高強混凝土技術及應用探討

呂明超

聚藝砼興混凝土有限公司 四川 成都 610000

近年來，通過實施《裝配式建筑評價標準》（GB/T 51129-2017）和《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2019），一方面在常規建筑基礎上發展了裝配建筑與綠色建筑，另一方面實際工程中通過應用環保材料、裝配工藝、綠色施工技術等改變了部分施工工藝，對此類工程施工提出了新要求。高強混凝土作為當前階段應用較多的建筑材料，因其較好的特性與技術優勢迅速獲得了市場青睞與推廣應用。因而，在當前市政建筑高質量建設之際有必要增強對其技術及應用情況的研究。下面先對高強混凝土做出簡要概述。

1 高強混凝土概述

高強混凝土主要是指強度等級在C60到C100之間的混凝土，構成要素包括：（1）水泥；（2）外加減水劑；（3）粉煤灰；（4）礦渣；（5）硅粉；（6）礦粉等。此類混凝土特性鮮明，主要表現為孔隙率低、密度大、抗變形能力強、抗壓強度高等方面，適用于高層建筑、大跨度橋梁工程等。從近幾年建設工程中的應用情況看，高強混凝土應用后，既可以在受壓構件、受彎構件方面節省混凝土用量，也能夠通過其特性提高工程質量，改善橋梁與建筑物的變形性能等[1]。

2 高強混凝土技術分析

根據《高強混凝土結構技術規程》（CECS104：99）與《高強混凝土應用技術規程》（JGJ/T 281-2012）要求與指導意見，高強混凝土應用中涉及技術專業性較強，需要嚴格按照規程中的標準要求進行實施。實踐經驗表明，新時期施工單位在高強混凝土技術高質量應用期間，主要按設計施工一體化實踐模式進行實施（如圖1）。由于該模式下的技術種類較多，為了論述的清晰性，下面僅對其中比較關鍵的原材料選擇、配合比設計、澆筑振搗技術做出具體分析。

圖1 高強混凝土技術工藝流程

2.1 以原材料選擇為例

高強混凝土原材料選擇直接影響后續物料批量采購質量，重要性不言而喻。按照《高強混凝土應用技術規程》（JGJ/T 281-2012）第4條要求看，重點集中在以下方面：

（1）水泥選擇時，應嚴格遵循《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2020）中的規定選擇普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。以C80為例，應將水泥28d膠砂強度控制在50MPa以上，并對其比表面積、標準稠度、燒失量、初凝時間、終凝時間、安定性等進行合理控制，并針對化學性能與力學性能，控制好氯離子、氧化鎂、三氧化硫、抗折強度、抗壓強度等。通常而言，氯離子含量宜控制在0.03%以內，堿含量控制在0.6%以內。

（2）以骨料為例，應區分細骨料、粗骨料，在前一個方面將細度模數控制在2.6到3.0范圍并選擇II區中砂，含泥量與泥塊含量分別控制在2.0%和0.5%以內等。在后一個方面，則要選擇連續級配并將最大公稱粒徑控制在25mm以內，針片狀顆粒含量控制在5%以內且不大于8%，含泥量與泥塊含量則按照0.5%以內、0.2%以內進行控制。

（3）以礦物摻合料為例，選擇礦物摻合料時，應根據規程中的要求選擇I級或II級的F類粉煤灰，?；郀t礦渣粉宜控制在S95級以上，硅灰中的二氧化硅含量以90%以上為宜，比表面積控制在15*103m2/kg以上等[2]。

（4）以外加劑和水為例，應對外加劑與水泥的配合性進行試驗驗證，并根據高強混土等級強度選擇適配的高性能減水劑，拌合與養護中的用水符合標準的潔凈自來水即可。

2.2 以配合比設計為例

實際工程中對應用的高強度混凝土等級要求不同，工作人員應在具體要求下進行配合比設計并開展相關實驗室試驗。通常情況下，配合比設計中應針對水、水泥、粉煤灰、礦粉、機制砂、碎石、減水劑等進行配合比試驗。同時，泵送為主的高強混凝土坍落度、擴展度分別控制在不低于220mm、不低于500mm范圍，非泵送的高強混凝土方面應根據實際運輸工具，如攪拌罐車運送、翻斗車運送等選擇合適的塌落度。

操作時，工作人員需按照上述規程第6條中的配高強混凝土配制強度公式進行。配套的試驗中應針對強度等級、水膠比、膠凝材料用量、砂率等，優化調整水膠比、膠凝材料用量和砂等。至于外加劑和礦物摻和料的品種、摻量等可以結合試配進行確定。例如，硅灰摻量宜控制在10%以上，礦物摻合料摻量宜控制在25%到40%之間等。

2.3 以生產制備技術為例

完成高強混凝土配合設計后，應根據試驗結果在實驗區域進行應用與觀察，并記錄應用后的相關結果。待其達到設計要求后再按照實際項目生產需求量按照需制備。具體如下：

（1）高強混凝土時生產制備前，施工單位先組織技術人員進行生產取樣，檢驗其性能。確認無誤后，工作人員使用專業設備在“送料系統+混合系統+拌合系統+出料系統”條件下完成混合料的制備生產。當高強混凝土強度等級在C60到C80范圍時，應根據泵送工藝、非泵送工藝，分別將攪拌時間控制在60～80s、90～120s。當其強度等級大于C80時，則需要將泵送時、非泵送施工工藝下的攪拌時間，分別控制在90～120s、120s以上。

（2）高強混凝土的生產制備與運輸密切關聯，制備好混合料后應及時裝車運輸到施工現場進行澆筑。通常而言，從攪拌裝車到卸料之間的時間宜控制在90min以內，常用翻斗車進行運輸時則應將運輸時間控制在45min以內，確保后續澆筑的及時性與連續性等。

2.4 以澆筑振搗技術為例

高強混凝土澆筑振搗技術直接影響施工質量，從市政建筑工程施工經驗看，泵送澆筑振搗相對較多，尤其在剪力強、地下室筏板施工中，不僅要求做好對澆筑方式的選擇，還需要在不同的區域選擇適配性較高的振搗技術。以泵送條件下的高強混凝土澆筑振搗為例，首先應做好高壓泵與布料機選型與泵送設備布置及安裝，其次在清水沖洗、砂漿潤滑管道、塌落度檢查、監理簽字后，按照泵送作業要求完成澆筑施工與配套振搗工作等[3]。

3 高強混凝土技術及應用分析

3.1 項目概況

以某市政建筑工程為例，屬于超高層辦公樓，建筑面積為3.1萬㎡，共3幢，均由2層地下室與30層標準層構成，根據前期勘察報告、環境影響評價報告及現場踏勘資料看，采用了全現澆框架剪力墻筒中筒結構，地下室筏板厚度在400～1200mm范圍以內。根據《高強混凝土結構技術規程》（CECS104:99）與分項工程部分混凝土柱與鋼管柱內混凝土強度等級要求，需要采用C60高強混凝土。考慮到施工中會受到客觀條件與主觀因素影響，施工單位在項目經理負責制度下，首先組建了以生產經理、全過程管理師、環保咨詢師、BIM操作員、技術工程師為主要成員的專家團隊，參考設計方案、施工方案編制了以“BIM平臺+系統管理+專項管理”為主的全過程管理方案，可以為總項目與分項工程施工期間的高強混凝土設計施工一體化應用保駕護航。具體實施時，工作人員結合該工程中的高強混凝土技術路線或工藝流程，針對相關的原材料、配合比、生產制備、澆筑方式、振搗指標控制等開展了全過程中質量管理。下面分別從施工準備、澆筑施工、竣工驗收三大方面對高強混凝土技術的應用做出具體分析[4]。

3.2 施工準備

首先，工作人員在該項目中嚴格按照《高強混凝土應用技術規程》（JGJ/T 281-2012）選用原材料并根據試配結果完成工程所需的C60高強混凝土配合比設計。具體如下：（1）42.5R普通硅酸鹽水泥，密度、稠度、初凝時間、7d抗壓強度、7d抗折強度、比表面積，分別為2.7g/cm3、21.5%、180min、28.6MPa、5.2MPa、318kg/m2；（2）粉煤灰以一級材料為準，其密度、細度、值分別為2.3g/cm3、11%；（3）機制砂石粉含量為5%；（4）選用含氣量為1.55的聚羧酸做外加劑；（5）水為市政自來水，進行過濾后應用于混合料拌合之中；（6）選用大理巖作為粗骨料，細度模型、密度、吸水率、壓碎值，分別為24、2.7g/cm3、1%、7.5%等。

其次，配比具體用量見表1。其中：（1）水灰比：1：4；（2）外加劑用量：1%左右；（3）粉煤灰摻入量：30%標準；（4）砂率：30%左右。同時，根據力學性能試驗方法完成對其收縮性能的計算，其塌落度、擴展度分別為240mm和700mm，2h后對應數據為235mm、680mm。7d和28d的抗壓強度分別為78.4MPa、96.2MPa，符合設計要求的60MPa以上標準。

表1 C60高強混凝土材料配比用量

第三，按C60高強混凝土配比材料用量制備工程施工每天所需用量，并采用罐車將其運輸到施工現場進行泵送作業下的澆筑施工。需要說明的是，高強混凝土運輸期間受氣候、特性、工具等影響，容易發生失水、過早干燥現象并引發強度下降的現象，因而在運輸中應做好對相關的濕潤狀態保持。同時，根據石化產生熱量可能引發的開裂現象，進行相應的溫度控制，如夏季覆蓋遮陽網、冬季設置保溫層等[5]。

3.3 澆筑施工

首先，工作人員對安裝的高壓泵、輸送管道等進行了現場檢查，確認無誤后先使用清水沖洗泵送管道，然后將配制好的砂漿泵入管道進行濕潤處理。其次，按照分層澆筑要求，在連續性澆筑方式下按20cm厚度進行澆筑。由于澆筑位置集中在部分混凝土柱與鋼管柱內，因而在實際澆筑期間，按照澆筑一層配套振搗的連續分層澆筑方案進行操作。主要措施如下：

（1）澆筑溫度控制在28℃左右，規避澆筑中的強度下降問題。（2）振搗前，工作人員先根據抗裂等級7度要求分析混凝土振搗布局情況，然后按照高強混凝土澆筑厚度、高度、操作空間，選擇適配的振搗棒與振動板，振搗時結合現場實際情況選擇水平振動與垂直振動，頻率控制在50Hz到100Hz之間，時間控制在2min左右，旨在保持振搗的均勻性。對于鋼筋密度較大的區域，則調整為小型振搗棒進行操作?？紤]到高強混凝土密實性特性，工作人員始終把振搗密度控制在95%到100%之間，旨在保障其特性的有效發揮。（3）在養護管理方面，按照要求將養護期設置為14d，養護措施根據提前預埋的溫度監測儀監測結果和高強混凝土硬化程度進行調整，包括覆蓋保濕、噴水養護、遮陽處理、成品保護等綜合措施。

3.4 竣工驗收

由于高強混凝土施工屬于分項工程，在實際竣工驗收時按照“過程驗收”要求進行操作。首先，由施工單位進行自主驗收。其次，監理人員根據第三方機構取樣檢測結果與現場情況進行質量驗收，并記錄驗收結果，為后續項目完工后的總體驗收提供依據[6]。

4 結束語

綜上所述，高強混凝土構成要素較多、特性鮮明，在現代市政建筑中應用高強混凝土技術有利于推動其向著高質量建設與高水準運營方向發展。建議施工單位在同類項目中應用該技術時，一方面遵循思路決定出路的基本原則，在設計施工一體化實踐模式下按照“試驗+制備”的基本要求制備所需高強混凝土，另一方面則根據實際項目施工工序按部就班完成高強混凝土的運輸、澆筑、振搗、養護等?？紤]到應用中不排除發生應用效果不及預期的現象，施工人員應緊扣全過程管理理念配套做好相關注意事項的分析與質量控制，全面提升其應用導層面的全要素生產率，輔助市政建筑工程產出綜合效益。