收縮和徐變性能有很大的變化。由于水膠比低，拌合物澆筑后的泌水現象大大減少。混凝土表面向外蒸發失去的水分得不到足夠補充，因而塑性收縮加劇，又因此時混凝土尚未具備強度，就很容易出現塑性收縮裂縫。

由于泌水減少的緣故，硬化后的混凝土滲透性低，從而干燥收縮(硬化混凝土體內水分向外蒸發引起)明顯減小；同樣由于水膠比低，混凝土體內的水分不足以充滿水泥等膠凝材料水化產物間的凝膠孔，因而混凝土的自干燥收縮隨水膠比的降低而增大，但干燥收縮與自干燥收縮之和通常與普通混凝土相差不多。一些人測定的這類混凝土試件的收縮值(包括上述兩種收縮值之和)比普通混凝土小，是因為自干燥收縮在混凝土開始硬化時就已經產生；而當試件成型后覆蓋良好時，干燥收縮要待拆模后放置在相對濕度較低(通常是60%)的地方失水時才開始的。

由于HSC與HPC的膠凝材料量較多，水泥水化放熱產生的溫升就較高，溫峰降溫時會產生明顯的溫度收縮和相應的溫度應力。但是，在低水膠比條件下，水泥的水化可能受水分不足的制約，因此當水膠比約為0.4時，溫峰值可能達到最大值；而水膠比很低時，大量水泥顆粒內芯不能水化，溫度收縮明顯減小了由于低水膠比和低滲透性，HSC與HPC的徐變通常會明顯減小。

由于收縮與徐變性能的變化，施工時必須十分注意加強養護，尤其是早期的濕養護。對于暴露面積大的平板，還比較易于實施；而對于梁、柱和壁板，則需要提前拆模養護(宜依據混凝土養護期的度時積，即成熟度與強度的試驗關系，來確定適宜的拆模時間)；前期養護以噴霧代替灑水為宜，以避免混凝土內外產生過大溫差造成的副作用。熱天連續噴霧會帶來操作困難，但在需要防止開裂以保證結構物耐久性的情況下，這樣做還是十分必要的。噴涂效果良好的養護劑是比較簡單易行的方法，但需在濕養護一定時間后方可進行。

[1]覃維祖.混凝土組分的復合與相容性[J].施工技術，1998,(5).

[2]崔慶紅,高性能混凝土配制及應用[J].交通世界(建養.機械)，2011(08).