預應力高性能抗凍混凝土配合比設計及質量把控

張 智

（陽泉煤業集團吉成建設工程檢測有限責任公司，山西 陽泉 045000）

城市化的發展促進了許多其他項目的建設和發展。然而，原有的混凝土材料已不能適應現代的工程施工發展的需要。所以預應力高性能抗凍混凝土出現了。到目前為止，預應力高性能抗凍混凝土的確切定義尚未完全形成。這是一種相對較新的高性能混凝土，利用常規材料的特性和混凝土結構的力學合理性來配置混凝土。

1 混凝土原材料

優質的原材料是混凝土各項指標能否滿足要求的關鍵性因素，因此原材料的選取工作也是配合比設計的重要環節。

1.1 水泥

水泥的品種、強度等級直接影響預應力高性能抗凍混凝土的強度及抗凍性能，根據T 形梁所處環境的具體條件及施工工藝，優先選用早強型普通硅酸鹽水泥。本工程選用冀東牌P·O42.5R 水泥，其物理性能檢測結果見表1。

表1 水泥物理性能檢測結果

1.2 粗集料

嚴寒地區、經常處于潮濕或干濕交替作用狀態下的混凝土，應注意優選粗集料。風化嚴重、堅固性差的粗集料會影響混凝土的抗凍性能。凍結破壞的程度和范圍取決于石料的密度，密度高并且開口孔隙小的石料，混凝土抗凍性能好。綜合比選后，選用撫寧石灰巖碎石，其性能檢測結果見表2。

表2 石灰巖碎石檢測結果

1.3 細集料

抗凍混凝土應使用級配良好、質地堅硬、潔凈的中粗砂，本工程選用綏中產河砂，其性能檢測結果見表3。

2 摻加不同摻合料及外加劑混凝土的微觀結構

掃描電鏡的原理是利用聚焦非常細的高能電子束在樣品上掃描，通過對這些信息的接收、放大和顯示成像，對樣品表面形貌進行觀察和分析。本次試驗主要通過擴大電鏡掃描倍數，使樣品水化物形態觀測得更清晰，對比觀察不同成分混凝土水化生成物的形態。

表3 河砂檢測結果

2.1 摻入引氣劑

引氣劑可以改變混凝土內部的孔隙結構，使混凝土的抗滲性、抗凍性顯著提高。摻引氣劑后混凝土的內部結構會發生大的變化，引氣劑加入后混凝土中引入大量的氣泡，減小了水泥漿體的有效面積，削弱水泥與集料間的黏結強度，雖然造成混凝土抗壓強度的降低，但是這些封閉的微小氣泡在混凝土中均勻分布，可改善混凝土的耐久性能，顯著提高混凝土的抗凍性能。

2.2 摻入聚羧酸減水劑

減水劑可以降低膠凝材料用量，減少混凝土用水量，從而提高混凝土的密實性，有利于耐久性的提高混凝土水化物晶體顆粒明顯變小，說明加入聚羧酸減水劑后水泥顆粒分散更加均勻，水化作用更加充分。

2.3 同時摻入礦粉、引氣劑及聚羧酸減水劑

優質的摻合料摻入混凝土中一般具有微集料效應、火山灰效應、界面效應等，主要取決于礦物摻合料的物理形態和化學組成等特征。復合膠凝材料在水化過程中不同粒徑的膠凝材料顆粒互相填充，減少了顆粒間的空隙，進一步減少復合膠凝材料體系凝結硬化后的總孔隙率。同時，水化過程互相激發產生強度互補效應，促進水泥熟料中的硅酸鹽水化，改善混凝土的結構，提高水泥石與集料界面黏結強度，改善了水泥石漿體結構，提高混凝土密實性，從而提高混凝土的抗凍性能。水化產物中存在規則的方形板狀晶體，尺寸大的居多。礦渣粉含有較多的CaO，經水淬后的粒化高爐礦渣大部分為非晶體，具有玻璃質結構，其蘊藏有很高的結晶性能量，具有很好的活性。

2.4 同時摻入礦粉、硅灰、引氣劑及聚羧酸減水劑

硅灰顆粒非常微小，平均粒徑0.1μm 左右，僅是水泥顆粒平均直徑的1100。硅灰比表面積介于1.5 萬～2.5 萬m2/kg，其主要化學成分為非晶態的無定形SiO2，一般占90%以上。高細度的無定形SiO2具有較高的火山灰活性，即在水泥水化產物Ca (OH)2的堿性激發下，SiO2能迅速與Ca (OH)2反應，生成C-S-H 凝膠，提高混凝土強度并改善混凝土性能。

3 預應力高性能抗凍混凝土施工質量控制措施

3.1 實行計劃性施工控制

質量的控制對預應力高性能抗凍混凝土來說很重要，其檢驗的過程有三個階段，各個過程都要進行相應的檢查；對于預應力高性能抗凍混凝土的質量檢查，因為檢查過程是間歇進行的，該頻率和剩余組分的差異會導致在不同階段對混凝土的質量評價有很大的隨意性，最終導致預應力高性能抗凍混凝土在整個工程質量控制中失去了科學性和可靠性。為解決這一現象的發生，預應力高性能抗凍混凝土在正式的施工前，建設單位應及時聯系和組織監理單位、施工單位，合理且有效的制定混凝土施工方案并且監督工程建設的全過程，以保證實現預應力高性能抗凍混凝土的科學性跟可靠性。

3.2 高強預應力高性能抗凍混凝土的澆筑

在高強度預應力高性能抗凍混凝土的模腔澆注過程中，由于其粘度大，不易流動，漿體大，澆注時不易填充模腔。因此，在澆注過程中，必須有效地延長振動時間，控制速度，有效地控制拉深過程中的振動質量。在施工過程中，指定特殊人員使用高頻振動器進行夯擊，有效地控制漏水的發生。對于高強度預應力高性能抗凍混凝土，一般情況下不會出現泌水現象，這主要是因為其水灰比小。混凝土澆注時強度高、性能好，澆注時間較長，混凝土最終凝固后應立即進行養護，模板上可掛兩層棉被。模板拆除后，需要對固化液進行噴涂。在凝析土中，實時監測混凝土內外溫度，采取必要的預防措施。在振動過程中，當振型不合適時，會導致混凝土表面上浮，分層的離析和表面開裂導致不均勻沉降裂紋。預應力高性能抗凍混凝土具有較高的粘度。為了提高混凝土的密度，需要振動，但不需要加強振動，避免裂縫產生不均勻沉降、不要產生滲漏振動。同時，在混凝土澆筑過程中應嚴格控制澆筑的速度和工藝，避免產生塑性沉降引發質量問題。混凝土澆筑后12h 將再生混凝土的強度將增加兩倍，強度將提高在5～20%。對于混凝土澆筑來說，應避免在高溫度和高風速下進行，避免對混凝土帶來的負面影響。

4 結語

總之，預應力高性能抗凍混凝土它不同于普通的混凝土，它需要滿足特定環境下的以耐久性為核心的許多特殊指標。因此，必須嚴格控制原材料的選擇、配合比設計、計量、混合運輸、振動、維護、溫度測量和試驗。只有這樣，才能提高和改善預應力高性能抗凍混凝土的性能，使其在工程領域中得到進一步的應用。