预应力高性能抗冻混凝土配合比设计及质量把控

2019-07-20张智

建材发展导向 2019年18期

张智

（阳泉煤业集团吉成建设工程检测有限责任公司，山西阳泉 045000）

城市化的发展促进了许多其他项目的建设和发展。然而，原有的混凝土材料已不能适应现代的工程施工发展的需要。所以预应力高性能抗冻混凝土出现了。到目前为止，预应力高性能抗冻混凝土的确切定义尚未完全形成。这是一种相对较新的高性能混凝土，利用常规材料的特性和混凝土结构的力学合理性来配置混凝土。

1 混凝土原材料

优质的原材料是混凝土各项指标能否满足要求的关键性因素，因此原材料的选取工作也是配合比设计的重要环节。

1.1 水泥

水泥的品种、强度等级直接影响预应力高性能抗冻混凝土的强度及抗冻性能，根据T 形梁所处环境的具体条件及施工工艺，优先选用早强型普通硅酸盐水泥。本工程选用冀东牌P·O42.5R 水泥，其物理性能检测结果见表1。

表1 水泥物理性能检测结果

1.2 粗集料

严寒地区、经常处于潮湿或干湿交替作用状态下的混凝土，应注意优选粗集料。风化严重、坚固性差的粗集料会影响混凝土的抗冻性能。冻结破坏的程度和范围取决于石料的密度，密度高并且开口孔隙小的石料，混凝土抗冻性能好。综合比选后，选用抚宁石灰岩碎石，其性能检测结果见表2。

表2 石灰岩碎石检测结果

1.3 细集料

抗冻混凝土应使用级配良好、质地坚硬、洁净的中粗砂，本工程选用绥中产河砂，其性能检测结果见表3。

2 掺加不同掺合料及外加剂混凝土的微观结构

扫描电镜的原理是利用聚焦非常细的高能电子束在样品上扫描，通过对这些信息的接收、放大和显示成像，对样品表面形貌进行观察和分析。本次试验主要通过扩大电镜扫描倍数，使样品水化物形态观测得更清晰，对比观察不同成分混凝土水化生成物的形态。

表3 河砂检测结果

2.1 掺入引气剂

引气剂可以改变混凝土内部的孔隙结构，使混凝土的抗渗性、抗冻性显著提高。掺引气剂后混凝土的内部结构会发生大的变化，引气剂加入后混凝土中引入大量的气泡，减小了水泥浆体的有效面积，削弱水泥与集料间的黏结强度，虽然造成混凝土抗压强度的降低，但是这些封闭的微小气泡在混凝土中均匀分布，可改善混凝土的耐久性能，显著提高混凝土的抗冻性能。

2.2 掺入聚羧酸减水剂

减水剂可以降低胶凝材料用量，减少混凝土用水量，从而提高混凝土的密实性，有利于耐久性的提高混凝土水化物晶体颗粒明显变小，说明加入聚羧酸减水剂后水泥颗粒分散更加均匀，水化作用更加充分。

2.3 同时掺入矿粉、引气剂及聚羧酸减水剂

优质的掺合料掺入混凝土中一般具有微集料效应、火山灰效应、界面效应等，主要取决于矿物掺合料的物理形态和化学组成等特征。复合胶凝材料在水化过程中不同粒径的胶凝材料颗粒互相填充，减少了颗粒间的空隙，进一步减少复合胶凝材料体系凝结硬化后的总孔隙率。同时，水化过程互相激发产生强度互补效应，促进水泥熟料中的硅酸盐水化，改善混凝土的结构，提高水泥石与集料界面黏结强度，改善了水泥石浆体结构，提高混凝土密实性，从而提高混凝土的抗冻性能。水化产物中存在规则的方形板状晶体，尺寸大的居多。矿渣粉含有较多的CaO，经水淬后的粒化高炉矿渣大部分为非晶体，具有玻璃质结构，其蕴藏有很高的结晶性能量，具有很好的活性。

2.4 同时掺入矿粉、硅灰、引气剂及聚羧酸减水剂

硅灰颗粒非常微小，平均粒径0.1μm 左右，仅是水泥颗粒平均直径的1100。硅灰比表面积介于1.5 万～2.5 万m2/kg，其主要化学成分为非晶态的无定形SiO2，一般占90%以上。高细度的无定形SiO2具有较高的火山灰活性，即在水泥水化产物Ca (OH)2的碱性激发下，SiO2能迅速与Ca (OH)2反应，生成C-S-H 凝胶，提高混凝土强度并改善混凝土性能。

3 预应力高性能抗冻混凝土施工质量控制措施

3.1 实行计划性施工控制

质量的控制对预应力高性能抗冻混凝土来说很重要，其检验的过程有三个阶段，各个过程都要进行相应的检查；对于预应力高性能抗冻混凝土的质量检查，因为检查过程是间歇进行的，该频率和剩余组分的差异会导致在不同阶段对混凝土的质量评价有很大的随意性，最终导致预应力高性能抗冻混凝土在整个工程质量控制中失去了科学性和可靠性。为解决这一现象的发生，预应力高性能抗冻混凝土在正式的施工前，建设单位应及时联系和组织监理单位、施工单位，合理且有效的制定混凝土施工方案并且监督工程建设的全过程，以保证实现预应力高性能抗冻混凝土的科学性跟可靠性。

3.2 高强预应力高性能抗冻混凝土的浇筑

在高强度预应力高性能抗冻混凝土的模腔浇注过程中，由于其粘度大，不易流动，浆体大，浇注时不易填充模腔。因此，在浇注过程中，必须有效地延长振动时间，控制速度，有效地控制拉深过程中的振动质量。在施工过程中，指定特殊人员使用高频振动器进行夯击，有效地控制漏水的发生。对于高强度预应力高性能抗冻混凝土，一般情况下不会出现泌水现象，这主要是因为其水灰比小。混凝土浇注时强度高、性能好，浇注时间较长，混凝土最终凝固后应立即进行养护，模板上可挂两层棉被。模板拆除后，需要对固化液进行喷涂。在凝析土中，实时监测混凝土内外温度，采取必要的预防措施。在振动过程中，当振型不合适时，会导致混凝土表面上浮，分层的离析和表面开裂导致不均匀沉降裂纹。预应力高性能抗冻混凝土具有较高的粘度。为了提高混凝土的密度，需要振动，但不需要加强振动，避免裂缝产生不均匀沉降、不要产生渗漏振动。同时，在混凝土浇筑过程中应严格控制浇筑的速度和工艺，避免产生塑性沉降引发质量问题。混凝土浇筑后12h 将再生混凝土的强度将增加两倍，强度将提高在5～20%。对于混凝土浇筑来说，应避免在高温度和高风速下进行，避免对混凝土带来的负面影响。