淺談高性能C50混凝土的配制及應用

冀有明

摘要：客運專線預應力箱梁結構所用的高性能混凝土其技術性能必須滿足抗裂性、抗凍性、抗滲性等各種耐久性要求，同時應具有較好工作性、力學性能、體積穩定性以及經濟合理性同時應具有較好工作性、力學性能、體積穩定性以及經濟合理性。本文結合京石客運專線滹沱河制梁場箱梁用C50混凝土配合比的設計及施工特點進行研究，進一步驗證高性能混凝土的相關性能，并總結高性能混凝土施工環節的注意事項，為高性能混凝土的應用提供更佳方案。

Abstract： The technical performance of high-performance concrete used in prestressed box girder structures for passenger dedicated lines must meet various durability requirements such as crack resistance， frost resistance， and impermeability， and it must also have good workability， mechanical properties， and stable volume. And economic rationality should have good workability， mechanical properties， volume stability and economic rationality. This paper combines the design and construction characteristics of C50 concrete for the box girder of the Hutuohe beam field on the Beijing-Shijiazhuang Passenger Dedicated Line to further verify the relevant performance of high-performance concrete， and summarizes the considerations of the high-performance concrete construction link， which provides better solutions for the application of? high-performance concrete.

關鍵詞：高性能混凝土;耐久性;注意事項

Key words： high-performance concrete;durability;precautions

中圖分類號：TU528.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0171-02

1? 試驗原材料

①水泥根據性能需要，宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。②粉煤灰的主要成分為直徑非常細小的實心或中空玻璃珠，或者含有少量的莫來石、石英等結晶，是鋼廠或者熱力發電廠排出的煙灰等。③礦渣粉是由煉鐵高爐排出的熔融態礦渣經水淬（粒化）后再進行干燥、磨細加工而得到的超細粉末。④集料是混凝土的主要組成材料。技術上，可以為混凝土提供骨架，同時抑制收縮，改善耐久性;經濟上，它比水泥便宜很多，作為混凝土的廉價填充物，使成本更低。集料級配對混凝土的影響很大。良好的級配可以在較少用水量的情況下獲得流動性好，不離析、不泌水的新拌混凝土。集料的最大粒徑對混凝土的影響也很大，配制混凝土的集料粒徑越大，需填充空隙和黏結集料的水泥用量越小。同時集料的最大粒徑受構件結構的影響，且存在一定的粒徑效應，即混凝土在澆筑振搗時，大顆粒集料周圍有水膜集聚，砂漿水灰比變大，含氣量有升高的傾向，砂漿強度及砂漿與粗集料間的黏結強度降低，導致混凝土強度的降低。細集料應選擇級配合理、質地均勻堅固的天然河沙，不宜使用機制沙和山沙，嚴禁使用海沙。粗集料應采用級配合理、質地均勻堅固的碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂巖碎石。⑤高性能混凝土配置過程中，減水劑是必不可少的，起著至關重要的作用，不但減少水的用量，提高混凝土的強度，還能減少混凝土粒料之間的摩擦力，提高混凝土的流動性，達到設計要求的工作性。⑥高性能混凝土拌合用水最佳采用中性天然水，不能含有大量的硫酸鹽、氯化物及有機雜質。

2? 高性能混凝土配合比設計

客運專線C50箱梁混凝土的配合比設計是施工過程的首要任務，設計是否合理，關系到施工質量及施工成本控制，因此需要更加科學、嚴謹。

C50混凝土箱梁抗裂性能、抗滲性能、抗凍性、抗腐蝕性等耐久性要求較高，并且要求具有較好的工作性，因此，應嚴格按照高性能混凝土配合比的設計方法進行設計，科學的設計各項參數，并在施工過程中根據原材料含水量及各項指標的變化進行調整，才能達到最佳的效果。

①水膠比：根據客運專線對混凝土的強度的設計要求，在配合比設計過程中要盡量降低水膠比，提高混凝土的強度、增大流動度，因此采用加入聚羧酸高效減水劑，以滿足混凝土對強度和工作性的要求。②礦物摻合料：礦物摻合料能夠有效改善混凝土的抗侵蝕性能，加入一定量的礦物摻合料有利于提高混凝土的耐久性。粉煤灰的摻量宜為25%～30%。磨細礦粉的摻量宜為30%～50%。③含氣量：高性能混凝土的抗凍性能控制主要通過混凝土的含氣量指標控制，在配合比設計過程中加入一定比例的引起劑，能夠在混凝土內部形成均勻、細小、封閉的微小氣泡，不但可以提高混凝土的抗凍性，還能有效改善混凝土的工作性。④砂率：高性能混凝土是由粗骨料形成的密集配骨架體系，細集料的主要起到填充作用，控制粗細集料比例的指標為砂率。選擇適當的砂率，能夠大大增強混凝土的彈性模量和尺寸的穩定性。

3? 高性能C50混凝土的配制

3.1 混凝土配合比

按照混凝土配合比設計規程及混凝土性能試驗方法標準設計出三組混凝土配合比如表1。

3.2 混凝土工作性能

為了施工時易于操作而保證質量，混凝土拌和物具有良好的工作性。混凝土拌和物的工作性能是其稠度，可塑性，和易性的總稱。

本試驗主要通過測定新拌混凝土的坍落度及含氣量來評價混凝土的工作性能。試驗混凝土配合比及試驗結果見表2。試驗結果表明：單摻礦物摻合料比不摻好，雙摻比單摻好。

3.3 力學性能

高性能混凝土的耐久性要求較高，因此水灰比的浮動范圍較小，但在配合比設計過程中，抗壓強度仍是主要的控制指標，本文采用立方體彈性模量和立方體抗壓強度實驗來檢測混凝土的力學性能。

混凝土力學性能試驗結果見表3。試驗結果表明，雙摻礦物摻合料混凝土力學性能比單摻好。

3.4 耐久性

高性能混凝土的耐久性主要涉及抗滲性、抗凍性、耐腐蝕性等，本文通過電通量試驗、抗滲性試驗、抗凍性以及抗滲性試驗進行混凝土耐久性檢測。

試驗混凝土配合比同前。試驗結果見表4。綜合比較單摻和雙摻礦物摻合料混凝土耐久性能，雙摻比單摻的混凝土耐久性能好。

3.5 總結

三組混凝土配合比的差異僅表現在摻合料的摻法和摻量不同，通過對三組配合比混凝土進行工作性能試驗、力學性能試驗以及耐久性能試驗，得出結果：雙摻法混凝土的工作性、力學性能、耐久性均優于單摻法混凝土，各項性能均得到了改善和提高，并完全符合高性能混凝土的設計要求，因此，客運專線C50混凝土箱梁施工建議采用雙摻法進行配合比設計。

4? 混凝土攪拌

高性能混凝土具有低水灰比的特性，因此混凝土的攪拌至關重要。混凝土在攪拌前，應對混凝土攪拌設備進行調試，根據不同混凝土的各項性能指標要求設定最佳攪拌參數，保證混凝土的攪拌時間和攪拌均勻度。混凝土在攪拌過程中，需將各種原材料充分混合，且顏色均勻，并且在混凝土攪拌結束后保證混凝土工作性能符合現場施工的實際要求。

5? 混凝土運輸

客運專線高性能混凝土施工均采用廠拌方法，即由混凝土攪拌站完成混凝土的生產，由混凝土運輸車完成混凝土的運送至施工現場，完成混凝土的澆筑。目前混凝土的運輸主要采用混凝土運輸車運輸的方式，并且在混凝土運輸過程中混凝土罐需要不停的慢速轉動，防止混凝土出現離析泌水等不良現象。

6? 混凝土澆筑

客運專線混凝土箱梁屬于大體積混凝土，要進行施工技術交底，確定澆筑段落，宜分成澆筑，每層澆筑一次成型。混凝土澆筑前，要嚴格檢查模板縫隙及加固方式等，要完全符合規范及設計的標準要求。澆筑過程及澆筑方法要嚴格按照大體積混凝土的澆筑方案進行控制，做到及時振搗，各個部位澆筑及時，防止出現空鼓，漏震，過震、泌水等現象。同時，要做好混凝土澆筑記錄，記錄澆筑過程中混凝土的狀態，以便后期查找。

7? 混凝土養護

箱梁大體積混凝土的養護方式分為自然養護和蒸汽養護，一般情況下均采用自然養護，特殊情況采用蒸汽養護。采用自然養護時，混凝土表面應進行覆蓋，一般采用草袋或者麻袋進行覆蓋，并將其表面覆蓋塑料薄膜，并及時進行灑水，保證混凝土養護環境濕度。蒸汽養護一般為室內養護，能夠較好的控制濕度和溫度，養護時間不少于7天，蒸汽養護結束后可進行自然養護。無論是何種養護方式，在養護過程中均應控制好養護溫度與濕度，并做好養護記錄。

8? 混凝土拆模

混凝土的拆模時間由混凝土拆模后的力學性能要求及工地試驗室的立方體混凝土抗壓強度來確定，拆模后混凝土不得出現掉角、破孫、變形等現象方可拆除相應的模板。同時，在混凝土拆模過程中，應嚴格關注混凝土內外溫度變化，防止由于混凝土內外溫差造成的溫度梯度從而產生的溫度應力，使得混凝土表面出現裂紋等現象。箱梁等大體積混凝土的拆模工作也要考慮氣候及天氣情況的影響，大風、雨雪及氣溫驟變均不宜拆模作業。

9? 結束語

高性能混凝土應用的領域在不斷擴大，性能也在不斷提高，是混凝土行業發展的必然產物，是當代建筑市場的科技需要。高性能混凝土已經在客運專線市場大規模采用，在不遠的將來將會應用到房建、公路、市政等等各大建筑領域，擁有著十分廣闊的發展前景。隨著科技的不斷進步，混凝土的性能將會不斷提高，來滿足不斷提高的建筑設計要求，并能夠創造更大的人文和經濟效益。

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