浅析高强、高性能混凝土的配制与浇筑

宋军峰 周云飞

（许昌水利建筑工程有限公司，河南 许昌 461000）

就我国目前应用的情况而言，通常认为高强混凝土是C50以上的混凝土；而对高性能混凝土则很难下一确切的定义，它的“高性能”可以因工程的类型、环境，甚至因采用的施工工艺而体现在不同的方面。在钢筋密集的地下工程施工中，坍落度很大而又不离析的自密实混凝土，已越来越博得施工单位的青睐；然而对于用滑模摊铺工艺铺筑的混凝土路面来说，大坍落度的拌合物只会使刚铺好的路面面目全非。对于在严酷环境里建造的结构物而言，混凝土耐久性优异与否是首先要考虑的因素。因此，根据混凝土施工过程中混凝土配置问题的现状进行分析，进行浇注模式与养护方式的改进和管理。

1 高强度、高性能的混凝土配制的发展现状

1.1 水泥标号的“标志”作用淡化

配制HSC和HPC时，首先要选择品质好的高效减水剂和与其相容性良好的水泥。所谓高效减水剂的品质以及与水泥相容性的良好，宏观上表现为减水率较大，可以配制出低水胶比且工作度损失较小的混凝土拌合物。但是另一方面，与普通混凝土28d强度成线性关系的水泥标号(即水泥实际活性)的影响却明显减小。换句话说：用425号、525号、625号、725号不同标号的水泥配制水灰比均为0.30左右的混凝土，其28d强度可能显示不出多大的差别。有人认为这是由于骨料的强度不够高，限制了HSC强度发展的结果。实际上，这一事实说明Abrams定则，即混凝土强度和水灰比之间存在的关系也适用于HSC。因为水灰比均相差不多，所以28d强度显示不出差别 (但早期强度仍可能存在明显差别)。认为水泥标号越高，配制的混凝土强度等级就应越高的概念，来自传统的试验方法。我国的水泥标号是在0.44水灰比条件下测定的(28d胶砂强度)，这对长期以来使用水灰比大、强度不高的低强度等级混凝土适用。但是随着低水灰比(水胶比)、高强度混凝土的应用，上述矛盾就开始出现了：由高标号水泥配制的混凝土早期强度发展虽快，而28d强度就看不出效果了，甚至还会出现高标号水泥(水泥粉磨细度大)，由于搅拌时的需水量较大，反而配制不出较高强度等级的混凝土。因此，应加强水泥的标号的标志作用。

1.2 矿物掺合料的作用显著改善

通常在普通混凝土中掺加粉煤灰或磨细矿渣时，会影响混凝土的强度发展，且影响程度随掺量的增加而加大。所以，在结构工程混凝土中通常把掺量限制在20%～25%以下。但是在HSC和HPC中，由于水胶比很低，情况发生了明显的变化。掺磨细矿渣(细度比水泥稍大)时尤其明显。试验表明，当水胶比为0.30，磨细矿渣掺量达到 1：1(与水泥用量比)时，其28d强度比纯水泥混凝土还高。掺粉煤灰时，水胶比同样为0.30时，28d强度虽比纯水泥混凝土稍低，但56d或90d强度即达到或超过纯水泥混凝土，后期更甚。矿物掺合料在低水胶比混凝土中的作用显著，主要可归于此时水泥的水化条件优于纯水泥混凝土。在纯水泥混凝土中，水泥因水分不足而难以充分水化，留下未水化的颗粒内芯，加上这种水泥用量大的混凝土放热量大，温升高，影响了强度的发展；而在有矿物掺合料的混凝土里，矿物掺合料(尤其是粉煤灰)的水化要比水泥缓慢，使水泥初期水化比较充分，而后期矿物掺合料的水化不仅消耗了薄弱的氢氧化钙结晶，而且生成物填充了较少的空隙(因水胶比低，混凝土中的自由水明显减少)，使混凝土更加密实，强度得到提高。

2 拌合物的高粘聚性及其浇筑

从流变学的角度出发评价这类混凝土拌合物的特性，就是它们的极限屈服值(表现为搅拌机叶片开始转动，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩)明显减小，但是塑性粘度(表现为搅拌机叶片转速提高时，相对拌合物进行剪切运动时需要克服的弯矩)则随水胶比的降低而迅速增大。为使拌合物搅拌均匀，上述特性对搅拌机提出了更高的要求。换句话说，以往大量使用的自落式搅拌机(建设部早已下令停止生产，但一些施工单位为节省设备投资，仍然购置这类过时的设备)和翻转搅拌机都无法将其拌合均匀 (甚至立轴强制式搅拌机在水胶比很低时，也会出现推着物料旋转，而不能起均匀混合作用的现象)，除非以增大水灰比、降低拌合物的质量为代价。所以推荐使用卧轴强制式搅拌机和逆流式或行星式的新型搅拌机来拌合HSC和HPC。在搅拌相同原材料与配合比的混凝土拌合物时，采用性能优良的搅拌机，虽然设备投资增加，但通过缩短搅拌时间，提高产出率和降低水泥与外加剂用量可以得到很好的补偿。

由于这类混凝土拌合物的特性，在运输、浇筑和振捣工序中也要考虑采取相应措施。不宜用翻斗车，宜用罐车运输；不宜用手推车运送，宜用泵送浇筑(如用吊斗运送，需在下料口加装附着式振捣器，以利出料)；浇筑薄板混凝土时，宜采用小间距、浅插频换振点的办法；浇筑梁、柱或墙壁混凝土需要深插时，则应上下振动，垂直且缓慢拔棒，以免留下孔洞，振点同样需要加密，克服振动衰减明显的缺点。采用自密实混凝土拌合物浇筑，可以彻底改变上述振捣操作中出现的新问题，但是对拌合物的原材料和配制要求更高了。

3 混凝土收缩和徐变性能的变化与养护

与普通混凝土相比，：HSC与HPC的收缩和徐变性能有很大的变化。由于水胶比低，拌合物浇筑后的泌水现象大大减少。混凝土表面向外蒸发失去的水分得不到足够补充，因而塑性收缩加剧，又因此时混凝土尚未具备强度，就很容易出现塑性收缩裂缝。

由于泌水减少的缘故，硬化后的混凝土渗透性低，从而干燥收缩(硬化混凝土体内水分向外蒸发引起)明显减小；同样由于水胶比低，混凝土体内的水分不足以充满水泥等胶凝材料水化产物间的凝胶孔，因而混凝土的自干燥收缩随水胶比的降低而增大，但干燥收缩与自干燥收缩之和通常与普通混凝土相差不多。一些人测定的这类混凝土试件的收缩值(包括上述两种收缩值之和)比普通混凝土小，是因为自干燥收缩在混凝土开始硬化时就已经产生；而当试件成型后覆盖良好时，干燥收缩要待拆模后放置在相对湿度较低(通常是60%)的地方失水时才开始的。

由于HSC与HPC的胶凝材料量较多，水泥水化放热产生的温升就较高，温峰降温时会产生明显的温度收缩和相应的温度应力。但是，在低水胶比条件下，水泥的水化可能受水分不足的制约，因此当水胶比约为0.4时，温峰值可能达到最大值；而水胶比很低时，大量水泥颗粒内芯不能水化，温度收缩明显减小了由于低水胶比和低渗透性，HSC与HPC的徐变通常会明显减小。

由于收缩与徐变性能的变化，施工时必须十分注意加强养护，尤其是早期的湿养护。对于暴露面积大的平板，还比较易于实施；而对于梁、柱和壁板，则需要提前拆模养护(宜依据混凝土养护期的度时积，即成熟度与强度的试验关系，来确定适宜的拆模时间)；前期养护以喷雾代替洒水为宜，以避免混凝土内外产生过大温差造成的副作用。热天连续喷雾会带来操作困难，但在需要防止开裂以保证结构物耐久性的情况下，这样做还是十分必要的。喷涂效果良好的养护剂是比较简单易行的方法，但需在湿养护一定时间后方可进行。

[1]覃维祖.混凝土组分的复合与相容性[J].施工技术，1998,(5).

[2]崔庆红,高性能混凝土配制及应用[J].交通世界(建养.机械)，2011(08).