江苏省 223800
摘要：高性能混凝土（High Performance Concrete，以下简称HPC）是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在江苏重要工程中被采用，特别是在高层建筑、桥梁、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，被认为是今后混凝土技术的发展方向。本文针对江苏土木工程实际情况，详细分析高性能混凝土的基本特性，借鉴高性能混凝土国内外研究应用中的重要成果，对其在施工项目中的应用控制问题进行深入探讨。
关键词：江苏；高性能混凝土；施工控制
1.高性能混凝土的性能分析
我认为，概括高性能混凝土的性能，与普通混凝土相比，它具有如下独特的性能：
（1）耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。
（2）力学性能好。由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。
（3）体积稳定性强。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
（4）经济性高。高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间；HPC良好的工作性可以减少工人工作强度，加快施工速度，减少成本。高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。
2.高性能混凝土原材料及其选用分析
（1）细集料。细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂，其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗，混凝土的强度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂，对于C80～C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。
（2）粗集料.高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石，级配符合规范要求。
（3）细掺合料。配制高性能混凝土时，掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是，加入活性细掺合料改善了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。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉（SF）、磨细矿渣粉（BFS）、粉煤灰（FA）、天然沸石粉（NZ）等。
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（4）减水剂及缓凝剂。由于高性能混凝土具有较高的强度，且一般混凝土拌合物的坍落度较大（15～20㎝左右），在低水胶比（一般＜0.35）一般的情况下，要使混凝土具有较大的坍落度，就必须使用高效减水剂，且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少混凝土坍落度的损失，在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。
（5）矿物掺合料。粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细微粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。大量的实践证明：掺用粉煤灰的混凝土，其长期性能可得到大幅度的改善，对延长构筑物的使用寿命有重要意义。
3.高性能混凝土配合比设计控制要点分析
（1）设计思路。在以往的配合比设计方法中，是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而现在则是按耐久性的要求，首先根据环境作用等级确定电通量指标，由此来选择水胶比、控制胶凝材料最小用量以及掺和料的比例。由于客专隧道的衬砌和仰拱设计强度等级为C30或C35，一般来说，为满足电通量要求和水胶比限值要求，混凝土的强度一般都是超强的。
（2）胶凝材料用量及粉煤灰所占比例。在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内，不仅有最低限要求，同时，对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。
（3）含气量的要求。含气量的要求也是客运专线高性能混凝土与普通混凝土的重要区别之一。以往工程仅在有抗冻要求时才考虑适当提高混凝土的含气量，这是对混凝土耐久性的规律认识不足的表现。实际上，混凝土中适量的引气，不仅能改善抗冻性，同时可显著减轻混凝土的泌水性，使水在拌合物中的悬浮状态更加稳定，从而提高混凝土材料的均匀性和稳定性。因此，客运专线规定，即使配制非抗冻混凝土时，含气量也应不小于2%，并且作为施工质量控制的必检项目之一。为适当提高混凝土的含气量，并获得较佳的减水和保塑效果，可使用新型聚羧酸盐减水剂。
（4）电通量指标。该指标是客运专线对混凝土耐久性最重要、最具体的指标。目前我国尚无电通量试验的国家标准，铁路行业电通量试验方法是以美国ASTMC1202 快速电量测定方法为基础制定的，其所测指标可以最大程度地区分和评价混凝土的密实度，而密实度正是影响混凝土耐久性最为关键的因素。以往多是以抗渗性来评价混凝土的密实程度，但实践证明，抗渗试验只适合于判定较低强度等级混凝土的密实性，当强度等级超过C30后，抗渗等级几乎都能达到P20以上，再往下试验比较困难。这正是用电通量指标取代抗渗标号作为混凝土耐久性控制的主要原因。混凝土的电通量主要取决于水胶比，通过大量试验得到规律，一般水胶比小于0.5时基本可满足电通量小于2000 的要求，水胶比小于0.45时基本可满足电通量小于1500的要求。
4.高性能混凝土施工控制分析
（1）搅拌。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、掺合料等）±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土，采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时，采取措施控制原材料温度，以保证混凝土的入模温度满足规定。
（2）振捣。可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。
（3）养护。高性能混凝土早期强度增长较快，一般3天达到设计强度的60%，7天达到设计强度的80%，因而，混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主，浇水养护为辅，使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14天。
（4）质量检验控制。除施工前严格进行原材料质量检查外，在混凝土施工过程中，应对混凝土有关指标如混凝土拌合物、水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性进行检查控制。
5.结束语
本文结合江苏高性能混凝土应用推广经验，重点探讨了高性能混凝土配合比设计的基本要求、技术途径和施工控制。主要从原材料的选择、配合比参数的合理确定等方面进行了阐述，通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。文中提出的设计要点与控制方法具有准确、简捷、适用范围广及程序化的特点，采用此方法配制的混凝土具有良好的工作性、力学性及耐久性。
参考文献
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[2]吴中伟.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999.
[3]卞春丽，梁晓平.高性能混凝土技术特点及应用[J].山西建筑 2007，33（2）：1822183.
论文作者:王娜迪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/8
标签：混凝土论文; 高性能混凝土论文; 耐久性论文; 强度论文; 通量论文; 气量论文; 密实论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;