论文部分内容阅读
摘 要：当前混凝土技术发展的主要方向是高性能混凝土，这种混凝土必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制。具有便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高等优点。特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。本文就高性能混凝土的性能与施工技术做出阐述，供同行参考。
关键词：高性能；混凝土；建筑工程；应用；
中图分类号： TU198 文献标识码： A
1.引言
高性能混凝土以耐久性作为设计的主要指标，其突出特点是：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。高性能混凝土在配置上采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。高性能混凝土一般都含有矿物掺和料硅粉、粉煤灰或磨细矿渣，经过实际应用表明，其中以硅粉提高强度和耐久性的效果最显著。可以大幅度提高混凝土强度和降低混凝土渗透性。在非常恶劣环境中要求混凝土结构具有长寿命，或混凝土强度等级在C80以上，硅粉是高性能混凝土的必要组成部分。优质粉煤灰具有物理减水作用。
2.高性能混凝土的应用
高性能混凝土技术已经应用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，它们用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3，水153L/ m3，引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。其坍落度大约在200mm；含气量6.1%；1d、3d、28d抗压强度分别为35、52和82 MPa；基础和其他大块混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3，粉煤灰133 Kg/m3，用水量接近，但引氣剂和高效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm；含气量7%；1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76 MPa。高性能混凝土结构的施工，需要非常强调加强现场实验室试验和质量验收。
高性能混凝土相对于钢材，普通混凝土的强度/自重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨料，就能进一步提高这个比例。
采用掺10～15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也是高性能混凝土的较好应用领域。
2.1 高性能混凝土在高层建筑中的使用
高性能混凝土（>40MPa）用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，这种建筑物下部三分之一的柱子，如采用普通混凝会有很大断面。与钢结构相比，不但可以节省材料，还能加快施工速度。
2.2 高性能道面混凝土的应用
“长寿命低维护路面”的特定需求更加适用于高性能混凝土的推广使用。采用高性能道面混凝土，提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前道面混凝土的发展趋势。在未来发展方向中提出抗拉强度达17MPa的超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路面。提高混凝土道面表面的致密性、抗渗性都是很重要的，而这是需要通过高性能混凝土来实现的。高性能道面混凝土的重要特征是高抗折强度。使用高性能道面混凝土可以显著提高道面的承载能力，延长使用寿命或减薄道面的厚度以降低工程造价。高性能道面混凝土的主要特征是具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在道面的设计使用期限内，混凝土能够正常工作。
3.高性能混凝土的加工工艺
3.1生产加工方式高性能混凝土通常采用商品化的生产方式。预拌混凝土生产工厂拥有自动精确的计量器具，计算机控制的生产系统，能保证混凝土的质量。对原材料的计量要精确，对制备高性能混凝土，原材料的计量精度不应超过下列规定：水泥、矿物掺合料±2%；水、外加剂±1%；粗、细骨料±3%。
3.2搅拌搅拌为了混凝土的各组相互分散而且均匀混合。因为高性能混凝土的胶结料多，混凝土拌和物的黏度大，若搅拌不好会影响混凝土拌和物的流变性能、微观结构和均质性等。所以，对于高性能混凝土，搅拌机械宜采用双锥式混凝土搅拌机，也可用强制式混凝土搅拌机，搅拌时间宜适当延长，以保证搅拌质量。
3.3裹砂区别于普通混凝土搅拌工艺的是：搅拌时原料的投料顺序不同。普通混凝土搅拌工艺是水泥、砂、石一次配好加入搅拌机后，加上应配的水量拌和。这种方法之所以能改善混凝土的性能，是因为一次搅拌时，砂子颗粒表面黏结了一层水泥，形成了薄薄的“水泥外壳”。在二次加水后再搅拌时，砂子周围的水泥外壳与二次水混合形成分散性良好的水泥浆填充在骨料之间的空隙。从而改善混凝土的一系列性能。
4.运输和浇筑工艺
4.1高性能混凝土是工厂化生产的预拌混凝土，需混凝土搅拌运输车由生产工厂运往浇筑地点。在运输过程中尽量减少坍落度损失。
4.2混凝土浇筑时对新拌混凝土进行振捣，是使混凝土密实的重要步骤。传统的方法是用平板振动器或者插入式振动器，利用机械振动产生的振动波使混凝土拌和物填满模板，同时使搅拌和浇筑过程中产生的一些气泡破裂，使一些气体排出，使得混凝土孔隙率降低而变得密实。对于高性能混凝土的振捣宜采用超声波振动器或高频振动器（振动频率≥20 000次／min）。
4.3保证真空吸水密实。目前真空吸水的作业方式分为表面真空吸水作业与内部真空吸水作业两种，表面真空吸水作业适合于楼面工程、屋面工程、道路工程、预制混凝土板工程等厚度较小、面积较大的混凝土工程的施工；内部真空吸水作业适合于混凝土基础工程中体积较大的梁柱等混凝土工程的施工。
5.高性能混凝土施工过程中的主要方法
5.1控制好真空度。过高的真空度，可增加脱水速度和脱水量，但对设备的要求也提高，而且密封性要求也高，因此采用过高的真空度是不经济的。过低的真空度产生的负压不足以克服新拌混凝土内的剪应力，使吸水和排除空气的能力降低，作业时间加长。新浇筑混凝土的厚度越大，选择的真空度也应适当增加。切实做好吸盘四周的密封，以保证达到足够的真空度。
5.2作业开始时可采用较低的真空度，可防止开始的高真空度导致新拌混凝土表层过早先密实，而使混凝土表层的排水通道不畅，影响整体混凝土的脱水。真空吸水作业时间与采用的真空度、环境温度、混凝土的配合比及要求的脱水量有关。此外，由于不同品种水泥及不同水泥用量拌制的混凝土保水性不同，因此影响排水速度会直接影响真空吸水时间。新拌混凝土保水性越好，在同一真空度下所需的脱水时间越长。
5.3真空吸水的同时，最好采用适当的机械振动，从而促使新拌混凝土的“液化”而降低脱水阻力，有利于同相颗粒位置的调整，也有利于气泡的排出。方向上最好与真空吸水的方向垂直，这样可以减小真空产生的压力与自重对振动效应的削弱。振动应采用低振幅，因为过高的振幅容易引起新拌混凝土的分层离析，造成脱水效率的降低。
5.4高性能混凝土由于水胶比小、水化反应迅速，所以早期养护十分重要。尤其对于掺加硅粉的高性能混凝土，为避免产生表面的塑性裂缝，早期养护更为重要。试验也证明，对高性能混凝土不同的养护条件，其强度增长和最终强度是不同的。养护过程要注意更严格的保温和保湿。因为高性能混凝土水泥用量较大，因此水化热相对较高。如果混凝土构件较大且环境温度较低，很容易使混凝土构件内外温差过大，导致内外变形不均匀而引起应力破坏作用。因此，采取适当的保温措施使内外温差降低是十分必要的。由于高性能混凝土水灰比较小，为保证在水化硬化时有充分的水，应尽量保证环境的湿度≥90%，或采取有效措施防止混凝土水分的蒸发。
6.结束语
高性能混凝土的研究与开发应用，属于技术上的重大的突破。在节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面有着突出的使用优势。可以想象，高性能混凝土在工程上的应用领域将迅速扩大，并取得更多的技术经济效益和社会效益。
参考文献 ：
[1] 刘伟，高性能混凝土浅议[J]. 价值工程. 2011(17)
[2]牛永胜，韦庆东，沈骥，谷少东.高强高性能混凝土经济效益分析［J］.混凝土，2012.
关键词：高性能；混凝土；建筑工程；应用；
中图分类号： TU198 文献标识码： A
1.引言
高性能混凝土以耐久性作为设计的主要指标，其突出特点是：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。高性能混凝土在配置上采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。高性能混凝土一般都含有矿物掺和料硅粉、粉煤灰或磨细矿渣，经过实际应用表明，其中以硅粉提高强度和耐久性的效果最显著。可以大幅度提高混凝土强度和降低混凝土渗透性。在非常恶劣环境中要求混凝土结构具有长寿命，或混凝土强度等级在C80以上，硅粉是高性能混凝土的必要组成部分。优质粉煤灰具有物理减水作用。
2.高性能混凝土的应用
高性能混凝土技术已经应用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，它们用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥用量为450 Kg/m3，水153L/ m3，引气剂160mL/ m3和高效减水剂3L/ m3。其坍落度大约在200mm；含气量6.1%；1d、3d、28d抗压强度分别为35、52和82 MPa；基础和其他大块混凝土的混合水泥用量为307 Kg/m3，粉煤灰133 Kg/m3，用水量接近，但引氣剂和高效减水剂掺量大幅度减小，坍落度约在185mm；含气量7%；1d、3d、28d和90d抗压强度分别为10、20、50和76 MPa。高性能混凝土结构的施工，需要非常强调加强现场实验室试验和质量验收。
高性能混凝土相对于钢材，普通混凝土的强度/自重比很低，掺有高效减水剂的高强混凝土则大大提高了该比例；用有大量微孔的轻骨料代替部分普通骨料，就能进一步提高这个比例。
采用掺10～15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土，具有优良的粘附力，适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补，这也是高性能混凝土的较好应用领域。
2.1 高性能混凝土在高层建筑中的使用
高性能混凝土（>40MPa）用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，这种建筑物下部三分之一的柱子，如采用普通混凝会有很大断面。与钢结构相比，不但可以节省材料，还能加快施工速度。
2.2 高性能道面混凝土的应用
“长寿命低维护路面”的特定需求更加适用于高性能混凝土的推广使用。采用高性能道面混凝土，提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前道面混凝土的发展趋势。在未来发展方向中提出抗拉强度达17MPa的超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路面。提高混凝土道面表面的致密性、抗渗性都是很重要的，而这是需要通过高性能混凝土来实现的。高性能道面混凝土的重要特征是高抗折强度。使用高性能道面混凝土可以显著提高道面的承载能力，延长使用寿命或减薄道面的厚度以降低工程造价。高性能道面混凝土的主要特征是具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在道面的设计使用期限内，混凝土能够正常工作。
3.高性能混凝土的加工工艺
3.1生产加工方式高性能混凝土通常采用商品化的生产方式。预拌混凝土生产工厂拥有自动精确的计量器具，计算机控制的生产系统，能保证混凝土的质量。对原材料的计量要精确，对制备高性能混凝土，原材料的计量精度不应超过下列规定：水泥、矿物掺合料±2%；水、外加剂±1%；粗、细骨料±3%。
3.2搅拌搅拌为了混凝土的各组相互分散而且均匀混合。因为高性能混凝土的胶结料多，混凝土拌和物的黏度大，若搅拌不好会影响混凝土拌和物的流变性能、微观结构和均质性等。所以，对于高性能混凝土，搅拌机械宜采用双锥式混凝土搅拌机，也可用强制式混凝土搅拌机，搅拌时间宜适当延长，以保证搅拌质量。
3.3裹砂区别于普通混凝土搅拌工艺的是：搅拌时原料的投料顺序不同。普通混凝土搅拌工艺是水泥、砂、石一次配好加入搅拌机后，加上应配的水量拌和。这种方法之所以能改善混凝土的性能，是因为一次搅拌时，砂子颗粒表面黏结了一层水泥，形成了薄薄的“水泥外壳”。在二次加水后再搅拌时，砂子周围的水泥外壳与二次水混合形成分散性良好的水泥浆填充在骨料之间的空隙。从而改善混凝土的一系列性能。
4.运输和浇筑工艺
4.1高性能混凝土是工厂化生产的预拌混凝土，需混凝土搅拌运输车由生产工厂运往浇筑地点。在运输过程中尽量减少坍落度损失。
4.2混凝土浇筑时对新拌混凝土进行振捣，是使混凝土密实的重要步骤。传统的方法是用平板振动器或者插入式振动器，利用机械振动产生的振动波使混凝土拌和物填满模板，同时使搅拌和浇筑过程中产生的一些气泡破裂，使一些气体排出，使得混凝土孔隙率降低而变得密实。对于高性能混凝土的振捣宜采用超声波振动器或高频振动器（振动频率≥20 000次／min）。
4.3保证真空吸水密实。目前真空吸水的作业方式分为表面真空吸水作业与内部真空吸水作业两种，表面真空吸水作业适合于楼面工程、屋面工程、道路工程、预制混凝土板工程等厚度较小、面积较大的混凝土工程的施工；内部真空吸水作业适合于混凝土基础工程中体积较大的梁柱等混凝土工程的施工。
5.高性能混凝土施工过程中的主要方法
5.1控制好真空度。过高的真空度，可增加脱水速度和脱水量，但对设备的要求也提高，而且密封性要求也高，因此采用过高的真空度是不经济的。过低的真空度产生的负压不足以克服新拌混凝土内的剪应力，使吸水和排除空气的能力降低，作业时间加长。新浇筑混凝土的厚度越大，选择的真空度也应适当增加。切实做好吸盘四周的密封，以保证达到足够的真空度。
5.2作业开始时可采用较低的真空度，可防止开始的高真空度导致新拌混凝土表层过早先密实，而使混凝土表层的排水通道不畅，影响整体混凝土的脱水。真空吸水作业时间与采用的真空度、环境温度、混凝土的配合比及要求的脱水量有关。此外，由于不同品种水泥及不同水泥用量拌制的混凝土保水性不同，因此影响排水速度会直接影响真空吸水时间。新拌混凝土保水性越好，在同一真空度下所需的脱水时间越长。
5.3真空吸水的同时，最好采用适当的机械振动，从而促使新拌混凝土的“液化”而降低脱水阻力，有利于同相颗粒位置的调整，也有利于气泡的排出。方向上最好与真空吸水的方向垂直，这样可以减小真空产生的压力与自重对振动效应的削弱。振动应采用低振幅，因为过高的振幅容易引起新拌混凝土的分层离析，造成脱水效率的降低。
5.4高性能混凝土由于水胶比小、水化反应迅速，所以早期养护十分重要。尤其对于掺加硅粉的高性能混凝土，为避免产生表面的塑性裂缝，早期养护更为重要。试验也证明，对高性能混凝土不同的养护条件，其强度增长和最终强度是不同的。养护过程要注意更严格的保温和保湿。因为高性能混凝土水泥用量较大，因此水化热相对较高。如果混凝土构件较大且环境温度较低，很容易使混凝土构件内外温差过大，导致内外变形不均匀而引起应力破坏作用。因此，采取适当的保温措施使内外温差降低是十分必要的。由于高性能混凝土水灰比较小，为保证在水化硬化时有充分的水，应尽量保证环境的湿度≥90%，或采取有效措施防止混凝土水分的蒸发。
6.结束语
高性能混凝土的研究与开发应用，属于技术上的重大的突破。在节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面有着突出的使用优势。可以想象，高性能混凝土在工程上的应用领域将迅速扩大，并取得更多的技术经济效益和社会效益。
参考文献 ：
[1] 刘伟，高性能混凝土浅议[J]. 价值工程. 2011(17)
[2]牛永胜，韦庆东，沈骥，谷少东.高强高性能混凝土经济效益分析［J］.混凝土，2012.