在建筑施工中高性能混凝土的使用研究|施工质量高性能混凝土技术

　　【摘 要】高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，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。
　　【关键词】高性能；混凝土；建筑工程；应用；设计
　　高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规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，在妥善的质量控制下制成的。除采用优质水泥、集料和水外，配制高性能混凝土还必须采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂。
　　高性能混凝土以耐久性设计优先而不以强度设计优先。片面强调混凝土的高强度有可能影响混凝土耐久性能的提高。采用低水胶比和掺加足量的矿物细掺料与高效外加剂等等技术措施是提高混凝土耐久性能的重要手段。要求混凝土具有全面的高性能是不科学的。高性能混凝土的基本性能首先是硬化混凝土的耐久性能和塑性混凝土的工作性能，其次是为了满足人们的特殊需要的某个或某些特殊性能。如：用于水下浇注的混凝土需要的免振捣自密实不分散性能，用于地下车库的混凝土需要的表面耐磨性能等等。
　　1 高性能混凝土在现代工程中的应用
　　高性能混凝土技术正在世界各地成功地用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，Langley等人叙述了几种加拿大一长大跨桥梁所用的拌合物。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，但引气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。根据加拿大和美国的透水性与氯离子快速渗透标准方法实验结果表明：两部分混凝土都呈现非常低的渗透性。对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。
　　高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻混凝土，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，因此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应用领域之一.
　　1.1 高性能混凝土在高层建筑中的应用。
　　高性能混凝土（>40MPa）首先用于30层以上高层建筑物的钢筋混凝土结构，因为这种建筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土时断面很大。除节省材料费用外，与钢结构相比，加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点。
　　应用实例：a高性能混凝土应用C80高强与高性能混凝土在沈阳方园大厦、 大西电业园等多项高层建筑钢管混凝土柱中应用。
　　b 上海高性能混凝土研究领域中取得一大批可 喜的成果，其中具有代表性的成果有：中华第一高楼——88层金茂大厦的C40一次泵送到382.5m；明天广场矿渣微粉C80泵送混凝土；在上海教育电视台综合楼大体积基础混凝土，水泥用量只占胶凝材料总量的46%，配制的混凝土浆量饱满，混凝土工作性、粘聚性和抗离析 性能都十分优异，强度达到C40的高性能混凝土。
　　c 图表：
　　1.2 高性能道面混凝土
　　随着对交通运输要求的日益提高，发展“长寿命低维护路面”，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。1997年召开的第十六届国际混凝土路面会议，提出路面设计不仅要提出平均强度要求，还应提出耐久性要求。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具有高抗折强度。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。
　　2 高性能混凝土在建筑工程中的设计要点分析
　　2.1 应该根据工程的使用功能与混凝土结构周围环境的具体情况设计混凝土的目标性能。要求混凝土具有全面的高性能是不科学的。这不仅在技术上难以达到，而且也要造成资源上的极大浪费。
　　2.2 采用低水胶比，控制混凝土中的水泥用量。其目的是为了降低混凝土的温升，增强硬化混凝土的体积稳定性能，减少硬化混凝土的收缩裂缝。水胶比较大时，混凝土中会留下较多的毛细孔，增加硬化混凝土的收缩。
　　2.3 掺加足量的矿物细掺料。使用矿物细掺料是配制高性能混凝土的一个重要手段。其目的是为了抑制混凝土中碱骨料反应的危害。吴中伟教授认为，矿物细掺料是高性能混凝土的主要组成材料之一，它起着根本改变常规混凝土性能的作用。在配制高性能混凝土时，掺入部分活性矿物细掺料可以促进水泥水化生成物的进一步转化。改善硬化混凝土的孔结构，提高混凝土的密实性能。应该注意，矿物细掺料的使用不是简单的对水泥的代替。应该根据具体情况确定矿物细掺料的品种与掺量。研究表明，将两种以上的矿物细掺料复合使用时，其综合效果优于其分别单独使用的总和，这就是所谓的超叠加效应。
　　2.4 掺加高效外加剂。高效外加剂是配制高性能混凝土的必备材料。正是由于高效外加剂的发展才使高性能混凝土的制造成为可能。现在已经有了制造各种高性能混凝土的系列外加剂，虽然他们的性能还有待进一步提高。超叠加效应也存在于外加剂与外加剂的复合使用以及外加剂与矿物细掺料的复合使用中。将两种奈系高效减水剂按照一定的比例复合使用，可以使复合后的产品的各组分间的作用相互调节，从而达到发挥其各自的优势的目的，其综合效果超过两种外加剂单独使用的效果的总和，应该通过试验，找出最佳匹配材料与最佳匹配比例。
　　2.5 除非混凝土的设计强度较高，否则不要使用高标号水泥；除非有特殊的需要，否则应该避免使用早强水泥。
　　2.6 在连续浇注的混凝土结构中，必须保证混凝土具有相同的塌落度。当混凝土的塌落度不同时，混凝土在硬化过程这产生的收缩也不同，两种不同塌落度的混凝土之间容易产生较大的收缩裂缝。
　　2.7 根据工程的具体情况采取不同的结构形式以赋予混凝土最佳的性能。例如钢纤维增强混凝土、杜拉纤维增强混凝土、钢管混凝土等。
　　对混凝土中碱骨料反应的研究结果表明，引起混凝土中碱骨料反应的三个主要条件是使用了碱活性骨料、使用了高含碱量的水泥和混凝土结构所在处的环境中有水存在。其中结构使用环境中有水存在是发生碱骨料反应的必要条件。碱骨料反应除了可以应用复合使用矿物细掺料的方法加以抑制外，也可以破坏其产生的条件来加以避免。