浅析高强混凝土的研究和应用

浅析高强混凝土的研究和应用

发表时间：2015-09-15T14:53:21.120Z 来源：《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿作者：颜杰华[导读] 广东省佛山市禅城区广陆混凝土制品有限公司在一定程度上能代表一个国家在材料科学领域所取得的成绩。

颜杰华

（广东省佛山市禅城区广陆混凝土制品有限公司，528100）【摘要】随着建筑理念和施工技术的不断发展，建筑物的结构形式越来越复杂，对建筑材料特别是混凝土的要求也越来越高，而具有优异性能的高强混凝土得到了广泛的应用。本文从高强混凝土的概念和优点入手，阐述了其性能要求和配制要求，分析了施工过程中常见的问题及改进措施。

【关键词】高强混凝土；研究；应用；问题混凝土作为最常用的建筑材料之一，在建设行业具有不可替代的作用，但随着高层建筑、大跨度结构物的不断出现，普通混凝土在某些时候已不能满足设计与施工的需要，随着材料学的不断发展，高强混凝土应运而生。高强混凝土以其强度高、耐久性好等诸多优点，在高层建筑、大跨度桥梁、地下防护工程等工程中得到了广泛的应用，且取得的良好的经济效益，而其研究发展水平，在一定程度上能代表一个国家在材料科学领域所取得的成绩。

1、高强混凝土的概念及优点高强混凝土是指强度等级不低于C60 的混凝土，是由水泥、粗细骨料、外加剂、矿物掺合料和水，通过常规工艺拌制生产出来的强度等级较高的混凝土。

高强混凝土与传统的混凝土相比，具有以下优点：1、结构物截面尺寸小，较高的混凝土强度可以使构件的承载力提高，在相同荷载大小作用下，构件的截面尺寸可相应减小，不仅可以提高建筑物的美观度，还有利于室内空间的利用；2、耐久性好，高强混凝土有较高的自密实性，因此耐久性较好，能适应各种恶劣环境，使用寿命较普通混凝土高；3、经济性好，尽管高强混凝土的生产成本较普通混凝土高，但建筑物的混凝土和钢筋用量可大幅减少，且为施工工程带来了很大的便利，经济效益十分明显。

2、高强混凝土的性能要求

2.1 拌合物性能

高强混凝土拌合物应符合以下规定：1、泵送拌合物的坍落度不小于220mm，扩展度不小于500mm，倒置坍落度筒排空时间在5~50s 内，坍落度经时损失不大于10mm/h；2、拌合物在生产、运输及施工过程中不应产生离析和泌水现象，初凝和终凝时间应满足施工需求；

3、拌合物选用的试验方法要符合普通混凝土的现行国家标准。

2.2 力学性能

高强混凝土的等级强度可分为C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100 九个等级（超过C100 的为超高强混凝土），高强混凝土在力学性能确定时选用的试验方法要符合普通混凝土的现行国家标准。

2.3 耐久性能

高强混凝土的抗冻、抗侵蚀、抗渗、抗碳化等耐久性能等级划分应参照普通混凝土的国家现行标准，且其早期抗裂试验的单位面积的总开裂面积不宜大于700mm2/m2。此外，用于受氯离子侵蚀环境条件、盐冻环境条件、盐渍土环境条件下的高强混凝土要满足规范上的特殊要求。

3、高强混凝土的配制要求

3.1 配合比要求

高强混凝土在配合比设计和选用时除了符合普通混凝土现行行业标准的规定外，还应满足以下要求：1、水胶比宜为0.24~0.34，胶凝材料用量宜为480~600kg/m3，砂率宜为35~42%；2、矿物掺合料和外加剂的种类、用量应通过实验确定，矿物掺合料的用量宜为25~40%，若选用硅灰，则其用量不宜大于10%；3、设计配合比应在生产前根据骨料含水量进行调整，得出施工配合比；4、大体积高强混凝土应在配合比设计阶段控制其施工过程中绝热温升不超过50 度。

3.2 原材料要求

3.2.1 水泥

高强混凝土所用水泥应符合以下规定：1、宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥出厂时间不得超过3 个月，不得结块；2、水泥中氯离子含量应严格控制，不得大于0.03%；3、对于有预防碱骨料反应设计要求的结构物，水泥内碱含量应低于0.6%；4、混凝土强度等级超过C80 时，水泥28d 胶砂强度不宜低于50MP。

3.2.2 骨料

高强混凝土所用骨料应符合以下规定：1、宜选用细度模数为2.6~3.0 的II 区中砂，砂的含泥量不得大于2%；2、宜选用非碱活性的砂，不得采用再生细骨料；3、宜选用连续级配，最大公称粒径不大于25mm 的粗骨料，作为其来源的岩石抗压强度应比混凝土强度等级高30%，含泥量不得大于0.5%；4、宜选用非碱活性的粗骨料，不得采用再生粗骨料。

3.2.3 外加剂

高强混凝土所用外加剂应符合以下规定：1、外加剂性能应稳定，且与其他原材料有良好的适应性；2、宜采用高效减水剂，当配制C80 及以上等级混凝土时，减水率不宜小于28%；3、当应特殊要求采用膨胀剂或防冻剂等其他外加剂时，应符合现行行业标准。

3.2.4 矿物掺合料

用于高强混凝土的矿物掺合料包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、钢渣粉和磷渣粉，应符合以下规定：1、宜选用I、II 级的F 类粉煤灰；2、粒化高炉矿渣粉用于C80及以上强度等级的混凝土时，不宜低于S95级；3、硅灰用于C80 及以上强度等级的混凝土时，其SiO2含量宜大于90%，比表面积不宜小于15000m2/kg；4、矿物掺合料的放射性应符合国家标准。

在上述掺合料中，硅灰常用于C80 及以上强度等级的混凝土，硅灰是无定形的SiO2颗粒，粒径非常小，它不仅可以填充水泥颗粒之间的空隙，提高混合物的密实度，还能参与水泥的水化反应形成硅酸钙凝胶，因此能显著提高混凝土的早期强度，并且能提高后期强度，因此广泛地应用于高性能混凝土和高强度混凝土。

3.2.5 水

高强混凝土的拌合用水和养护用水应符合现行行业标准。

4、高强混凝土施工常见问题分析

4.1 拌合物黏度较大，施工不便高强混凝土在配制时采用的水胶比较小，使得拌合物内水体积减小，固体颗粒体积增大，颗粒间间距减小，相互作用力增大，导致其黏度随之增大。较大的黏度不仅给拌合物的运输、泵送入仓带来不良影响，还对施工人员的操作增加一定的难度。目前研究人员发现，通过选用合适种类的减水剂、合适颗粒级配的掺合物以及合适的配合比，可以调节和改善拌合物的黏度。

4.2 拌合物水化热较大

高强混凝土中的某些矿物掺和料，特别是硅灰，会使拌合物早期水化反应加速，水化热释放加快，内部温升加快，控制不好容易引起结构物早期开裂。

为了适当降低早期拌合物水化反应产生的热量，配合比设计阶段应多做试配实验，选用种类合适的水泥和矿物掺料，此外，在拌合物中加入适量的缓凝剂或选用缓凝型减水剂，也能有效的对拌合物水化热的释放过程进行调控。

4.3 自收缩大，易开裂

较低的水胶比意味着单位体积拌合物内的含水量较少，分配给水泥水化反应的自由水也较少，当自由水供应不足时，水化反应会吸取毛细孔内的水分，导致混凝土成型过程中自收缩增加，当自收缩过大，表现出来就是裂缝的产生。

为了控制自收缩现象，施工中常采用以下措施，如选用合适种类的掺和料、增大骨料用量、适时内外养护等。

5、结论

尽管高强混凝土至今已有几十年的发展历史，目前已大量应用于高层建筑、铁路、公路等建设行业，也已取得了良好的效果，但其自身还有许多缺点需要经过进一步的研究、论证和改进，因此项目管理人员在高强混凝土的设计和施工过程中，要注意通过实际案例积累经验，为这一技术的完善做出贡献。

参考文献：

[1]JGJ/T281-2012,高强混凝土应用技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012(05).

[2]缪昌文,刘建忠.应用高强混凝土应注意的几个问题[J].施工技术,2013(10).