探討高性能混凝土施工技術及其要點

吳強

（興業華騰混凝土有限公司 廣西興業 537814）

探討高性能混凝土施工技術及其要點

吳強

（興業華騰混凝土有限公司 廣西興業 537814）

近些年來，我國建筑行業迅猛發展，傳統的混凝土已無法滿足一些建筑物的要求，因此高性能混凝土受到越來越多的研究學者關注。然而，在建筑工程中，高性能混凝土施工技術有許多不足之處需要去完善，如果不能把這些問題解決好，將會對我國建筑行業的平穩發展帶來很大的阻礙。本文就高性能混凝土的特性、施工技術以及一些相關措施進行闡述。

高性能混凝土；特性；施工技術；措施

引言

混凝土是現代土木工程中不可或缺的建筑材料。然而，普通混凝土在耐腐蝕、大跨度、大體積等工程要求中并不能滿足工程需求。因此，人們開始研究具有高工作性、高體積穩定性、高耐久性的高性能混凝土。

作為一種新型混凝土，高性能混凝土的發展只經歷了短短的三十多年，不同的國家對高性能混凝土都有著不同的定義。1990年，美國國家標準與技術研究所和美國混凝土協會舉辦了首屆高性能混凝土的討論會，會上將高性能混凝土定義為：高性能混凝土是采用嚴格的施工工藝，使用優質的材料配置成的具有某些性能要求的勻質的混凝土。歐洲混凝土學會和國際預應力混凝土協會則將高性能混凝土定義為水膠比低于0.40的混凝土。1992年，法國的Malier.Y.A認為高性能混凝土具有高強度、高耐久性和良好的工作性等特點。1992年，日本岡村甫和小澤一雅指出，高性能混凝土應該具有高工作性、低溫升、低干縮率、抗滲性高等特點[1～2]。

1 高性能混凝土的特性

1.1 高性能混凝土的耐久性

高性能混凝土廣泛應用在跨海大橋、海底隧道、海上采油平臺、地下工程等工程中，因此，耐久性是高性能混凝土的首要設計要求。混凝土的耐久性是指混凝土抵抗環境中的水、氣體等侵蝕介質侵入其中造成破壞劣化的能力?；炷恋牧踊ㄗ匀涣踊腿藶榱踊瘍煞矫妗Ｗ匀涣踊傅氖腔炷猎谧匀粭l件下受到溫度變化、雨水沖刷、凍融循環、干濕交替等作用發生破壞使混凝土發生剝落或疏松等現象。人為劣化指的是在混凝土的生產和使用過程中存在不合理的操作使得混凝土產生破壞，耐久性下降的現象，如在道路混凝土中，超載產生過大的壓力使混凝土開裂，降低了混凝土的耐久性。

1.2 高性能混凝土的強度

20世紀末期，國內外多數學者認為，高性能混凝土必須具有高強度（C50以上）。但是，從現在來說，高強混凝土是高性能混凝土，但高性能混凝土并不一定是高強混凝土。如果要求高性能混凝土的強度必須大于C50，則會限制高性能混凝土的使用。例如在某些水工環境中或者大體積結構中，對混凝土等級要求不高（C30已能滿足設計要求），但對耐久性卻有很高的要求。因此，高性能混凝土應該是包含各種強度等級的混凝土[2]。另外，混凝土的強度等級越高，就需要更多的膠凝材料，水化產生的熱量越多，同時，由于混凝土導熱性差，水化產生的大量熱量不能及時散去，造成內部結構的溫度遠遠高于外部結構的溫度，容易產生溫度裂縫[3～6]。

1.3 高性能混凝土的體積穩定性

混凝土的體積穩定性是指混凝土在水化過程中具有較低的水化熱，在硬化過程中不會出現因收縮、溫升等造成的開裂?；炷恋捏w積穩定性直接影響其結構的受力性能，體積穩定性不好的混凝土，在體積發生變形的過程中將產生裂縫而對結構的安全產生不良影響?；炷恋捏w積穩定性分為三種：①化學減縮，即混凝土在水化凝結過程中發生的變形，這種化學減縮在硬化前不會對硬化的混凝土的性質造成影響，在硬化后則會形成孔隙而對混凝土的性質造成影響；②溫度變形，即混凝土在溫度作用下的體積變形，其大小與混凝土的熱膨脹系數有關。降低溫升、提高混凝土的抗拉強度、使用熱膨脹系數低的集料如石灰巖等則對減少混凝土的溫度變形和防止混凝土的開裂有利；③干燥收縮，即混凝土在停止養護后，在空氣中失去內部吸附水而發生的不可逆的收縮。水泥漿體的干縮則隨著相對濕度的降低而呈現增大的趨勢。

1.4 高性能混凝土的工作性

由于高性能混凝土多用于高層、大跨度、水下工程等特殊結構中，因此，要求高性能混凝土具有易于澆注搗實而不離析的工作性能，以便完成混凝土的澆注[7～8]。

2 建筑工程中高性能混凝土的施工技術

2.1 工程實例

某市的垃圾廠焚燒發電項目，在建設過程中需要采取澆孔樁工藝，對位于地下且有水的環境中的樁基進行澆注，采用強度為C35的自密實混凝土，混凝土的坍落度大于200mm，在澆注過程中，不需要對混凝土進行振搗。

2.2 高性能混凝土的運輸

一般情況下，攪拌車運輸適合長距離運輸混凝土。在運輸過程中，必須要確保混凝土不離析、不漏漿、不泌水以及保證坍落度在一個合理的區間，從攪拌站到工地，混凝土必須要保持均勻性以及良好的工作性能，坍落度必須滿足要求。

在混凝土的運輸過程中，必須合理安排混凝土的運載次數以及縮短運載時間，為了不影響混凝土的各項性能，必須要限定好從攪拌機卸出混凝土到混凝土澆筑完畢所用時間。如果外界環境特定，還需要對運輸設備進行隔熱保溫，以避免局部混凝土溫度受到季節環境的影響。

采用攪拌運輸車運送混凝土時，在運輸過程中讓運輸車攪拌罐轉速控制在2～4r/min；當攪拌運輸車到達施工現場時，再讓攪拌車的轉動速率提高，并且維持旋轉30～60s后再將混凝土拌合物卸入泵車受料斗或混凝土料斗中。

當采用混凝土泵輸送混凝土時，需要依據工程情況、最大泵送距離、最大輸出量等對泵的型號進行選定。泵送能力強的大型泵送設備優先選用，這樣可以使泵送混凝土的坍落度損失減小。

2.3 高性能混凝土的振搗

在混凝土的澆注環節，為保證工程的質量，應對其進行振搗處理，這是增加混凝土密實性的關鍵操作。對傳統的施工工藝而言，主要使用平板振動器或插入式振動器進行振搗，該儀器通過機械振動過程產生的振動波，使得新拌混凝土鋪滿預制的模板。在振動的過程中，混凝土實現二次均勻攪拌，將混凝土中的氣體排放出去，減少混凝土中的孔隙，改善混凝土的結構，提高混凝土的密實性。

機械振動的頻率范圍一般為5000～12000次/min，在此范圍內所能引起起泡開裂的直徑為0.07～0.9mm，而直徑更小的氣泡仍舊殘留在混凝土結構之中。但是經過專家的研究發現，影響混凝土穩定性和耐久性的氣泡直徑要比其小得多，通?？蛇_到0.01mm。當今的機械振動根本達不到工程技術的要求，為消除小型氣泡對混凝土耐久性的影響，必須采用先進的振動頻率更高的振動設備——超聲波振動器或高頻振動器。

當采用不當的振搗方式振搗而使混凝土發生分層、離析、表面浮漿、麻面等質量問題時，應對混凝土進行多次振搗或多次搓壓表面處理，能有效防止表層裂紋，從而保證混凝土的耐久性[9]。

3 高性能混凝土施工過程中的主要技術控制措施

3.1 適宜的機械振動

在混凝土施工過程中，應當輔以用適宜的機械振動，這樣可以改善混凝土的流動性，使混凝土處于更均勻的一個狀態，有利于排出混凝土內部的氣體，減少混凝土的孔隙，改善混凝土的結構。振搗的時間要依據高性能混凝土的特點作出適當的調整，振搗時間過長容易造成混凝土離析分層，產生不利影響。

3.2 高性能混凝土的養護

高性能混凝土水膠比小，早期養護十分重要。在養護時，必須對高性能混凝土進行保溫和保濕。高性能混凝土中的膠凝材料在水化過程中會產生大量的熱，如果混凝土的體積過大，內部的熱量來不及散去，混凝土內外部就會產生較大溫度差，產生裂縫，因此，新澆筑的大體積混凝土應保證適當的溫度。在高性能混凝土水化硬化的過程中應保證充足的水份，盡量保證環境的濕度大于90%，可采取如薄膜保濕、表面噴灑養護劑等有效措施防止混凝土水分的蒸發。混凝土初凝后且未達到規定的強度值之前，嚴禁在混凝土表面進行行走踐踏。

3.3 意外情況的處理

在混凝土澆筑前應該及時了解天氣信息，盡量利用晴好天氣進行施工，避開雨雪天氣施工。澆筑混凝土時遇到下雨，立即用塑料布遮蓋，以防雨水對新澆注的混凝土沖刷，造成混凝土中的水泥漿體流失；防止下雨造成增加混凝土中的水分，改變了混凝土的水灰比，降低混凝土的強度?；炷翝仓?，未達到初凝時，如遇下雨也應及時用塑料布遮蓋，防止雨淋[1]。

4 結語

高性能混凝土的出現是現代混凝土技術的革新，廣泛應用在跨海大橋、海底隧道、海上采油平臺、地下工程等工程中。該技術提高了工程技術含量，加快了施工進度，延長了建筑物的壽命，為人們提供了高質量的建筑。廣大水泥混凝土科技工作者也在實踐中不斷摸索，促進高性能混凝土的發展，以進一步發揮高性能混凝土的優點。高性能混凝土必將在建筑施工中發揮更大的價值。

[1]高華東，曹 晨.高性能混凝土施工技術[J].北京工業大學學報，2010，36（10）：1370～1375.

[2]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[3]仲朝明，孫躍生，邵正明，等.C60自密實大體積混凝土配合比設計及裂縫控制[J].混凝土，2009（4）：14～16.

[4]高芳勝，尤立峰.高強大體積混凝土的配制與應用[J].混凝土，2010（10）：99～101.

[5]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].中國建筑工業出版社，1997.

[6]Ariyawardena N，Ghali A，Elbadry M.Experimental Study on Thermal Cracking in Reinforced Concrete Members[J].Aci Structural Journal，1997，94（4）：432～441.

[7]洪雷.混凝土性能及新型混凝土技術［M］.大連：大連理工大學出版社，2005：15～53.

[8]蔣銀嵐，胡智偉.高強及高性能混凝土的特征和研究現狀[J].山西建筑，2010，36（24）：183～185.

[9]邵寶峰.道路橋梁施工中高性能混凝土的應用探討[J].科技與企業，2014（3）：157.

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