谈工程建设中高强高性能混凝土的配制和应用

关键词： 选用 高技术 混凝土 高性能

1 高强高性能混凝土的研制

高强高性能混凝土是一种新型高技术混凝土, 它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, 选用优质原材料, 在严格的质量管理条件下制成的。除了水泥、水、集料外, 必须掺加足够数量的矿物质超细粉与高效外加剂。它是重点保证耐久性、工作性、各种力学性能、适用性、体积稳定性和经济合理性的一种新材料。

1.1 高强高性能混凝土的研制技术途径

高强高性能混凝土作为一种新型高技术混凝土, 它的研制要求我们必须从原材料, 配合比, 施工工艺与质量控制等方面综合考虑。首先必须优先选用优质原材料。其次在配合比研制时, 在满足设计要求的情况下, 尽可能降低水泥用量并限制水泥浆体的体积;根据工程的具体情况掺用一种及一种以上矿物质超细粉掺和料;在满足流动度的前提下, 通过优选高效减水剂的品种与剂量, 尽可能降低混凝土的水胶比。第三是正确选择施工方法, 合理设计施工工艺并强化质量控制意识与措施, 以保证高强高性能混凝土满足工程结构的需要。

1.2 原材料的优选与确定

1.2.1 原材料的优选

(1) 水泥。配制高强高性能混凝土宜选用强度较高的水泥, 在选用水泥时还要考虑水泥的矿物质组成和细度。

(2) 细集料。宜优先选用细度模数中等偏粗 (控制在2.7～3.1) , 质地坚硬、粒形良好的天然河砂。对0.315mm筛孔的通过量不应少于15%, 对0.16mm筛孔的通过量不应少于5%, 含泥量不应大于1% (不含泥块) 。

(3) 粗集料。粗集料的性能对高强高性能混凝土的性能有较大影响, 其中最主要的是集料的强度与界面的黏结力, 以及骨料的物理能和化学成分。粗集料的颗粒强度、针片状颗粒含量、含泥量及最大粒径等也是高强高性能混凝土强度和性能的控制因素。粗骨料的强度对高强高性能混凝土的强度影响很大, 因此应选用质地坚硬未风化的岩石, 骨料母材的抗压强度不应小于混凝土强度标准值的1.3倍, 宜优先选用致密的辉绿岩、玄武岩、火成岩、花岗岩、大理石等。粗骨料针片状颗粒含量不应大于5%, 压碎指标值不应大于7%, 表观密度应大于2650kg/m3, 堆积密度应大于1450kg/m3, 吸水率应小于1.0%。粗骨料的最大粒径不应大于25mm;含泥量不应大于0.5%, 不含泥块。粗骨料中不得混入风化和软弱颗粒, 且粗骨料应具有良好的颗粒级配。

(4) 外加剂。新型高效减水剂是配制高强高性能混凝土的必需组分。新型高效减水剂对胶凝材料的分散能力强、减水率高, 可大幅降低混凝土的单方用水量, 不仅能增加混凝土拌和物的流动性, 保持混凝土坍落度损失功能好, 而且能大幅度地提高混凝土的强度和弹性模量, 对减少徐变, 提高混凝土的耐久性也非常有利。在选择高效减水剂时, 既要考虑到工程特点、施工条件、耐久性要求, 也要考虑到高效减水剂的种类、用量、混凝土强度与水泥的适应性等。对于高强高性能混凝土考虑到混凝土拌和物的坍落度损失及现场施工是否便利, 可采用与缓凝剂复合的高效减水剂。

(5) 拌和水。配制C60高强高性能混凝土的用水, 采用饮用水, 水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质, pH值应大于4。

1.2.2 原材料的确定

根据选用的材料情况以及工程需要, 配制C60高强高性能混凝土通过一系列的试配对材料选用。

(1) 水泥:采用P.O42.5R, 实侧3天抗压度为31.9Mpa, 28天抗压强度为53.5Mpa。

(2) 粗骨料:选用本地石场花岗岩质碎石, 其指标如表1。

(3) 细骨料:选用东江砂, 细模数为2.9, 含砂量为0.1%, Ⅱ区中偏粗的中砂。

(4) 外加剂:利用FDN-3纯萘系外加剂和萘系与氨基符合的JF-2外加剂。

(5) 矿物掺和料:磨细矿渣采用韶钢所供S95矿渣粉。

2 高强高性能混凝土施工工艺与质量控制

高强高性能混凝土的组分较多, 对性能影响的因素较为复杂, 因而对施工工艺和质量控制有更严格的要求, 必须对高强高性能混凝土的外加剂掺量与用水量进行严格控制。高强高性能混凝土适宜于商品混凝土搅拌站生产, 搅拌站应配有计算机自动控制系统, 自动精确计量原材料, 并能对原材料品质均匀性、配合比参数的变化等通过人机对话进行监控与反馈分析。

2.1 高强高性能混凝土的搅拌

混凝土的拌制采用强制式搅拌机, 二次投料搅拌工艺。搅拌时间较普通混凝土适当延长。搅拌时应注意外加剂应在加水到一半时开始加入, 加入后约20s, 搅拌均匀后才可投入粗骨料。全部材料投入搅拌机后, 至少搅拌40s才能出料。

2.2 高强高性能混凝土的泵送

高强高性能混凝土水灰比小、黏性大、泌水较少, 不易离析, 泵送阻力大, 宜采用固定高压泵和高压泵管。混凝土泵送时速度不宜过快, 过快对高强高性能混凝土不利, 且混凝土泵和泵管承受压力较大, 易爆管和爆卡。

2.3 高强高性能混凝土的浇筑

高强高性能混凝土因浆量较大, 黏性较高, 流动速度慢, 不易充盈模腔, 相对普通混凝土, 振动时间要加长, 抽拔棒的速度要慢, 因此要注意加强对振捣质量的控制。施工中, 混凝土采用高频振动器捣固, 人员定点定位负责, 防止漏振。

2.4 高强高性能混凝土的养护

高强高性能混凝土由于水灰比小, 基本不泌水, 因此养护比普通混凝土更为重要。由于一次浇筑时间长, 对早期浇筑的混凝土在混凝土终凝后应立即进行养护, 养护采取在模板外侧加挂两层棉被, 模板拆除后及时喷涂养护液。在混凝土浇筑前埋设测温管, 做好混凝土内部和表面温度监测, 当内外温差超过25℃应及时采取防范措施。

3 结语

随着混凝土技术的不断发展, 高效减水剂和高活性的混凝土掺和料不断得到开发与应用以及工程结构向大跨度、高层、超高层及超大型发展的需要, 混凝土强度、性能不断提高, 特别是越来越多的大跨桥梁、高层建筑、地下、水下建筑工程的修建和使用, 使高强和高性能化的混凝土已逐渐成为主要的工程结构材料。

摘要：由于工程建设的范围与规模不断扩大, 要求混凝土具有高强、高体积稳定性、高弹性模量、高密实度、低渗透性、耐化学腐蚀性及高耐久性并具有高工作性等特性。因此, 高强高性能混凝土在工程建设中将发挥越来越重要的作用。在国内对C50-C80的高强高性能混凝土的研制, 和工程应用已经逐步展开了。本次以某城市广场地下室柱C60混凝土为工程实例, 该楼层地上为二十二层, 地下室两层, 转换层以下的塔楼柱均为C60。

关键词：高强高性能混凝土,配制,施工工艺