高強度高性能水泥混凝土的性能優勢及施工控制

摘 要:高強度高性能水泥混凝土的出現，為建筑工程施工拓寬了新路子，也為建材科研人員提出了新課題。高強度高性能水泥混凝土強度高，穩定性好，具有良好的流變性，能自流密實，但由于自身的局限性，其配合比及添加劑往往不能滿足不同特點的建筑工程的需要，相關的生產企業，其固定的配比雖能滿足大多數的需求，對有特殊要求的施工項目，則需要有更加科學合理的配比方案。針對于此，列舉出幾種相對有代表意義的施工要求和施工環境，對此加以分析。

關鍵詞:高強度高性能水泥混凝土 性能優勢 施工控制

中圖分類號:TU528 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0037-01

本世紀初，人們發現了一種新的混凝土的生產及使用方法。自從混凝土獲得大量的應用后，它的配比及使用材料被人們廣泛的認識和接受。高水灰比的普通強度混凝土，其施工工藝和性能標準都是以傳統混凝土作為基礎發展起來的。高強度高性能水泥混凝土仍以傳統的砂石作為骨料，但水泥用量大為減少，其中原材料成分和配比增加了，拌料的的流變性能和硬化后的強度等性能發生了極大改變。盡管其優點很多，但若不了解其性能，施工控制不善，也就發揮不了它的長處，甚至留下工程隱患，造成不良后果。

1 高強度高性能水泥混凝土的主要特點

混凝土在被使用時以其堅固耐用受到普遍歡迎，但在惡劣的環境氣候中，混凝土表面及內部鋼筋仍會有毀損、銹蝕產生。資料統計:在我國南方潮濕環境下，95%的構件鋼筋有銹蝕，有50%的混凝土碳化強度已到達鋼筋表面。因此，人們希望能更好的改善提高混凝土的強度及性能。要延長混凝土的使用壽命，僅僅提高強度是不夠的，因此，提高混凝土的性能，尤其是特殊環境下對混凝土的性能要求是我們未來的發展目標也是目前急需解決的難題。在提出混凝土的性能優勢之前，首先對它的缺陷加以介紹:

(1)如果盡可能提高強度，會導致脆性增加。脆性增加會直接影響到構件的延性，主要承受壓力的構件延性更會受到嚴重削弱。

(2)摻入硅灰量大的高強混凝土，后期強度增長。因為其石灰量小內部濕度低，繼續水化困難。

(3)由于高強混凝土自收縮大，因而變形性能也隨強度等級的提高而變得嚴重，這就引起了工程技術專家改善高強混凝土性能的研究。

2 高強度高性能水泥混凝土的生產施工及質量控制

高性能混凝土的第一特性是耐久性，因此混凝土必須有高的密實度和體積穩定性。因而其組分較普通混凝土復雜，獲得它的技術途徑也多種多樣。不過在制造高性能混凝土是，這些技術措施往往配合使用。

優良性能的高性能混凝土的配置方法:

(1)降低用水量減小混凝土內部空隙，改善水泥和礦物摻和料的顆粒組成使其具有優良的級配，從而增加混凝土的密實程度。

(2)通過降低水灰比，以及加入礦物摻和料后的水化作用與火山灰作用使水泥漿體與粗骨料之間的結構得到加強，多數礦物料還有抑制有害物質的作用。

(3)通過降低水泥用量，降低了成本，必要時加入膨脹劑可以防止水泥在硬結過程中因收縮造成的裂縫。

(4)利用非水泥的材料如纖維等增加凝結力。

現代的高強度高性能混凝土是經過改善的，因而具備高強度以外的優良性能，主要是優異的耐久性。經過專家的驗證證明，我國的高強度高性能混凝土是以耐久性為基礎，能夠滿足工業化預拌生產，機械化施工的混凝土，在性能上按混凝土齡期發展階段而有下面一些特點:

(1)新拌混凝土有良好流變學特性------不泌水、不離析甚至能達到自流密實。

(2)硬化過程中水熱化低、體積穩定、無裂縫或少裂縫。

(3)硬化后結構密實，抗滲性優良，滲透系數優良可比普通混凝土低1～2個數量級，抗滲性將是評估其耐久性的一個重主要綜合指標。

由于高強高性能需摻入高性能添加劑，對所要求的添加劑必須具備下面幾個突出的性能:

(1)減水劑對水泥顆粒的分散性要好，對混凝土減水率要高，至少對普通混凝土的減水率要在20%以上。

(2)對水泥分散性和流動性隨時間的變化小，在混凝土中表現的塌落度損失小。

(3)有一定的引氣量但不過大，不致影響混凝土最終強度。

(4)含堿量盡可能小，不含大量氯離子，能顯著改善硬化混凝土的耐久性。

(5)成本適中，添加量低，便于推廣應用。

高性能混凝土的強度主要通過不同用水量以及選擇不同礦物摻和料的品種與用量進行調節，在可能的條件下，宜盡量采用復合摻料，即同時使用兩種或兩種以上的礦物摻和料，C100或更高等級的混凝土可以以摻硅灰為主;C80～C90級的混凝土可以摻超細礦渣為主;C60～C70級混凝土可以摻優質粉煤灰為主;C30～C40級高性能混凝土不屬于高強混凝土之列。在低水膠比的前提下，可以采取摻大量粉煤灰(礦渣)的技術途徑，同時使用引氣劑替代部分價格昂貴的高效減水劑。

高強高性能混凝土的生產施工要求有嚴格的質量控制與管理措施，它適合工廠預拌生產、泵送施工、依靠小型工地的現場攪拌難以保證質量要求。雖然高性能的混凝土坍落度很大，但粘度較高，一般工地的自落式攪拌機不但較難拌勻而且效率很低，如用人工輸送，操作上很困難。高性能混凝土用料比較挑剔，尤其用水量非常嚴格，原材料和用水量的稍許變動對于傳統的混凝土也有影響，但對高性能混凝土來說卻有可能造成非常嚴重的后果。因此對砂石堆放場地、稱量、裝置等方面有較高的要求，一般小型工地往往缺乏這些條件。

除了用水量要嚴格控制以外，高性能混凝土生產施工和質量檢驗中值得注意的問題是:

(1)拌和物的坍落度損失及環境溫度對坍落度損失的影響。

(2)養護方法;高性能混凝土基本上不泌水，澆注后必須立即采取措施防止蒸發水分造成表面干裂。一些工地習慣于將澆注后的混凝土擱置幾小時后才覆蓋養護，這對高強高性能混凝土來說是不允許的，應立即噴刷表面化學養護劑或覆蓋薄膜塑料。

(3)高強高性能混凝土的測定:同一批混凝土標準試件在不同的試驗機上測得的強度有一定的差異，強度越高，差異越大。因此測試強度本身也要作為質量控制的一個部分。

3 高強高性能混凝土的推廣

推廣高強高性能混凝對社會和業主都具有經濟價值，但設計和施工單位在推廣初期往往要擔負著較大的風險，甚至會因混凝土的用量下降而降低收入，因此，在新材料使用初期，需要政策和價格兩方面的扶植。此外，對推廣高強高性能混凝土必須有與之相應的施工設計規程并制定有關原材料的標準及其性能的測試方法。最后，生產高強高性能混凝土的原材料(碳酸鹽水泥、高效減水劑、復合礦物摻和料)也要同步發展起來。

總之，高強高性能混凝土是混凝土技術進步的產物，可以提高許多基礎建設的耐久性并減少投資。我國從70年代就開始研究開發，80年代將高強高性能混凝土應用于建筑當中，效果良好。但是它的生產需要有高素質的操作人員、較完善的生產施工設備和高水平的質量管理與控制，因此，人們致力于完善這種新型材料，使之成為21世紀建筑施工材料中的一顆新星。