低温高性能混凝土性能与施工工艺分析

安 斌

中铁十一局集团第二工程有限公司

低温高性能混凝土性能与施工工艺分析

安 斌

中铁十一局集团第二工程有限公司

在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面非常广泛，尤其近年来一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是低温高性能混凝土。低温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，特别是在严寒地区的高速公路铁路桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。

低温高性能混凝土；性能；施工工艺；分析

现代化的高速公路﹑铁路桥梁，以及各种大型的地下建筑物﹑高层建筑﹑海港工程等，所有这些新型建筑和巨型工程都对混凝土的强度和耐久性提出了更高的要求。高强高性能混凝土可以减轻混凝土结构的自重，延长结构物寿命，而且原材料使用了工业废料，达到了节约资源和保护环境的目的，高强高性能混凝土是混凝土发展的必然趋势。

1 低温高性能混凝土的性能

1.1 抗压性

试验参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定进行。试件从养护地点取出后及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件或钢垫板接近时，调整球座，使接触均衡。在试验过程中应连续均匀加荷，加荷速度应符合要求。

试验表明混凝土在凝结﹑水化初期，若孔隙率大，水分较多，在负温环境下，内部会形成巨大的冰晶，体积膨胀，形成冻胀应力，当此应力超过混凝土的抗拉强度值时，混凝土产生裂缝。当混凝土中的冰晶吸热融化时，水的体积与冰相比将减小，混凝土的内部留下许多孔隙，它会直接影响强度的发展及耐久性。但由于混凝土的活性掺合料的作用，混凝土内部孔隙较小，混凝土冻结对混凝土的强度稍有影响，强度损失较小。

1.2 抗冻性

混凝土的冻害机理研究始于20世纪30年代，由于内部冻融损伤机理十分复杂，至今尚无确定理论，但许多观点对混凝土的冻融特性研究有很高的借鉴意义。最初的假说，人们认为，水结冰时体积增加引起膨胀压力使混凝土产生破坏，但试验表明，混凝土中包含着大小不同的各种孔隙，孔隙溶液的物理性质随孔径大小不同差别很大，在冰冻过程作用不同。

评价混凝土抗冻性的方法有多种，其中经过若干次的冻融循环后，测定动弹模量变化﹑抗压强度变化﹑体积变化或质量损失是最常用的方法。混凝土受冻膨胀，内部因出现裂纹而导致强度降低，但抗压强度损失对内部裂纹是不敏感指标；动弹模量是非破损测试方法，能敏感的反映内部结构的损伤体积变化，在经过少数次冻融循环后即能从膨胀值评价抗冻性；重量损失反映了混凝土表面的损伤程度，但不能反映内部损伤情况。

混凝土内部存在着不同直径的孔隙，影响混凝土抗冻性的决定因素是孔隙的特征，可分为大孔气孔﹑毛细孔和凝胶孔。试验表明，在普通混凝土中，水化到一定程度后，凝胶孔约占凝胶总体积的28%，并保持此比例不变。因此是否能有效地承受冻融循环的破坏，关键取决于毛细孔和凝胶孔形成时间和连通状况，一般凝胶孔非常细小，在一定温度下不会有冰核的形成，早期凝胶的大量生成，以及未水化胶凝材料在孔隙的填充，都有助于阻断孔隙之间的连通，从而提高混凝土的抗冻性。

2 低温高性能混凝土的施工工艺

2.1 原材料配料与计量

高性能混凝土与普通混凝土相比，其变化主要在原材料选取及配合比设计上，因此严格控制进场原材料的质量搅拌材料的计量采用自动计量装置，严格按照配合比计量配料。

2.2 混凝土的搅拌

正确执行搅拌制度，必须注意原材料﹑掺合料以及外加剂的投料顺序，控制好混凝土的搅拌时间，各组分分布充分均匀，确保外加剂充分发挥作用。水泥裹砂搅拌工艺，用这种搅拌工艺在相同原料和配比条件下，强度﹑耐久性﹑抗渗性等指标可以比普通办法制备的混凝土大幅度提高。

2.3 混凝土运输

高性能混凝土在生产完成后就可以直接进行运输到施工现场，目前大部分采用混凝土罐车运输。在运输的过程中要尽可能的减小混凝土塌落度的损失。(依据坍落度法测出的坍落度值，用来衡量混凝土塑化性能和可泵性能的高低，从而判断施工能否正常进行) 。

2.4 混凝土浇筑

浇筑前要有浇筑方案，划分浇筑层，浇筑段，尽量减少留置施工缝，可以根据混凝土的生产能力﹑运输能力﹑浇筑能力等条件进行综合考虑。混凝土入模前项目技术人员要检查高性能混凝土的和易性﹑塌落度和含气量，并记录数据。

2.5 振捣

宜采用高频振捣器振捣，分层浇注时，确保每层都振捣密实，尽可能地垂直点振，不能用来水平移动混凝土，防止产生离析。并确保振动棒至少插入上次浇注层15cm，振动棒的移动间距不能超过其作用半径的1.5倍，以便振动区域能够重叠。

3 低温高性能混凝土在施工过程中存在的问题

在高性能混凝土的应用过程中也存在一些问题，例如：我国水泥质量不稳定，离散性大；在骨料方面，粗骨料质量低劣，含泥量大，级配较差，细骨料细度模数不合要求；在外加剂和外掺料的选择上，尚缺乏充分的适用性的研究。在施工过程中，施工人员的技术水平有限，养护措施不到位，使混凝土的密实性和质量不稳定。由于高性能混凝土毛细孔中水分的蒸发与凝聚而产生的收缩，使混凝土表面产生裂缝，这对混凝土的抗碳化﹑抗冻融循环作用以及抗氯离子扩散等都是不利的。

4 结语

低温高性能混凝土诞生时间虽短﹑各国研究有限，尚无统一标准和结论，但因其自身优异的性能，已得到迅速发展和一定范围的应用。今后，必须加强对低温高性能混凝土及其结构性能进行系统研究，完善理论体系，制定相关规范和文件，总结应用经验，优化使用方法，提高使用的有效性和可靠性。那么，低温高性能混凝土定能克服现存不足和问题，向更加高效﹑环保和经济的方向发展，走优质﹑低耗﹑高效﹑可持续发展之路，必将成为混凝土工程的主导材料，在工程实践中得到更为广泛的应用。

[1]曹辉.低温高性能混凝土性能与应用研究[D].中国矿业大学(北京)，2009.

[2]尹自立.高性能混凝土早龄期自收缩与开裂敏感性的研究[D].浙江工业大学，2012.