关键词：高性能混凝土；耐久性；原材料；应用
1 引言
高性能混凝土以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，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。加强混凝土的施工管理，提高混凝土的施工工艺，是确保混凝土质量的重要措施。高性能混凝土的施工工艺主要包括原材料控制、配合比要求、拌制工艺、浇筑工艺和养护工艺。
2 原材料控制工艺及配合比要求
2.1 水泥胶凝材料是影响混凝土强度的主要因素
水泥是高性能混凝土中的主要胶凝材料，也是决定混凝土强度高低的首要因素。混凝土的强度主要取决于水泥石与骨料之间的粘结力。
选择水泥主要考虑的技术条件：（1）水泥的品种和水泥标号；（2）在正常养护条件下，水泥早期和后期强度的发展规律；（3）在混凝土的使用环境中，水泥的稳定性；（4）水泥与高效外加剂的相互适应性；（5）水泥的其他特殊要求，如水化热的限制、凝结时间、（耐蚀性）等。
水泥应选用硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。水泥中C3A含量应不大于8%，细度控制在10%以内，碱含量小于0.8%，氯离子含量小于0.1%。水泥中的C3A含量高、细度高，比表面积就会增大，混凝土的用水就会增加，从而造成混凝土落度损失过快，有时甚至会出现急凝和假凝现象，这不仅会影响混凝土的外观质量，同时也将直接影响其耐久性，为了更好地达到各项指标，水泥的存放时间以3天为宜。
2.2 粗细骨料混凝土中掺用粗细骨料为一般性项目控制
粗骨料宣选用二级配、三级配碎石，保持良好的级配能增加混凝土强度。在选择粗骨料时，一定要控制大骨科的含量，大骨料的含量超标，将直接影响保护层外侧混凝土的质量，会导致混凝土的表面干裂纹，影响表观质量。碎石粒径宜为5mm-20mm，最大粒径不应超过25mm，级配良好，压碎指标不大于8%，针片状含量不大干10%，含泥量低于1.0%，骨料水溶性氯化物折合氯离子含量不超过集料质量的0.02%。
对砂中有害物质应严格控制：含泥量不宜超过2%，云母含量按质量计不宜大于2%，轻物质含量按质量计不宜大于1%，硫化物及硫酸盐含量按质量计不宜大于1%，有机物含量按比色法评价颜色不应深于标准色。采用的砂子的细度模数应大于2.4，宜控制在2.6～3.0范围内。
2.3 高效外加剂
外加剂与水泥相适应性、减水率、流动性、含气量、掺量都将影响混凝土的工作性，高速铁路外加剂宜采用聚羧酸系列产品，其技术指标主要包括：减水率不应低于20%，硫酸钠含量小于10%，碱含量不得超过10%，硫酸钠含量小于10%，外加剂中的氯离子含量不得大于0.2%，含气量不小于3%。
在不改变混凝土工作性的条件下，它能大幅度地减少混凝土用水量，并显著地提高混凝土强度。在不改变混凝土用水量的条件下，能显著的改变混凝土的工作性，技术经济效果特别好。
高效外加剂应用于混凝土中主要起三个不同的作用：⑴改善混凝土施工工作性；⑵减少水灰比，提高混凝土的强度和耐久性；⑶节约水泥，减少混凝土初始缺陷。
2.4 高性能混凝土配合比设计
（1）混凝土配合比应根据原材料品质、混凝土设计强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）选定混凝土配合比应遵循如下基本规定：a、C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35-C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。b、为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。不同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%。c、混凝土中应掺加适量混凝土外加剂，优先选用多功能复合外加剂。d、混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应满足设计要求。
3 拌制工艺
高性能混凝土由水泥、掺合料、粗细骨料、水和外加剂组成。将各种组分材料按已经确定的配合比进行拌制生产，首先要进行配料。一般情况下，配料与拌制是混凝土生产的连续过程。
大体积混凝土一般采用现场集中拌制，通过混凝土泵和混凝土搅拌车运输，将混凝土供应到各工点，终端通过混凝土布料机将混凝土送入模板，振捣成型。搅拌混凝土前严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量的变化，及时调整施工配合比，雨天时应随时抽测。每一工班正式称量时，还应对计量设备进行校核。高性能混凝土拌制时间不得少于120s。
混凝土拌合物应满足拌和均匀，颜色一致，不得有离析、泌水现象等要求。在生产和浇筑混凝土的过程中，按规定的频率对混凝土拌合物的坍落度、含气量、入模温度、泌水率等指标进行检测，同时留足混凝土力学性能和耐久性检验的试件。混凝土拌合物的质量指标包括坍落度、含气量、水胶比、水泥含量、掺合料含量及均匀性等。
4 浇筑工艺
施工准备：浇筑前，根据工程施工的对象、结构特点，结合具体条件制订混凝土浇筑施工方案。搅拌站、运输车、泵管、料斗、串筒、泵车、搅拌输送车和振动器等机具设备必须准备充足，并考虑发生故障时的修理时间。采用泵送混凝土时另外备用一台同型号备用泵。在混凝土浇筑期间，要确保水、电、照明不中断。
混凝土浇筑：混凝土出料时应观察混凝土和易性、均匀程度，检测坍落度，泵送过程中加强检查。对于钻孔灌注桩应注意首次灌注量、导管埋置深度，派员检查泵管漏水、漏浆情况，加强孔内混凝土面标高测量，不断核对入孔数量、理论数量、孔深三者之间的关系。对于承台施工，平面上面积大，要考虑竖向分层、横向分块，混凝土、钢筋、模板等工序能相互配合、流水进行。为了保证深处的混凝土得以捣实，每次浇筑的厚度不能太大，最大不得超过100cm。混凝土的浇注工作应尽可能连续、不间断地进行。分层浇筑时，就应该要求在下层混凝土初凝之前，将上一层混凝土浇下，并振捣完毕，保证上下层混凝土能结合良好。浇筑混凝土时应注意防止混凝土的分层离析。混凝土由料斗、小漏斗内卸出进行浇筑时，其自由倾落高度一般不超过2m，在竖向结构中浇筑混凝土的高度不得超过3m，否则应采用串筒、斜槽、溜管等下料。
5 养护工艺
养护是为了保证混凝土凝结和硬化必需的湿度和适宜的温度，促使水泥作用充分发展的过程，它是获得优质混凝土必不可少的措施。混凝土中的用量虽比水泥所需的水量大得多，但由于蒸发，骨料、模板和基层的吸水作用以环境条件等因素的影响，可使混凝土内的水分降低到水泥水化所必需的用量之下。因此，混凝土养护不及时、不充分，不仅易产生收缩裂纹、降低强度，而且影响混凝土的耐久性。
6 结语
高性能混凝土的技术途径：为了达到高强度与高耐久性，混凝土的水胶比一般要在0.38以下，这样可使水泥石具有足够的密实度。高性能减水剂是降低混凝土中水胶比的必须材料，也是高性能混凝土不可缺的组分。对高性能减水剂的要求除了高的减水率以外，还希望能具有控制坍落度损失的功能。矿物质超细粉是高性能混凝土的功能组分之一，其可以填充水泥的空隙，在相同的水胶比下，比基准水泥浆能提高流动性，硬化后也能提高强度。更重要的是改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.JGJ55-2011 普通混凝土配合比设计规程.北京：中国建筑工业出版社.2001.
论文作者:肖磊
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第12期
论文发表时间:2020/4/3
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