高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用

李衛(wèi)紅

（呂梁市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 呂梁 033000）

混凝土達(dá)到高性能最重要的技術(shù)手段是使用新型高效減水劑和礦物質(zhì)超細(xì)粉。高效減水劑能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度損失，即賦予混凝土高的密實(shí)度和優(yōu)異的施工性能;礦物質(zhì)超細(xì)粉填充膠凝材料的空隙，參與膠凝材料的水化反應(yīng)，提高混凝土的密實(shí)度，改善棍凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的耐久性與強(qiáng)度。

通過(guò)使用高效減水劑，降低混凝土的水灰比，并使混凝土具有比較大的流動(dòng)性和保塑功能，保證施工和澆筑混凝土密實(shí)性，這是實(shí)現(xiàn)高性能混凝土途徑的一方面。通過(guò)礦物質(zhì)超細(xì)粉在混凝土中的應(yīng)用，改善混凝土中粗骨料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu)和水泥石的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和強(qiáng)度，這是實(shí)現(xiàn)高性能混凝土途徑的另一方面。

1 高性能混凝土的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 應(yīng)根據(jù)工程的使用功能與混凝土結(jié)構(gòu)周?chē)h(huán)境的具體情況設(shè)計(jì)混凝土的目標(biāo)性能。如建造露天混凝土水池時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)混凝土的抗凍性能，但建造室內(nèi)游泳池時(shí)就沒(méi)有必要強(qiáng)調(diào)抗凍性能;建造位于水位升降范圍內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)強(qiáng)調(diào)其抵抗堿-骨料反應(yīng)性能，而用于干燥環(huán)境中的混凝土就沒(méi)有必要強(qiáng)調(diào)其抵抗堿-骨料反應(yīng)的性能。

1.2 采用低水膠比，控制混凝土中的水泥用量，目的是為了降低混凝土的溫升，增強(qiáng)硬化混凝土的體積穩(wěn)定性能，減少硬化混凝土的收縮裂縫。

1.3 礦物細(xì)摻料的使用不是對(duì)水泥的簡(jiǎn)單代替，應(yīng)根據(jù)具體情況確定礦物細(xì)摻料的品種和摻量。兩種以上的礦物細(xì)摻料復(fù)合使用，其綜合效應(yīng)優(yōu)于其分別單獨(dú)使用的總和，這就是所謂的超疊加效應(yīng)。

1.4 高效減水劑是配制高性能混凝土的必備材料。將兩種萘系按照一定的比例復(fù)合使用，其綜合效果超過(guò)兩種外加劑單獨(dú)使用的效應(yīng)的總和。

2 高性能混凝土的技術(shù)結(jié)構(gòu)

2.1 超細(xì)粉是高性能混凝土不可缺少的組分

礦物質(zhì)超細(xì)粉與一般摻和料不同，如礦渣水泥、粉煤灰水泥，其中礦渣和粉煤灰的粒子與水泥熟料的粒子是同等大小的，而超細(xì)粉的粒子比水泥粒子小得多;在水泥混凝土中摻入部分礦物質(zhì)超細(xì)粉，使混凝土具有許多特殊的功能。

2.1.1 由于超細(xì)粉的粒子小于水泥粒子，填充了水泥粒子間空隙，使膠凝材料的密實(shí)度提高，膠凝材料加水硬化后的密實(shí)度、強(qiáng)度也提高。

硅酸鹽水泥加水后的漿體結(jié)構(gòu)，有大量自由水束縛于水泥顆粒形成的絮凝結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)的漿體流動(dòng)性差，硬化后孔隙大，性能不好。含高效減水劑的水泥漿體，由于排放出自由水分，水泥粒子間連接緊密，流動(dòng)性與硬化后的性能很好。含高效減水劑及超細(xì)粉的水泥漿體，超細(xì)粉填充水泥粒子間空隙，硬化后具有更高強(qiáng)度和更優(yōu)耐久性。

2.1.2 超細(xì)粉的流化效應(yīng)

部分超細(xì)粉如礦渣超細(xì)粉、磷渣超細(xì)粉，等量取代部分水泥后，在基準(zhǔn)條件不變的情況下，水泥漿體的流動(dòng)性高于基準(zhǔn)漿體，像摻入了部分高效減水劑一樣，稱(chēng)之為超細(xì)粉的流化效應(yīng)。但是，不是所有超細(xì)粉都具有流化效應(yīng)，有的超細(xì)粉由于比表面積太大或者超細(xì)粉本身具有多孔性能，雖然取代水泥后，能填充水泥空隙，排出水泥漿體中部分水分，但由于超細(xì)粉本身吸水或潤(rùn)濕表面需要較多自由水，所以含礦物質(zhì)超細(xì)粉漿體的流動(dòng)性并不增大。這種超細(xì)粉有如天然沸石粉、硅粉等。

2.1.3 超細(xì)粉的耐久性效應(yīng)

混凝土的耐久性病害有堿-骨料反應(yīng)。當(dāng)混凝土中含堿量超過(guò)3kg/m3且骨料具有堿活性，混凝土易發(fā)生堿-骨料反應(yīng)，如與水作用，會(huì)產(chǎn)生膨脹，造成混凝土開(kāi)裂、甚至破壞。

在混凝土中摻入30%粉煤灰、40%礦渣、20%～25%沸石粉、15%～20%偏高嶺土粉及10%硅粉，均能有效抑制堿-硅反應(yīng)的有害膨脹。磷渣超細(xì)粉也能抑制堿-硅反應(yīng)的有害膨脹。但是堿碳酸鹽反應(yīng)膨脹的抑制較難。

混凝土耐久性病害有一般劣化作用外力，如溫度、濕度及中性化作用和特殊劣化作用外力，如鹽害、凍害、鹽堿腐蝕等。

2.2 高效減水劑作用

氨基磺酸系高效減水劑和聚多羧醇系高效減水劑，對(duì)水泥的分散能力強(qiáng)、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量;混凝土拌合物的流動(dòng)性大，且保持混凝土坍落度損失功能好;這兩大系列高效減水劑中不含Na2SO4，能提高混凝土的耐久性。

3 高性能混凝土在施工中易出現(xiàn)問(wèn)題及解決措施

3.1 混凝土假凝現(xiàn)象

混凝土在出攪拌機(jī)的混凝土在5-10分鐘失去滾動(dòng)性，發(fā)硬，半小時(shí)內(nèi)完全失去流動(dòng)性，勉強(qiáng)成型后發(fā)現(xiàn)大量蜂窩麻面，混凝土變硬后強(qiáng)度降低，這種現(xiàn)象便為假凝現(xiàn)象。

在水泥浄漿中，假凝在十分鐘內(nèi)產(chǎn)生，并使水泥在15分鐘后變硬，使用佛石膏時(shí)變硬更快；三乙醇胺用量超標(biāo)，致初凝過(guò)短；水泥初凝不合格；拌合物溫度過(guò)高；速凝劑產(chǎn)量過(guò)大。

3.2 高墩混凝土離析

混凝土原材料的控制應(yīng)采用干凈的碎石和河砂，各個(gè)指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范要求，含泥量控制在1%以下為宜，采用細(xì)度模數(shù)在2.5～3.0之間，水泥、粉煤灰和外加劑檢測(cè)指標(biāo)也應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范要求，特別是粉煤灰和外加劑應(yīng)該與適配時(shí)保持一致，否則會(huì)對(duì)混凝土拌合物的性能有影響，混凝土拌合前，檢測(cè)計(jì)量設(shè)備稱(chēng)量的準(zhǔn)確性和各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，混凝土攪拌機(jī)使用前，應(yīng)先加水轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，倒凈積水后繼續(xù)攪拌，各骨料用量應(yīng)分別過(guò)泵，力求準(zhǔn)確，材料用量允許偏差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一般水泥、水和外加劑的偏差應(yīng)控制在1%以內(nèi)，砂石料以控制在2%之內(nèi)，攪拌時(shí)間不小于2分鐘，攪拌第一盤(pán)混凝土石子應(yīng)按配合比的規(guī)定減半，每盤(pán)混凝土卸盡后，才能投入下一盤(pán)的拌合物，在攪拌時(shí)嚴(yán)格控制水灰比和坍落度，子啊攪拌前測(cè)定砂石料的含水量，計(jì)算施工配合比。坍落度應(yīng)控制在14-16cm，含氣量控制在2%～4%，混凝土拌合物澆注前溫度控制在30℃以內(nèi)，混凝土拌合完畢后，應(yīng)立即運(yùn)輸，攪拌在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)開(kāi)通攪拌設(shè)備，以免離析和沉底，運(yùn)輸時(shí)間和澆注時(shí)間不得超過(guò)初凝時(shí)間，混凝土拌合物到施工現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)該快速開(kāi)啟攪拌機(jī)后在放料。振搗棒的插入深度應(yīng)深入下一層混凝土的表面，振搗棒也不得用來(lái)穩(wěn)料或者在表面拖延，否則容易產(chǎn)生離析。

結(jié)語(yǔ)

我們作為從業(yè)者一定要掌握高性能混凝土的技術(shù)核心，并了解其實(shí)際使用中較易遇到的問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施，以便更好的使用高性能混凝土這個(gè)建筑“利器”。

[1] 馮乃謙.高性能混凝土[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.

[2] 馮乃謙.高性能混凝土技術(shù)[M].原子能出版社，2000.

[3] 李東光.水泥混凝土外加劑配方與制備[M].中國(guó)紡織出版社，2011.