高强混凝土

高强混凝土

（青岛理工大学土木工程学院卓越131）

[摘要]高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件，可采用高强度钢材和人为控制应力，从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构，应用于大跨度房屋和桥梁中。此外，利用高强混凝土密度大的特点，可用作建造承受冲击和爆炸荷载的建（构）筑物，如原子能反应堆基础等。利用高强混凝土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点，建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等。

[关键词]经济效益，改善水泥，纤维增强

1、引言

随着社会的发展，人们对混凝土的要求也会越来越高，混凝土强度会越来越大，抗冻、抗酸、抗碱的能力也会越来越强，混凝土也会朝着绿色方向发展，对环境无任何污染，可以进行回收再利用，成本也会越来越低，高强混凝土会占据混凝土的主要市场！

2、高强混凝土的发展

高强混凝土的发展主要是在美国。芝加哥Water Tower Place，1976年完工，高260m，要求混凝土抗压强度9000psi（62Mpa）应用于柱和剪力墙。芝加哥，311 South wacker Building，1990年完工，293m，要求12000psi（83Mpa）高强混凝土用于钢筋混凝土柱。芝加哥，Two Union Square in Seattle,1989年完工，设计强度19000psi（131Mpa）台北101大厦，高509m，2004年完成，应用设计强度为69Mpa复合柱子。Petranus Tower 1 and 2, 马来西亚，80Mpa高强混凝土柱和剪力墙，高452m。完全的钢筋混凝土结构，Citic Plaza，中国广州，高391m。Trump World Tower, New York，2001年完工。世界最高的钢筋混凝土民用建筑。应用于柱子的混凝土强度为83Mpa。Burj Dubai Tower，In Dubai， UAE，600多米高，完全的钢筋混凝土民用建筑，2009年完工，混凝土设计强度80Mpa。1990s，Con cho River Overpass, in Saint Angelo，TX，美国，高强混凝土预应力梁用于大跨度桥梁设计，要求混凝土设计强度101Mpa。高强混凝土用于箱梁设计高强混凝土用于索拉桥沿海工程，要求高强混凝土，为了达到耐久性要求。

3、高强混凝土的介绍

一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土，C100强度等级以上的混凝土称为超高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。

4、高强混凝土的优越性

（1）在一般情况下，混凝土强度等级从C30提高到C60，对受压构件可节省混凝土30－40%；受弯构件可节省混凝土10－20%。

（2)高强混凝土比普通混凝土成本上要高一些，但由于减少了截面，结构自重减轻，这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义。再者，由于梁柱截面缩小，不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观的问题，而且可增加使用面积。以深圳贤成大厦为例，该建筑原设计用C40级混凝土，改用C60级混凝土后，其底层面积可增大1060平方米，经济效益十分显著。

（3）由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土。因此，国外高强混凝土除高层和大跨度工程外，还大量用于海洋和港口工程，它们耐海水侵蚀和海浪冲刷

的能力大大优于普通混凝土，可以提高工程使用寿命。

（4）高强混凝土变形小，从而使构件的刚度得以提高，大大改善了建筑物的变形性能。

5、如何改善高强混凝土

（1）改善水泥的水化条件

①增加水泥中早强和高强的矿物成分的含量。

②提高水泥的磨细度。

（2）掺加各种高聚物

（3）增强集料和水泥的粘附性

（4）掺加高效外加剂

（5）增加混凝土的密实度

（6）采用纤维增强

（7）混凝土密封固化剂

在我国为提高混凝土强度采用的主要措施有：

（1）合理利用高效减水剂，采用优质骨料、优质水泥，利用优质掺合料，如优质磨细粉煤灰、硅灰、天然沸石或超细矿渣。采用高效减水剂以降低水灰比是获得高强及高流动性混凝土的主要技术措施；

（2）采用525，625，725号的硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥及相应的外加剂，这是中国建筑材料科学研究院制备高性能混凝土的主要技术措施；

（3）以矿渣、碱组分及骨料制备碱矿渣高强度混凝土，这是重庆建筑大学在引进前苏联研究成果的基础上提出的研制高强混凝土的技术措施；

（4）交通部天津港湾工程研究所采用复合高效减水剂，用525号水泥320kg/m，水灰比0.43，和425号水泥480kg/m，水灰比0.32，在试验室中制成了抗压强度分别为68MPa 和65MPa的高强混凝土。

6、高强混凝土原材料要求

（1）应选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

（2）对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%；其他质量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 53）的规定。

（3）细骨料的细度模数宜大于2.6，含泥量不应大于2.0%，泥块含量不应大于0.5%。其他质量指标应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52）的规定。

（4）配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂；并应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。

7、高强混凝土配合比应符合下列规定：

（1）基准配合比中的水灰比，可根据现有试验资料选取；

（2）配制高强混凝土所用砂率及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定；

（3）高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3；水泥和矿物掺合料的总量不应大于600kg/m3。

当采用三个不同的配合比进行混凝土强度试验时，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少0.02~0.03。

高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制强度。