高強度混凝土的應用研究

周在波

摘 要：混凝土是當今世界上使用量最大，應用面最廣的建筑材料之一，提高混凝土的性能自然成了混凝土技術發展的主要方向之一。本文主要介紹了高強度混凝土的概述，優點，并且系統闡述了高強度混凝土在國內外的應用與發展情況。

關鍵詞：高強度混凝土，概述，優點，應用與發展

近年來，隨著世界上城市迅速的經濟發展和城市土地面積的減少，城市中的高層建筑越來越多，高強度混凝土以其抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低等優良性能，在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用。

1 高強度混凝土概述

根據CECS104：99《高強混凝土結構技術規程》1.0.2條明確規定：“高強混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細礦渣硅灰等礦物摻合料以常規工藝配制的C50～C80級混凝土。”在20世紀50年代，高強混凝土的強度是35MPa，60年代是40～50MPa，70年代到今天一直把大于60MPa作為高強混凝土的強度標準。目前強度在100MPa以上的高強混凝土，已經有了不少應用實例，甚至已經有了200～800MPa的超高強混凝土（RPC），其中200MPa的超高強混凝土已經有了運用。

2 高強度混凝土的優勢特點

與傳統混凝土相比高強度混凝土的最大特點是抗壓強度高，一般為普通強度混疑土的4～6倍，在一般情況下，混凝土強度等級從C30提高到C60，對受壓構件可節省混凝土30-40%；受彎構可節省混凝土10-20%。同等條件下，混凝土強度越高，其結構構件的尺寸、體積會相對減少，結構自重減輕，混凝土用量也將成比例減少。結構斷面的減少，不但使建筑物在觀感上給人以舒適的感覺，而且可增加建筑物的實際使用面積，經濟效益非常明顯。高強混凝土變形小，構件的剛度得以提高，可以大大改善了建筑物的變形性能。除此之外，高強混凝土更加致密大大增加了抗凍性、抗滲性、耐腐蝕能力和抗沖擊能力。在預應力鋼筋混凝土構件中，高強混凝土由于剛度大變形小，可以施加更大的預應力更早的施加預應力以及減少因徐變而造成的預應力損失。

3 高強度混凝土的配置

高強度混凝土所用的原材料包括混凝土五大基本要素——水、水泥、砂石集料、優質摻合料及其高效減水劑等等。

1.水泥

優先選用42.5或較高強度等級的硅酸鹽水泥。如果具備優質的礦物摻合料和高效減水劑（減水效果超過25%）也可選擇42.5普通硅酸鹽水泥。

2.砂石集料

決定因素包括顆粒形狀，粒徑分布，骨料顆粒的力學性能，骨料與漿體之間可能影響黏結的化學性能。礦石集料對于粗集料來說，在水灰比相同時，表觀密度大的粗集料混凝土強度高，吸水率低的粗集料混凝土強度高。粗集料是和包裹它的水泥砂漿共同受力的，如何減小混凝土孔隙率使它達到更加密實的狀態才是決定混凝土強度的最關鍵因素。這里的孔隙包括集料之間的，集料與水泥漿之間的和水泥漿內部的。

*細骨料：細度模量為2.7------3.0的砂能夠達到最佳工作性能和抗壓強度，細骨料中應盡量減少云母和泥土的含量。（細骨料主要對后期強度有影響）

*粗骨料：宜采用較小粒徑的粗骨料，干凈、粗糙等徑、有棱角、避免平或長的顆粒。

3.礦物外加劑（摻合料）

利用礦物外加劑與高效減水劑內超迭效應來制備高強度混凝土是它與傳統高強度混凝土的基本區別，在礦物外加劑取代部分水泥的前提下，水泥與高效減水劑的相容性得到改善，高效減水劑含堿所造成的副作用可能轉化為有利的堿激發作用，帶來正效應，當然也引發施工配料過程復雜化的問題，這可以通過專用的復合外加劑或混合水泥來解決。如果外加劑選擇合適的話，還可以降低混凝土內孔隙率，提高混凝土密實度，增加混凝土強度。常見的外加劑有硅灰、粉媒灰和粒化高爐礦渣等。

*粒化高爐礦渣：浮于鐵水表面的熔渣，排出時遇水急冷形成。

可降低標準稠度用水量，減少水化熱，提高抗滲性、抗凍性及其抗硫酸鹽性能并能抑制堿骨料的反應。

*粉煤灰：又叫飛灰，是一種顆粒極細，以致能在空氣中流動并被除塵設備收集得到的粉狀物質。

改善新拌混凝土的工作性、降低混凝土的水化熱、提高混凝土抗硫酸鹽性能、提高混凝土抗滲性、抑制堿骨料反應。

*硅灰：主要是生產硅和硅鈣制材料產生的副產品。

改善粘聚性和保水性，提供混凝土的強度，改善混凝土的孔結構，提高抗滲性、抗凍性、抗腐蝕能力，制堿骨料的反應。

4.高效減水劑：高效減水劑是配制高強度混凝土所必不可少的一種外加劑。配制高強度混凝土應選用非引氣高效減水劑，使坍落度損失速度減慢，這是高強混凝土制備中的一個特殊性質。應用最多的是聚羧酸。

聚羧酸摻量低，減水率高，拌合物流動性好，坍落度損失抵，混凝土收縮低，體積穩定性好，不使用甲醛對環境無污染。

5.配合比設計

首先，配置混凝土時水泥用量一般為400～450kg/m?，80MPa的混凝土可為500kg/m?，更高強度時不能超過550kg/m?。應該通過外加礦物混合料來控制和降低水泥用量。高強混凝土必須采用優質水泥。水膠比控制在0.25～0.35之間。單位用水量一般在165------195kg/m?之間，不同粗骨料最大粒徑和坍落度要求不同。

4 高強度混凝土的應用

1、國外高層建筑

1989年建于美國芝加哥的311SouthWackerTower是又一棟著名的用高強混凝土建造的高層建筑，其底部13層柱的混凝土設計強度相當于C95，樓板也用C60～C70的高強混凝土。

2、國內高層建筑

國內高強高性能混凝土在高層建筑中的應用，遼寧省走在前面。從1988年建成我國第一棟采用高強混凝土的房屋建筑———遼寧省工業技術發展交流館（底部12層柱用C60高強混凝土）以后的短短四五年內，遼寧省在高層建筑中應用高強混凝土的就已超過100棟。1990年廣州國際大廈在其200m高的屋頂直升飛機坪中采用C60的泵送混凝土。北京城建集團混凝土公司也于1995年在北京靜安中心大廈的底下3層柱中采用了C80的商品混凝土。

5 高強混凝土的展望

高強混凝土以其較高的強度，能夠減少建筑物的橫斷面積，增加建筑的使用空間，同時它的致密性能增加建筑抗侵蝕能力。由此可見，高強混凝土在最近幾年內不管是在國內還是在國外都將得到廣泛應用。

參考文獻

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