浅谈高性能混凝土

浅谈高性能混凝土

摘要：参考有关资料，结合具体的工作实践，介绍和分析了高性能混凝土的概念、配制特点以及各种原材料对高性能混凝土性能的影响，重点对高性能混凝土的施工特点进了总结。

关键词：高性能混凝土；粉煤灰；配合比

中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：

混凝土是现代工程结构的主要材料,我国每年混凝土用量约109亿m3,规模之大,耗资之巨,居世界前列。为适应社会发展的需要,

其内涵也发生着日新月异的变化,尤其是它的性能,即为适应现代

化施工需要的拌合物的性能,在严酷条件下的耐久性以及它的各种物理力学性能,都达到了一个新水平。为与传统的混凝土技术相区别,称之为高性能混凝土(high-performance concrete,简称hpc)。高强度、高工作性、高耐久性这三项指标,构成了“高性能混凝土”所具备“三高”(3h)的性能指标。目前，随着世界各国对高性能混凝土认识的逐步深入而大量在超高层建筑、桥梁、公路、港口等工程中使用。

1、高性能混凝土的概念及其基本特点

我国著名的混凝土科学家、中国工程院院士吴中伟教授对高性能混凝土的定义为：高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作

的混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点地予以保证，即耐久性、施工性、适用性、强度、

体积稳定性和经济性。

高性能混凝土之所以成为当前建筑领域研究的热点，显然与全世界对混凝土耐久性的需求以及人们日益关心的可持续发展密切

相关。因此，从特定的含义或狭义上说，至少在现阶段，可以将高性能混凝土定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业

化生产与施工的混凝土。《公路桥涵施工技术规范》（jtj041-2000）将高性能混凝土描述为：“具有高强度、高弹性模量、低渗透性和抵抗外界破坏的混凝土。高强混凝土本身抗渗性能就高，但还不同于高性能混凝土，高性能混凝土主要指高耐久性。”高性能混凝土是在提高常规混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的活性细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土。

2、高性能混凝土配制的特点

高性能混凝土配制的特点包括：一是低水胶比（水与胶凝材料的重量比，后者包括水泥及混合材料的重量）；二是较低的水泥用量，选用优质材料，除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料；三是高效外加剂。

采用低水胶比（一般控制在0.24-0.38之间）的目的是降低混凝土水化热、增强硬化前后混凝土的体积稳定性，同时也是掺用矿物细掺料的要求；掺入优质矿物细掺料的目的是为了提高施工性(工作性)、体积稳定性、密实性和抗化学侵蚀性。同时，因降低水胶比和混凝土水化热而提高混凝土耐久性，这也是高性能混凝土实

现高耐久性目标的关键。另外，较低的水泥用量和用水量，以及加入矿物细掺料也是避免出现有害裂缝的主要手段。但是，因较低的水胶比和较大的胶凝材料不利于施工阶段的裂缝控制，容易出现硬化前的塑性开裂和硬化后的干缩、自身收缩裂缝，这对混凝土的耐久性不利。因此，高性能混凝土的耐久性还必须有非同一般的特殊养护措施来保证。

3、各种材料对混凝土性能的影响

3.1粉煤灰对混凝土性能的影响

在混凝土中掺入一定量的粉煤灰以后，取代了混凝土中的部分水泥和骨料，能够减少混凝土的用水量，相应降低了水灰比，改善了混凝土的和易性，减少了混凝土的泌水率，防止了混凝土离析现象的发生；同时能够提高混凝土的密实性及抗渗性，并改善混凝土的抗化学侵蚀性。掺加粉煤灰后还能减少混凝土的水化热，防止大体积混凝土的开裂。

3.2硅粉对混凝土性能的影响

硅粉的主要成分是二氧化硅，占其含量的85%-95%，硅粉粒径为0.1um-1.01um，是水泥颗粒粒径的1/50-1/100，硅粉松散容重为250kg/m3-300 kg/m3，填充在水泥颗粒之间，能将水泥水化产生的ca(oh)2转化为csh凝胶 (即火山灰反应)，从而大幅度提高混凝土强度和降低混凝土的渗透性。掺硅粉后的水泥浆体中的毛细孔会相应减小，从而能提高混凝土的密实性、抗渗性和耐久性。由于硅粉颗粒极细，能改善混凝土拌和物的和易性，增加黏聚力，减少离析，

增强可泵性，可配制高流动度的混凝土。

3.3低水胶比

与普通混凝土相比，高性能混凝土的水胶比较低（在某码头上部混凝土中的水胶比为0.324），从而减小了混凝土的孔隙率和渗透性。因此，低水灰比是保证混凝土高耐久性和高强度的前提条件之一。

3.4水泥用量低

某码头上部c45高性能混凝土中的水泥含量为222kg/m3，而普通c45级混凝土中的水泥含量均超过400kg/m3。由于水泥用量的减少，从而降低了混凝土的水化热，而由于混凝土中粉煤灰和硅粉的掺入，提高了混凝土的强度。

3.5粗骨料中的最大粒径小

高性能混凝土中粗骨料最大粒径为26.5mm。因为骨料最大粒径小，则骨料与水泥浆界面应力差较小，而应力差大会引起混凝土裂缝。

4、高性能混凝土的施工特点

高性能混凝土由于其优异的施工性能(和易性)，给施工带来方便，可消除由于人为振捣不均匀而造成的缺陷，提高混凝土工程外观质量，同时也降低了对现场一线工人的要求。但是，高性能混凝土的性能对原材料质量和配合比的控制、混凝土的拌和时间以及混凝土的养护工作等非常敏感。这就要求施工技术人员和管理人员熟悉和掌握这些特性和质量控制技术。

4.1混凝土拌制

（1）高性能混凝土拌制时，要严格控制配合比中各种原材料的计量，保证配料数量误差在施工规范要求之内。

（2）高性能混凝土拌制时，必须准确控制用水量，沙石中的含水量应仔细测定后从用水量中扣除。除事先规定的部分用水可留在现场补加外，严禁在材料出机后加水。

（3）因掺加了粉煤灰和硅粉等颗粒较细的材料，施工中要严格控制各种材料特别是细料的用量，同时要采取防风、防雨、密闭等措施。

（4）高性能混凝土的拌制与普通混凝土拌制有很大的区别，必须采用强制式拌和机进行拌和，而且拌制时宜采用“二次投料法”的拌和施工工艺进行施工。其拌和施工工艺如下：混凝土拌和时，先投入粗骨料和细骨料，并加入70%的水，拌和30s，然后投入水泥继续拌和，最后再加入粉煤灰、硅粉和减水剂以及剩余的30%的水量进行拌和，每盘混凝土的拌和时间不少于2min。

4.2混凝土浇注

（1）高性能混凝土中由于掺加了粉煤灰和硅粉，和易性较好，不易产生离析的现象，同时由于混凝土中的各种成分之间黏结能力比普通混凝土增强，以及由于掺加了多种外掺料，在不同温度下混凝土的坍落度损失亦不同。因此混凝土浇注时要根据现场施工温度选择适宜的混凝土坍落度，提供给拌和站进行调整。

（2）混凝土浇筑过程中，要按普通混凝土施工要求进行。因为