高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用研究

雷衛(wèi)軍　汪才華

【摘 要】文章簡(jiǎn)述了高性能混凝土的組成、混合比設(shè)計(jì)，并基于工程實(shí)踐，分析了在建筑工程中，高性能混凝土的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高性能混凝土；建筑；施工

高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量控制下制成的。由于其具有高工作性、高耐久性、高強(qiáng)度及高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最為全面的混凝土，在建筑工程中被廣泛應(yīng)用。

1.高性能混凝土的組成

1.1水泥

為了減小坍落度損失，高性能混凝土必須使用不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，且C3A含量應(yīng)盡量低。但是，為了混凝土的高強(qiáng)化和高性能化，在國(guó)外還出現(xiàn)了球狀水泥、調(diào)粒水泥以及活化水泥等，這些新品種水泥的最大特點(diǎn)是，達(dá)到相同的標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)，需水量低。使用新品種水泥是混凝土達(dá)到高性能的重要手段之一，是混凝土技術(shù)新進(jìn)展的一個(gè)方面。

1.2超細(xì)粉礦物摻合料

硅粉、超細(xì)粉煤灰、超細(xì)磨礦渣、超細(xì)沸石粉等組成了超細(xì)粉礦物摻合料。超細(xì)粉礦物摻合料在混凝土中的主要作用包括：微集料填充作用、滾珠潤(rùn)滑作用、火山灰活化作用，是高性能混凝土中不可缺少的組分，不僅可以改善和易性，而且還可以提高強(qiáng)度和耐久性。此外，還可降低水化熱，對(duì)制備大體積混凝土構(gòu)件十分有利。復(fù)合使用礦物摻合料效果更佳。

1.3高效減水劑

混凝土要實(shí)現(xiàn)高流動(dòng)性、高耐久性及較高的強(qiáng)度，必須降低水灰比和提高混凝土拌合物的流動(dòng)性，而高效減水劑具有降低水灰比和提高流動(dòng)性的作用，因此高效減水劑是高性能混凝土不可缺少的組成材料之一。配制高性能混凝土所用的高效減水劑必須具有下列特點(diǎn)：既具有高的減水效果，又能控制坍落度損失。當(dāng)前，采用的高效減水劑有萘系、三聚氰胺系、多羧酸系、氨基磺酸系，以及溶于堿不溶于水的有機(jī)共聚物、接枝共聚物等新型高效減水劑，使用時(shí)，往往以這些高效減水劑為主體，再?gòu)?fù)合其它成分以控制坍落度損失。

1.4骨料

a.骨料的強(qiáng)度。宜選用高強(qiáng)度的巖石碎粒做骨料?？紤]到水泥與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度也影響混凝土的強(qiáng)度。且骨料表面粗糙，界面粘結(jié)強(qiáng)度就高所以應(yīng)選用碎石比較好。b.骨料的粒徑。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，混凝土的強(qiáng)度隨著骨料粒徑的減小而提高。粒徑減小，增加了骨料和水泥漿的粘結(jié)面積，而且拌和均勻。所以應(yīng)使用較小粒徑的骨料為宜，大粒徑骨料易產(chǎn)生較高的回彈率。所以宜選用粒徑5-10mm的碎石做粗骨料。c.粗、細(xì)骨料的比率粗、細(xì)骨料的比例通常取決于骨料的級(jí)配與形狀。高性能混凝土中骨料體積的最佳比例為65%，其中細(xì)骨料占骨料總量的40%，因此，粗、細(xì)骨料的體積比為3：2。

2.高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)

a.高性能混凝土配合比應(yīng)根據(jù)施工工藝要求的拌合物工作性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，充分考慮施工運(yùn)輸和環(huán)境溫度等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)試配并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)滿足要求后方可正式使用。b.高性能混凝土的配合比應(yīng)有利于減少溫度收縮，干燥收縮，自身收縮引起的體積變形，避免早期的開(kāi)裂。c.為了滿足強(qiáng)度保證率的要求，混凝土的配制強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。（4）配制高性能混凝土所用的水膠比宜采用0.25～0.4，并隨強(qiáng)度等級(jí)提高而降低，拌合料的和易性宣通過(guò)摻加高效減水劑和混合材料進(jìn)行調(diào)整，在滿足和易性的前提下，盡量減少用水量。d.配制高性能混凝土所用的水泥量應(yīng)小于450kg/m3，水泥與摻合料的膠結(jié)材料總量應(yīng)小于550kg/m3。粉煤灰摻量不宜大于膠結(jié)材料總量的30%。e.配制高性能混凝土所用的高效減水劑的品種和摻量，應(yīng)通過(guò)與水泥的相容性試驗(yàn)，高效減水劑摻量宜為膠結(jié)材料總量的0.4～1.5%。f.混凝土的砂率宜為28%～34%。采用泵送工藝時(shí)，可為35%～37%。g.高性能混凝土的坍落度應(yīng)控制在120～200mm，擴(kuò)展度400以上，初凝時(shí)間8-10h，終凝時(shí)間12～14h。

3.高性能混凝土的拌制

a.拌制高性能混凝土使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。攪拌時(shí)投料順序按常規(guī)做法，外加劑的投放方法應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，高效減水劑采用后摻法。投料順序?yàn)椋捍止橇稀⒓?xì)骨料、噴淋加水→水泥→摻合料→剩余水→高效減水劑→出料（每個(gè)步驟間隔30s）。b.混凝土原材料均按重量計(jì)量，計(jì)量的允許偏差為：水泥和摻合料土1%，水和外加劑士1%，粗、細(xì)骨料士2%。c.配制高性能混凝土必須準(zhǔn)確控制用水量。砂、石中的含水量應(yīng)及時(shí)測(cè)定，并按測(cè)定調(diào)整用水量和砂、石用量。嚴(yán)禁在拌合物出機(jī)后加水，必要時(shí)可適當(dāng)添加高效減水劑。d.高性能混凝土拌合物坍落度經(jīng)時(shí)損失快，控制坍落度經(jīng)時(shí)損失的方法，除選擇與水泥相容性好的高效減水劑外，可在攪拌時(shí)延遲加入部分高效減水劑或在澆筑現(xiàn)場(chǎng)攪拌車中調(diào)整減水劑摻量。

4.高性能混凝土的運(yùn)輸

應(yīng)根據(jù)具體建筑工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工程量的大小以及道路氣候狀況等各種因素綜合考慮確定高性能混凝土的運(yùn)輸設(shè)備，保持混凝土的均勻性，保證運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作特性。運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)運(yùn)輸設(shè)備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高或受凍。嚴(yán)禁在運(yùn)輸過(guò)程中向混凝土中加水。減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間，保證從攪拌機(jī)卸出混凝土到混凝土澆筑完畢的延續(xù)時(shí)間不影響混凝土的各項(xiàng)性能。采用混凝土泵輸送混凝土?xí)r，應(yīng)在混凝土攪拌后60min內(nèi)泵送完畢，且在1/2初凝時(shí)間前入泵，在初凝前澆筑完畢；因各種原因?qū)е峦１脮r(shí)間超過(guò)15min，每隔4-5min開(kāi)泵一次，使泵機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)，，同時(shí)開(kāi)動(dòng)料斗攪拌器，防止斗中混凝土離析。

5.高性能混凝土的澆筑

5.1澆筑前準(zhǔn)備工作

a.按需準(zhǔn)備好混凝土輸送泵、泵管、卡具、串筒、料斗、振動(dòng)器及刮尺等機(jī)具設(shè)備，并考慮發(fā)生故障時(shí)的修理時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)備有備用振動(dòng)器和備用泵。b.在混凝土澆筑期間，保證水、電照明不中斷。c.澆筑混凝土前全面細(xì)致地對(duì)該部位的模板、鋼筋、預(yù)埋管、預(yù)埋件、預(yù)留洞等進(jìn)行檢查，并做好隱檢驗(yàn)收記錄，辦理好土建與水電等其他專業(yè)的會(huì)簽手續(xù)。d.提前2d向混凝土攪拌站提交混凝土澆筑申請(qǐng)單，申請(qǐng)單由工長(zhǎng)認(rèn)真、準(zhǔn)確填寫(xiě)，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人審核、簽字，同時(shí)，工長(zhǎng)對(duì)項(xiàng)目試驗(yàn)室負(fù)責(zé)人下發(fā)混凝土澆筑通知單，試驗(yàn)室接到通知單后，根據(jù)通知單內(nèi)容做好試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。e.混凝土施工開(kāi)盤前半小時(shí)由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、工長(zhǎng)對(duì)施工管理人員、班組長(zhǎng)及作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面且有針對(duì)性、可操作性技術(shù)交底，交底內(nèi)容包括主要施工方法、技術(shù)要點(diǎn)、過(guò)程控制、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、注意事項(xiàng)以及成品保護(hù)等。

5.2混凝土澆筑施工

a.混凝土入模前，應(yīng)采用專用設(shè)備測(cè)定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌和物陛能符合設(shè)計(jì)或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。b.混凝土澆筑時(shí)的自由傾落高度不得大于2m，當(dāng)大于2m時(shí)，應(yīng)采用滑槽、串簡(jiǎn)、漏斗等器具輔助輸送混凝土，保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象。c.混凝土的澆筑應(yīng)采用分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行，間隙時(shí)間要小于90min，不得隨意留置施工縫；新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)間澆筑時(shí)的溫差要小于15℃.d.混凝土振搗可采用插入式振動(dòng)棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設(shè)備。振搗時(shí)應(yīng)避免碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。采用插入式振搗器振搗混凝土?xí)r，宜采用垂直點(diǎn)振方式振搗。每點(diǎn)的振搗時(shí)間以表面泛漿或不冒大氣泡為準(zhǔn)，一般不宜超過(guò)30s，避免過(guò)振。若需變換振搗棒在混凝土拌和物中的水平位置，應(yīng)首先豎向緩慢將振搗棒拔出，然后再將振搗棒移至新的位置，不得將振搗棒放在拌和物內(nèi)平拖。

6.高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為溫度（20±3）℃，相對(duì)濕度保持90%以上，時(shí)間28d。在實(shí)際工程中一般無(wú)法保證標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件，而只能采取措施在經(jīng)濟(jì)實(shí)用條件下取得盡可能好的養(yǎng)護(hù)效果。a.澆筑完的混凝土必須遮蓋來(lái)保溫或者防雨。在修整作業(yè)完成后或混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，優(yōu)先采用蓄水養(yǎng)護(hù)方法，連續(xù)養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑后的前1～2d，應(yīng)保證混凝土處于充分的濕潤(rùn)狀態(tài)，應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的養(yǎng)護(hù)齡期。b.對(duì)于大面積的板類工程，當(dāng)采取用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)時(shí)，可在養(yǎng)護(hù)劑中摻些白色顏料，使白色養(yǎng)護(hù)劑所形成的薄膜能反射陽(yáng)光，降低熱量吸收，抑制混凝土的溫升。c.當(dāng)完成規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間后拆模時(shí)最好為其表面提供潮濕的覆蓋層。d.大體積混凝土由于內(nèi)部溫度高，表面失水很快，需要補(bǔ)充水份。微膨脹劑只有在足夠潮濕的狀態(tài)下才具有補(bǔ)償收縮的作用，減少裂縫出現(xiàn)的可能。

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