高性能混凝土的特性及质量控制浅析

王旸

摘要：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，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。本文主要介绍了高性能混凝土目前国内外的研究现状和高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其质量控制作出分析。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。

关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 高性能混凝土概述

随着现代建筑功能的不断扩大，多种新型胶凝材料、矿物掺合料、新型高效减水剂及其它外加剂的开发和应用，使得制作既有良好工作性能，又有优异的力学性能和耐久性能的优质混凝土成为现实。根据混凝土技术的不断发展和结构对混凝土性能的需求，现代高性能混凝土的定义可概括为：HPC是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质的原材料，在严格的质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强度、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异的耐久性。由于在国际上广泛认识到用其替代传统的混凝土具有显著的经济效益和技术先进性，世界一些先进国家已将高性能混凝土作为重要的新材料在一些重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，在提高混凝土结构使用寿命的前提下，利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，是今后混凝土应用的可持续发展方向。

2 高性能混凝土的特点

高性能混凝土与普通混凝土相比，具有以下几个的优良特性：

(1)良好的耐久性。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。

(2)良好的和易性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好，很少产生离析的现象。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，基本上无泌水。

(3)良好的力学性能。水灰比是是影响混凝土强度的主要因素，高性能混凝土相比普通混凝土来说，其中加入的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，提高混凝土的密实度和强度。

(4)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和自重，增加使用空间；HPC良好的工作性可以加快施工速度，减少成本。

3 高性能混凝土质量与施工控制

3.1 高性能混凝土原材料选用控制

(1)细集料：宜选用级配良好，质地坚硬洁净的天然中、粗河砂。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：宜选用强度高、吸水率低、表面粗糙、针片状含量低、级配良好的硬质岩石碎石。由于高性能混凝土自身强度要求较高,必须使粗集料具有足够高的强度,一般粗集料强度应为混凝土强度的120倍～200倍，最大粒径应不超过20mm。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。

(3)细掺合料：其主要作用是改善水泥浆的流动性,填充混凝土拌合物的空隙，提高硬化后的水泥石的强度。并且，活性细掺合料能改善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。活性细掺合料是配合高性能混凝土的必要材料。常用的活性细掺合料有硅粉、磨细矿渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等。粉煤灰是燃烧煤粉的烟气中收集到的细微粉末，掺用粉煤灰的混凝土其长期性能可以大幅得到改善，并延长构筑物的使用寿命。硅粉，是生产合金所产生的烟气中采集的细颗粒粉尘，在混凝土中掺加少量硅粉结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高。

(4)外加剂：由于高性能混凝土具有较高的强度,想要在低水灰比的情况下使混凝土获得较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少坍落度的损失,还宜掺入缓凝剂。

3.2 高性能混凝土配合比设计控制

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。使用粉煤灰等矿物掺和料，首先是为了提高混凝土耐久性。其次可改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力。普通混凝土的配合比设计，是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而高性能混凝土则是按耐久性的要求，依据环境作用等级确定电通量指标来选择水灰比、水泥最小用量和外掺料的比例。

3.3 高性能混凝土的施工控制

(1)高性能混凝土尽可能的采用大型搅拌站集中拌制，由电子计量系统对各种原材料进行计量，受人为影响小，混凝土的耐久性相对较好。原材料每盘称量偏差如下：水泥、矿物掺和料±1%，粗细骨料±2%，外加剂、拌和用水±1%。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, 必须采取有效措施控制原材料温度。

(2)在运输过程中，应对运输设备采取保温隔热措施,防止局部混凝土温度升

高(夏季)或受冻(冬季)。应采取适当措施防止水分进入运输容器或蒸发。

(3)浇筑时，混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m，当大于2m时,混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。

(4)振捣时，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。采用插入式振捣器振捣混凝土时,宜采用垂直点振方式振捣。每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准,一般不宜超过30s,避免过振。

(5)养护时间，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 结 论

本文主要从原材料的选择、质量控制等方面对高性能混凝土进行了分析。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。通过对高性能混凝土试验研究可得出以下结论,高性能混凝土的含气量宜为2%～4%。高性能混凝土的外加剂的掺量以在0.95%～1.00%之间为最佳。现今HPC发展形势良好，但是要使HPC在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。

参考文献

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