浅谈高性能混凝土

浅谈高性能混凝土
介绍高性能混凝土发展过程，指出高性能混凝土特性，阐明高性能混凝土技术要点及施工控制。

标签：高性能混凝土技术要点施工控制
0 引言
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。

它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，同时低水胶比，选用优质原材料，掺加足够数量矿物细掺料和高效外加剂的配置特点，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土。

本文根据参加新建铁路哈尔滨至大连客运专线工程施工的实际经验，简单谈谈高性能混凝土技术。

1 高性能混凝土定义
1990年5月，美国国家标准与技术研究院与美国混凝土协会召开会议，首次提出高性能混凝土这个名词。

对高性能混凝土至今国际上没有一个公认的定义，美国和加拿大的学者强调并侧重是硬化后混凝土的性能，特别是耐久性；而日本学者则重视混凝土在新拌状态的高流动性与自密实性。

综合各国学者意见，高性能混凝土具有体现工程设计和施工要求的综合的优异的技术特性。

一般认为高性能混凝土是指用常规的硅酸盐或普通硅酸盐水泥、砂石等做原材料，使用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂和活性矿物掺合料配制的水泥混凝土。

2 高性能混凝土特性
2.1 自密实性高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。

因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

2.2 体积稳定性高性能混凝土体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。

普通混凝土弹性模量为20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45GPa。

采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理配合比配制的高性能混凝土，90天龄期干缩值低于0.04%。

2.3 强度高性能混凝土抗压强度已超过200MPa。

目前，28d平均强度介于100～120MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。

高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。

2.4 水化热由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，
水化热相应降低。

2.5 收缩和徐变高性能混凝土总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。

但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。

相对湿度和环境温度，仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。

高性能混凝土徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土徐变总量（基本徐变与干燥徐变之和）有显著减少。

在徐变总量中，干燥徐变值的减少更为显著，基本徐变仅略有一些降低。

而干燥徐变与基本徐变的比值，则随着混凝土强度的增加而降低。

2.6 耐久性高性能混凝土除通常抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土外，高性能混凝土渗透率，明显低于普通混凝土。

高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

2.7 耐火性高性能混凝土在高温作用下，会产生爆裂、剥落。

为克服这一性能缺陷，可在高性能混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能熔解、挥发，形成许多连通孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。

3 高性能混凝土技术要点
3.1 低水胶比低的水胶比，在保证工作度的情况下尽可能减少水的用量。

3.2 高效减水剂使用高效减水剂以保证在水胶比比较低，胶结材料用量不多的情况下提高工作度。

3.3 高质量骨料选择高质量的骨料，高性能混凝土对骨料的颗粒级配和粒径有着更严格的要求，要求细骨料应选用洁净的砂子，粗骨料应是高强、低吸水性的碎石。

3.4 活性矿物材料掺入活性矿物材料可以带来很多益处：①改善新拌混凝土的工作度。

②降低混凝土硬化初期的水化热，减少了温度裂缝。

③活性矿物材料与水泥水化产物Ca(OH)2起火山灰反应，使硬化水泥浆内的空隙细化，提高水泥浆和水泥浆与骨料界面的强度，提高混凝土的抗渗性，有利于混凝土在酸性环境下的耐久性。

4 高性能混凝土施工控制
高性能混凝土质量控制的关键在于保证原材料和拌合物质量的稳定。

应充分考虑施工过程中可能出现的各种情况，制定充分的预防措施，合理设置原材料和拌合物的质量是否稳定的控制点。

下面强调以下几个施工控制要点：
4.1 搅拌站集中拌制耐久性混凝土尽可能的采用大型搅拌站集中拌制，由于
采用电子计量系统对各种原材料进行计量，整套设备自动化程度较高，受操纵人员人为影响较小，对混凝土配合比的要求执行的比较好，这样搅拌出的混凝土比较均匀，质量也相对稳定，混凝土的耐久性相对较好。

4.2 加强拌和物检测以往对混凝土拌和物出机及现场的指标一般只测混凝土坍落度，看混凝土的和易性和泌水情况。

而现在还要加测出机温度、含气量、入模温度、压力泌水率等指标而且频率比较大，这就要求试验人员要配备的比普通混凝土施工的要多。

4.3 骨料级配粒径
4.3.1 细骨料。

细骨料应选用洁净的砂子，最好是圆形颗粒的天然河砂，级配颗粒应符合标准。

4.3.2 粗骨料。

粗骨料要按粒径分仓堆放，严格按试验试配结果比例进行二次或三次级配，禁止按一种比例一成不变的对粗骨料进行级配。

任何新选料源或连续使用同料源、同品种、同规格的粗细骨料达一年时，要进行全面检测。

4.4 混凝土温度
4.4.1 混凝土温度控制原则。

混凝土温度控制的原则是：①升温不要太早和太高；②降温不要太快；③混凝土中心和表面之间，新老混凝土之间以及混凝土表面和大气之间的温差不要太大。

温度控制的方法制度要根据气温（季节），混凝土内部温度、构件尺寸、约束尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件来确定。

4.4.2 夏季施工应注意事项。

在高温下拌合、浇筑和养护会损害混凝土的质量和耐久性，过热会使坍落度损失过快，拌合物用水量增大。

因此，炎热天气施工对混凝土施工最高温度和浇筑作业应有限制（入模温度不宜高于气温且不宜超过30℃）。

降温主要措施有：①用冷水或冰水做拌和水；②冷却水泥温度；③用冷却水喷洒、浸泡或冷风降低骨料温度；④对搅拌和运输设备进行遮阴、隔热处理；⑤夜间浇筑。

4.4.3 冬季施工应注意事项。

规定冬季搅拌混凝土应具有一定的出机温度（出机温度不宜低于10℃，入模温度不低于5℃），主要是避免混凝土早期受冻。

为使混凝土达到必要的出机温度，通常需要对拌和水或骨料进行预热，或两者都加热。

加热拌和水是最有效的办法，但拌和水的加热程度要适当，且应保证每盘混凝土之间温度相差不太悬殊。

为避免发生速凝或假凝现象，太热的水不要直接与水泥或外加剂接触。

为此，可采用加热水与骨料先拌和的搅拌工艺。

4.4.4 新旧混凝土浇注面温度控制。

新浇混凝土与邻接的已硬化的混凝土或岩土介质间的温差不得大于15℃。

这是因为新浇混凝土浇筑于已硬化混凝土表面时，由于两种混凝土的收缩不能同步，新浇混凝土往往由于收缩受到硬化混凝土的限制而产生开裂，这种现象在两种混凝土温差过大时更为明显。

4.4.5 混凝土拆模温度控制。

混凝土拆模时，芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差均不得大于20℃。

在炎热和大风干燥季节，应采取有效措施防止混凝土在拆模过程中开裂。

4.5 混凝土养护混凝土养护要注意湿度和温度两个方面。

养护不不仅是浇水保湿，还要注意控制混凝土的温度变化。

在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异。

采取保温和散热的综合措施，可以防止温降和温差过大。

5 结束语
随着社会发展的需要，科学技术的进步，高性能混凝土的研究、生产与应用在不少重要工程中被采用，显示出其独特的优越性和效益性。

本文对高性能混凝土特性、技术要点和施工控制方面做了初步探讨，供大家参考学习。

参考文献：
[1]《高性能混凝土主要技术标准与施工关键技术》（铁科院编）.
[2]《高速铁路高性能混凝土应用管理技术》（赵国堂）.。