高性能混凝土技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用

摘要：介紹了高性能混凝土的優(yōu)越性能，從低水灰比、坍落度、流動(dòng)性等方面闡述了高性能混凝土施工中遇到的一些問題，并提出相應(yīng)的措施分析了高性能混凝土對材料的要求，以推廣高性能混凝土的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高性能 混凝土 坍落度

混凝土科學(xué)書和工程材料研究范疇屬于應(yīng)用科學(xué)，其目的是追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化，混凝土具有良好的耐久性，較低的成本和能耗，較強(qiáng)的適應(yīng)性以及豐富的原材料，能夠消化很多工業(yè)廢渣，上述優(yōu)點(diǎn)使其成為一種用量最多且應(yīng)用廣泛的建材。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界水泥年產(chǎn)量高于15億t，折合成混凝土最少為45億m3，我國就用了15億m3。

目前，大跨度橋梁、海底隧道和高層建筑快速發(fā)展，工程建設(shè)往往不再局限于普通混凝土之上，發(fā)展工作性更佳、性能和耐久性更好、強(qiáng)度更高的混凝土是大勢所趨。這里的高強(qiáng)度混凝土指的是標(biāo)號超過C60（混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fc=27.5MPa）的混凝土，且采用強(qiáng)度在42.5級以上、骨料級配優(yōu)良的水泥，并和較低水灰比在強(qiáng)烈振搗密實(shí)作用下制取的混凝土。

高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)性、強(qiáng)度、工作性和耐久性等都較高，這是其區(qū)別于普通混凝土的特點(diǎn)。

1 高性能混凝土的特點(diǎn)

1.1 混凝土的耐久性

因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土的耐久性（包括混凝土穩(wěn)定性、抗?jié)B透性、抗凍性、抗化學(xué)侵蝕性、抗碳化性）比一般的混凝土較高，在任何嚴(yán)酷環(huán)境中使用的大體積混凝土結(jié)構(gòu)如搞成建筑、海底隧道和跨海大橋等，采用高性能混凝土能夠延長工程使用壽命，同時(shí)取得的經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^。

1.2 混凝土的強(qiáng)度

高強(qiáng)度混凝土具有較大的強(qiáng)度，但不會(huì)出現(xiàn)過大的變形，這就提高了構(gòu)件的剛度，而且在很大成度上使建筑物的變形性能得到改善。

1.3 混凝土的成本

在成本方面，即使高強(qiáng)混凝土略高于一般的混凝土，但因?yàn)槠浣孛娉叽缱冃×?，結(jié)構(gòu)自重也減輕了，則鋼筋用量及地基負(fù)荷也相應(yīng)的減少了，在一些自重占荷載的大部分的建筑中，這一點(diǎn)意義重大。

混凝土強(qiáng)度等級由C30提升至C60，對受彎構(gòu)件能夠減少10%—20%的混凝土，受壓構(gòu)件能夠減少30%—40%的混凝土用量，這樣減少了很多建材及施工成本，若年產(chǎn)15億m3混凝土中運(yùn)用高性能混凝土的比例為20%，以商品混凝土350元/m3均價(jià)來計(jì)算，能夠減少210億元的資金投入，但取得的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀；此外，減小了梁柱截面，也使建筑上肥梁胖柱的不美觀的問題得到解決，擴(kuò)大了使用面積及有效空間，從而間接的也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

在建設(shè)環(huán)節(jié)，混凝土用量減少了，相應(yīng)的也能降低水、煤、砂、礦石和土地等的能耗，也就減少了排放的廢渣、有害氣體，同時(shí)也能降低使用環(huán)節(jié)養(yǎng)護(hù)維修的費(fèi)用，促進(jìn)能源節(jié)約，從而獲得很好的社會(huì)效益。

高性能混凝土以其良好的耐久性為重要技術(shù)指標(biāo)，并因其自身的特性被廣泛應(yīng)用于很多重要工程中，同時(shí)也在海上平臺、大跨度橋梁和高層建筑等施工中彰顯出其獨(dú)特的優(yōu)越性。在工程安全使用期、經(jīng)濟(jì)合理性、環(huán)境條件的適應(yīng)性等方面帶來的效益比較顯著，而且受到了廣泛的關(guān)注。

2 高性能混凝土的發(fā)展過程中，在材料、施工上存在很多問題

2.1 低水灰比，大坍落度

一般而言，高性能混凝土要求的水灰比較低，水灰比往往都在0.4以下，但是因?yàn)榛炷猎谒冶容^低的狀態(tài)下，坍落度不夠，不利于搗實(shí)及成型，不能應(yīng)用于現(xiàn)澆混凝土上。

所以，高性能混凝土拌合物的工作性是確保混凝土現(xiàn)澆質(zhì)量的重中之重，要求其具備大于180mm的坍落度，若在免振時(shí)，坍落度應(yīng)該不小于250mm，且該拌合物的體積必須穩(wěn)定，不出現(xiàn)泌水和離析等問題。

2.2 坍落度損失問題

將超塑化劑摻入高性能混凝土中，可大幅度提升其坍落度的流動(dòng)度，坍落度從初始的5cm提升至20cm，但這種較大的坍落度只能維持十幾分鐘，此后坍落度逐漸下降到1h左右就有降低至初始坍落度的可能，只有在工地上利用該超塑化劑攪拌并制成流動(dòng)混凝土，否則會(huì)由于坍落度不夠而不利于工程施工，也會(huì)對工程質(zhì)量帶來影響。但現(xiàn)代城市的混凝土施工使用的混凝土往往是商品混凝土，運(yùn)輸時(shí)間較長。在運(yùn)送途中，時(shí)間越長，混凝土的坍落度就越小，就越不利于高強(qiáng)混凝土的施工。

2.3 混凝土足夠的流動(dòng)性問題

水灰比較小，但流動(dòng)性大是高性能混凝土的特性，為確?；炷恋牧鲃?dòng)性滿足要求，就應(yīng)該適當(dāng)加大膠凝材料的總用量，但混凝土的彈性模量往往會(huì)隨著漿集比的不斷變大而降低，同時(shí)會(huì)在一定程度上增加混凝土的收縮。對耐久性進(jìn)行分析，漿體濃度、數(shù)量一定要滿足要求，才可確?；炷辆哂辛己玫哪途眯?。若膠凝材料用料過小，混凝土就容易出現(xiàn)分層和離析等現(xiàn)象，混凝土硬化后，短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很多薄弱界面，從而降低了混凝土抵抗腐蝕性介質(zhì)侵蝕的能力。所以，若膠凝材料總用量不夠，就不利于混凝土形成良好的耐久性。這就要求必須處理好混凝土流動(dòng)性問題，以確?；炷辆邆淞己玫哪途眯约翱杀眯?。

3 從原材料方面分析高性能混凝土的要求

高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度、工作性及耐久性，若條件允許也能制取，在土木工程建設(shè)中，混凝土的優(yōu)越性決定了其被廣泛應(yīng)用，同時(shí)創(chuàng)造的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也非常可觀。在原材料上，一般的混凝土與高性能混凝土大致相同，礦物細(xì)摻料、外加劑都必不可少。但是因?yàn)楦咝阅艿呐浔燃耙螅牧现械哪承┮蛩夭粫?huì)明顯影響到普通混凝土的性能，但可能會(huì)明顯影響到高性能混凝土，以下是從原材料方面分析的高性能混凝土的要求：

3.1 水泥

高性能混凝土要求的水灰比小，若要在施工時(shí)保持良好的工作性，就用加大水泥用量，但為使混凝土收縮減小，減緩內(nèi)部升溫，水泥用量不宜過多。

為確保混凝土的彈性模量達(dá)標(biāo)，維持體積的穩(wěn)定性，也不宜采用過多的膠凝材料，所以用于高性能混凝土的水泥的流動(dòng)性能比強(qiáng)度更重要。高性能混凝土采用具有較高的強(qiáng)度且流動(dòng)性較好的水泥，同時(shí)能和當(dāng)前采用的高效減水劑相容。

3.2 粗骨料混凝土

使用金屬礦石粗骨料制取的高性能混凝土具備了很好的延性及耐久性，以及較高的強(qiáng)度。若混凝土的強(qiáng)度等級是C60，其粗骨料最好采用31.5mm以下的最大粒徑；若混凝土強(qiáng)度超過C60，則其粗骨料的最大粒徑最好在25mm以下。

3.3 礦物細(xì)摻料（如磨細(xì)礦渣、粉煤灰和硅灰等）

配置混凝土的過程中摻加大量的礦物細(xì)摻料，能夠減少溫升，使工作性得到改善，增進(jìn)后期強(qiáng)度，還能使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以改善，提升抗腐蝕能力，從而使混凝土具備良好的耐久性。

其中，在火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥中摻入了20%—50%的火山灰質(zhì)材料，在礦渣硅酸鹽水泥中摻入了20%—70%的礦渣，粉煤灰硅酸鹽水泥中摻入了20%—40%的粉煤灰。水泥和礦物摻合料的總量最好在600kg/m3以下。

3.4 外加劑

指的是無需取代水泥而外摻低于5%的化合物。

其目的是使新拌制的混凝土及硬化混凝土的性能得到改善。高性能混凝土中一般會(huì)摻加引氣劑、緩凝劑和減水劑等外加劑。外加劑的摻量都很少，若摻入外加劑，為均勻拌合，攪拌時(shí)間需要適當(dāng)延長。

高性能混凝土配置在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)往往比較方便，但若要在施工的全過程都要求混凝土保持穩(wěn)定的質(zhì)量就不太容易，所以在施工時(shí)一定要注重施工條件及出現(xiàn)各種狀況，同時(shí)按照具體的變化情況對工藝參數(shù)及配合比做出調(diào)整。建議在施工過程中運(yùn)用高效減水劑后摻法，因?yàn)楦咝p水劑能夠和水泥發(fā)生反應(yīng)，最后摻入石子能充分拌合水泥與高效減水劑，從而使高效減水劑發(fā)揮應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

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