高強混凝土應用于建筑工程施工中的方法研究

文／陳嘉旭 徐州大屯工程咨詢有限公司 江蘇徐州 221611

引言：

開發和應用新型建筑材料是激發建筑工程生命力的重要方式，作為最具代表性的新材料，高強混凝土受到了廣泛關注，已經成為建筑工程施工的主要原料。從現實角度來看，加強高強混凝土技術在建筑工程施工中的深入推廣和全面優化，更有利于技術革新與行業發展。因此，深入探究這一材料的實際應用方法十分必要。

1、高強度混凝土的特點與性能優劣勢

從本質上來看，高強混凝土就是一種特殊類型的混凝土，作為建筑材料它被廣泛應用在建筑工程施工領域；從概念上來看，所謂高強混凝土就是強度等級大于C60但小于C100的混凝土，是一種多原料混合料。在實際作業環節，高強混凝土仍然屬于新型建筑材料的范疇，它主要應用在穩定性要求較高的建筑工程。高強混凝土制作原料與常規混凝土類似，但其配制環節對水泥、骨料的性能參數要求更高，而且必須使用高效減水劑和優質礦物摻料，采用合理配比，否則將會導致高強混凝土性能下降。

結合實踐不難發現，應用于建筑工程中的高強混凝土展現出了極強的抗壓強度與抗變形能力，這一材料的有效使用可以讓建筑穩定性大幅提高，與普通混凝土結構相比高強混凝土結構的穩定性是前者的5-10倍。通常來說，基于高強混凝土建成的建筑可在6級以下的地震中保持穩定和完整。同時，高強混凝土還具有密度大和孔隙率低特點，這就讓高強混凝土結構在密實度、抗滲性、抗凍性方面展現出極強的性能優勢，建筑使用壽命遠高于普通混凝土結構。當然，高強混凝土的優越性還表現在提高工程綜合效益上。雖然，高強混凝土的單價高于普通混凝土，但從整體角度來看,施工高強混凝土可減少截面尺寸、節省受壓與受彎構件混凝土用量、增加使用面積、降低返工重修幾率。從這一方面來看，使用高強混凝土會讓工程整體成本下降、建筑實用性提升，那么工程綜合效益也會大增。在建筑工程施工中，高強混凝土還擁有高流動性特質，所以在泵送施工時能實現高效作業。

高強混凝土性能優勢眾多，但這并不意味著它沒有缺點。事實上，高強混凝土也存在許多性能上的不足之處，這些不足也對此類材料的進一步推廣和應用造成了一定阻礙。經過實踐分析可知，高強混凝土存在延性差和脆性高的問題，而且當它與普通混凝土一起使用時，二者的交接處十分容易開裂，更容易向后者滲透。此外，由于高強混凝土的性能優越，所以其生產使用標準也相對較高，從原料選用到現場施工的每一個工作環節都需要嚴格按照標準作業，嚴控施工質量，否則就無法保障材料應用的實效性。

2、建筑工程施工中的高強混凝土應用要點

高強混凝土的性能優越性是其得到廣泛應用的關鍵，而正如前文所言想要發揮材料性能必須強調每一個環節工作質效。為此，筆者從實際出發，對建筑工程施工中的高強混凝土應用要點加以總結。

2.1 制作選料選用

與普通混凝土相比，高強混凝土對生產原料的要求更高，材料選用環節必須實現精細化管理。在實際作業環節，高強混凝土原料選用的重點在于基礎料、摻合料和添加劑三個方面。

2.1.1 基礎料

高強混凝土制作的基礎原料主要分為兩種，其一水泥；其二是骨料（粗骨料與細骨料）。為保證混凝土強度達標，制作高強混凝土時必須使用硅酸鹽水泥，而且必須保證水泥中的C3S含量高，水泥標號等于混凝土強度等級的1.5倍。通常來說，高強混凝土的制作環節的硅酸鹽水泥用量不得超過550kg/m，若過量添加水泥不僅不利于高強混凝土性能發揮，更會造成嚴重的成本浪費。當前，建筑工程施工人員普遍選擇使用525號硅酸鹽水泥制作高強混凝土。

在選用粗、細骨料時，高強混凝土制作人員應該需要綜合考慮粒徑、巖石品種、物理性質等因素。實踐中，粗骨料選用必須保證巖石質地堅硬，碎石必須具有一定的抗壓強度（至少為混凝土強度的1/5）花崗巖和玄武巖的使用頻率最高，使用中這兩種會被打碎成粒徑大于5mm的碎石。選用細骨料時，應該強調集配穩定性；實踐中，人工砂以及河砂都十分常用，不過需要確保其中的含泥量不超過2%。需要注意的是，高強混凝土制作環節，粗細骨料選用時必須兼顧粗骨料的強度和細骨料的細度模數，并結合水泥用量需求合理控制砂（26-30%）。

2.1.2 摻合料

合理選用礦物摻合料，能讓高強混凝土的和易性得以改善，進而通過減少泌水與離析從而降低高強混凝土結構缺陷發生幾率。通常來說，可用于制作高強混凝土的礦物摻合料分為以下幾種：（1）粉煤灰；（2）沸石粉；（3）磨細礦渣；（4）硅粉；其中大部分材料都是火山灰材料，當它們與水發生反應后能夠產生凝膠物質讓混凝土的孔隙被填充，進而起到修復高強混凝土結構缺陷和提升結構強度的作用。實際運用環節，加入礦物摻合料還能減少水泥用量，節約施工成本。

2.1.3 添加劑

實際作業環節，高強混凝土制作必須重視添加劑的選用。此時，應該結合高強混凝土的抗離析性要求以及混凝土拌合物的配比合理性以及包裹性要求選擇適宜的外加劑；而且，被選中的試劑與水泥的相容性也需要符合標準。通常來說，建筑工程施工人員會使用高效減水劑以及緩凝劑來保證高強混凝土性能優越。最為常用的外加劑是4F礦粉增強劑。

2.2 混凝土配制

高強混凝土配制必須從工程實際要求出發，強調各種原料用量的合理控制。在這一環節，建筑工程施工人員必須向提出明確的建筑結構設計標準，為設計的高強混凝土配合比提供依據。通常來說，配制高強混凝土應該重視以下工作：

第一，強度。高強度是高強混凝土的基礎性能，也是混凝土配制環節最需要關注的參數。此時，建筑工程施工人員應該嚴格遵照行業標準，按照試驗強度等于1.5倍的工程需求強度為基準確定最佳強度以及高強混凝土的最佳配合比。

第二，水灰比。嚴格控制水灰比同樣是高強混凝土配制的基礎條件，高強混凝土的水灰比需保持在0.28和0.32之間。當混凝土強度過高時，必須降低水灰比，再利用添加劑來增強和易性，所以混凝土強度大于C60其水灰比就不得超過0.26。需要注意的是，高強混凝土配制環節的減水劑用量，應基于試劑類型以及水泥用量計算。比如，使用 NF 高效減水劑配制高強混凝土，則按水泥用量的1.5%添加減水劑，此時減水劑用量最多不超過水泥用量的2%。

第三，水泥與水量。前文提到，配制高強混凝土時可使用525號硅酸鹽水泥，此時水泥用量不得超過550kg/m。在用水量計算方面，建筑工程施工人員應該基于水灰比進行計算。

2.3 施工工藝流程

將高強混凝土應用于建筑工程施工前，必須做好施工設計以及施工流程規劃。相比于普通混凝土結構，高強混凝土建筑設計對強度要求更高，設計人員需要對后者的綜合性能加以考量，以便保證施工有效性。實際作業環節，需重點關注高強混凝土的耐火性，強調收縮開裂幾率計算；同時，還應該分析不同的原料以及配合比下的高強混凝土性能波動，重點關注集中受力部位的優化設計。不僅如此，為延長建筑使用壽命，建筑工程施工人員還需要提前做好碳化試驗、抗氯離子滲透試驗、抗凍性分析。做好設計與試驗后，建筑工程施工人員應該按照最佳配合比配制高強混凝土，并按照順序和標準規范作業，從而在工藝流程推進的過程中有效落實質控措施，保障技術應用可靠性。

2.3.1 拌和和運輸

建筑工程施工人員應按照最佳配合制作高強混凝土，此時需要做好拌和與運輸工作。實踐中，施工人員嚴格依照標準，添加基礎料、摻合料以及添加劑，保持用水量合理；若操作時出現誤差，則必須保證誤差值在額定范圍之內。比如，高強混凝土制作環節的骨料定量的浮動范圍，不得超過標準值的±3%；水泥用量的浮動范圍，不得超過標準值的±2%；而添加劑、用水量以及摻合料的用量偏差與標準值之間的差距不能超過1%。高強混凝土拌和過程中，建筑工程施工人員必須全程保持謹慎，強調勻速攪拌、適量加水，確保混凝土攪拌機的攪拌性能達到標準。攪拌后，應基于拌和料質檢來確定這一工序的工作質量，若質檢結果合格則可進入運輸工序。

高強混凝土運輸環節，必須充實保水和保溫，施工人員需要嚴格控制運輸條件以避免高強混凝土質量受到外界環境的過度干擾。結合實踐不難發現，高強混凝土存在坍落度損失快的情況，所以此類混凝土不宜長途運輸，建筑工程施工人員應該盡可能地縮短運輸距離和時長。比如，在施工現場周邊拌和高強混凝土，以便縮短運輸時長；嚴格控制運輸路況，時刻關注運輸階段的高強混凝土是否存在泌水、離析情況，確保高強混凝土可用性。在高強混凝土運輸階段，需強調一鼓作氣，不可中途停留以免出現壓車情況，而且實踐中也應該避免轉運，必須強調內外部運輸有效銜接，使高強混凝土入場后直接進入澆筑工序。

2.3.2 混凝土澆筑

高強混凝土澆筑方法與普通混凝土相同，但在施工時需基于澆筑方案確定澆筑順序。通常來說，建筑工程施工階段的高強混凝土澆筑，需按照強度由高到低的順序澆筑，同一時段可采用交替澆筑法對不同等級的泵送混凝土進行澆筑。高強混凝土的最佳輸送方式是泵送，但想要滿足這一條件就必須保證材料具有高流動性且不會出現離析、泌水問題；實踐中，滿足泵送條件的高強混凝土坍落度大多控制在200-220mm，而且高強混凝土還需要保持低粘度。泵送階段，建筑工程施工人員必須基于高強混凝土強度控制泵送速度，當混凝土強度過高時應適度降速以免出現堵泵問題。在實際作業環節，高強混凝土的泵送澆筑應開始于混凝土被高速旋轉攪拌30s以后；而且，必須在高強混凝土初凝時間內所有的澆筑工作。建筑工程施工人員必須采取連續作業方法，避免澆筑過程發生中斷。

在高強混凝土澆筑階段，建筑工程施工人員需要嚴格控制澆筑質量。此時，應重點關注如下內容：（1）單層澆筑厚度；（2）澆筑間隔；（3）澆筑高度。現場施工環節，應以2m為最佳澆筑高度，而且必須嚴格按照規定標準控制澆筑厚度和間隔。需要注意的是，在建筑工程施工中往往會采用高強混凝土與普通混凝土混合應用的方法開展實踐，前者主要用于制作豎向構件而后者則主要用于制作橫向構件。為避免澆筑后的高強度混凝土流入低強度混凝土，澆筑環節應該利用鋼絲網實現混凝土分隔。

2.3.3 振搗與養護

振搗和養護是高強混凝土澆筑的后續環節，在這兩道工序中施工人員需要盡量消除高強混凝土中存在的細小問題，從而保證高強混凝土性能有效發揮。高強混凝土振搗的時長應該控制在20s左右，振搗過程中必須以消除氣泡和提升密實度、強度為目標。因此，建筑工程施工人員普遍采用垂直插入、快插慢拔方式振搗，實踐中需使用的混凝土振搗器。從現實角度來看，高強混凝土必須保證全面性和徹底性，絕對不能遺漏任何細節；當高強混凝土的表面不再有氣泡時即可停止振搗。對于建筑工程施工人員來說，高強混凝土振搗環節混凝土振搗器的移動間距必須小于振搗半徑的3.75倍，單次振搗時間不得低于10s。特殊情況下，需要對高強混凝土進行二次振搗，施工中依然需要強調振搗的徹底性，但必須保證時機準確、操作規范。比如，初凝前的1小時進行二次振搗，按照結構特征選用差異化振搗器；綜合考量氣溫、水泥品種，基于高強混凝土坍落度、水灰比以及強度等級合理開展振搗。

養護是基于人工干預提高高強混凝土性能的過程，此時需要保障混凝土硬化，使其強度增長至標準值。現階段，最為常見的高強混凝土養護方法分為兩種：其一是通過灑水或覆膜實現的自然養護；其二是利用蒸汽實現的蒸汽養護；這兩種方法的有效應用，都能為提高高強混凝土整體性、穩定性和耐久性提供保障。建筑工程施工中，豎向高強混凝土構件的養護，可以采用木模板保水養護法實施；養護工作應該在高強混凝土澆筑8小時以后開始，養護期總時長為14天。在養護階段，施工人員不僅需要注意保濕，更應該重視保溫，在為高強混凝土表面澆水時，需要使用與混凝土溫度潔凈的水，從而避免混凝土開裂。需要注意的是，若采用蒸汽養護法施工，則現場工作人員必須重視用蒸養設備檢修和運維，強調安全規范施工、保證用電規范，以免發生安全事故。此外，為了保證高強混凝土養護質量，在養護期間施工人員必須每天進行巡檢，并且嚴格按照天數詳細記錄養護過程。

3、高強混凝土在建筑施工中的注意事項

現階段，高強混凝土的應用范圍不斷拓展，在施工中難免遇到惡劣、復雜的施工環境。為保證施工質效，建筑工程施工人員需要特別關注高強混凝土的冬季施工要點，并了解高強混凝土結構的裂縫成因和控制措施。為此，筆者從實際出發對高強混凝土施工的注意事項進行了簡單總結。

3.1 裂縫預防措施

裂縫是超高層建筑高強混凝土施工中出現頻率最高的質量問題，施工質量控制人員應將裂縫預防作為首要工作任務，積極采取措施避免裂縫出現影響超高層建筑高強混凝土施工質量。

優化施工所用原材料的性能，原材料性能不達標是造成高強混凝土出現裂縫的原因之一，為優化高強混凝土施工質量，相關人員需遵循以下原則選擇混凝土原材料。第一，選用的水泥應為普通水泥或硅酸鹽水泥，同時保證水泥的強度高于超高層建筑施工要求。第二，在配制混凝土時合理運用高效減水劑，進一步提高混凝土的強度，降低裂縫出現的概率。第三，保證骨料干凈未被污染，根據超高層建筑高強混凝土施工需要制定骨料強度選擇標準。第四，科學運用混凝土外加劑，充分發揮外加劑保持高強混凝土活性的作用，降低高強混凝土的沁水性避免混凝土硬化后出現裂縫。

優化高強混凝土各原材料的配合比，提高高強混凝土的性能，有效減小裂縫出現的概率，保證超高層建筑高強混凝土施工的質量。第一，結合超高層建筑施工質量需要調整混凝土配合比，并在實際施工前制作樣本檢驗混凝土硬化過程中是否出現裂縫。第二，檢測高強混凝土的砂量，控制混凝土砂量在28%至34%之間。第三，嚴格控制高強混凝土中水泥的占比，水泥占比過高會導致混凝土硬化過程中釋放大量熱量，增加混凝土出現裂縫的概率，對超高層建筑高強混凝土施工質量產生消極影響。第四，分析超高層高強混凝土施工情況得出最合適配合比，反復驗證該配合比高強混凝土的性能。

規范高強混凝土的澆筑、振搗與養護工作，有效降低高強混凝土出現裂縫的概率。首先，嚴格控制混凝土澆筑速度，結合高強混凝土施工情況設置合理下料速度。其次，熟練掌握高強混凝土振搗方式，避免高強混凝土澆筑中出現分層現象。最后，重視對澆筑后的高強混凝土進行保養，消除外界因素對高強混凝土的不利影響，以免高強混凝土出現裂縫影響施工質量。

3.2 冬季施工要點

受氣候條件影響，冬季開展超高層建筑高強混凝土施工難度更大，為控制高強混凝土施工質量，相關人員應明確冬季施工要點保證施工質量。第一，為高強混凝土施工所需設備搭建保溫棚，同時清理設備周圍積雪，為設備運行創造基礎環境。第二，延長高強混凝土振搗時間，保證高強混凝土被振搗均勻。第三，高強混凝土澆筑工作完成后，采取保護措施維持混凝土硬化需要溫度。第四，控制高強混凝土與自然溫度的溫差在合理范圍內，增加保溫層拆除的時間，避免超高層建筑高強混凝土出現凍害現象，降低高強混凝土施工質量。

結語：

綜上所述，在建筑工程中應用高強混凝土，可以從根本上為提高施工質效提供保障，能讓工程綜合效益得以提升。在實踐中，應用高強混凝土必須重視其特點與功能發揮，結合實際合理調配原料，而且還應該保證施工工序的完整性和操作行為的規范性。對于建筑施工人員來說，使用高強混凝土必須重視養護和質控。