高强高性能混凝土在建筑工程施工中的应用

高 珊

（中铁十八局集团房地产开发有限公司，天津300222）

1 引言

近年来，我国建筑工程得到快速发展，但普通水泥混凝土存在着韧性、耐久性、抗裂性能差、脆性大的缺陷，难以满足现代建筑工程耐久性好、强度高的要求。而高强高性能混凝土可以有效提高建筑物的强度、抗渗性能和密实性能，能够大幅度增加建筑物的使用年限［1-2］。当前，C80为混凝土的最高强度等级，而国内在具体使用时多采用C50及其以下的混凝土，并且由于国内混凝土在设计时采用的多是萘系复合型的减水剂，混凝土的坍落度常难以满足要求，此外，还因各地技术水平差异和原材料因素的影响，导致高强高性能混凝土难以普及使用。而在国外已有C105级超高强混凝，如挪威在1998年建成的Trou平台在施工时使用的就是超高强混凝土，但超高强混凝土仍处于尝试阶段，仍有如脆性问题，配合比设计问题等需要解决［3］，而这些问题都围绕着配制的高性能混凝土是否能够满足要求。因此，为进一步巩固和推进高强高性能混凝土的研究，本文依托实际工程，在建筑材料试验中，通过改变减水剂掺量、粉煤灰掺量和胶凝材料掺量制作试件A、试件B、试件C和试件D，通过试验检测试件干缩性能和抗渗性能，开展高强高性能混凝土在建筑工程施工中的应用研究。

2 原材料

2.1 水泥

高强高性能混凝土在建筑工程施工过程中，选择满足施工要求的水泥尤为重要，需要选用强度高、终凝时间长的水泥，故本文水泥使用P·O42.5普通硅酸盐水泥，并对其物理性能进行试验检测，试验结果各项指标均满足施工要求。水泥物理性能检测结果如表1所示。

表1 水泥物理性能试验检测结果

2.2 矿物掺和料

矿物掺和料是高强高性能混凝土的重要组成部分［4］，矿物掺和料是否满足施工要求将直接决定房建工程施工质量是否达到规范要求，故本文对粉煤灰物理性能进行试验检测，试验结果各项指标均满足施工要求。粉煤灰物理性能检测结果如表2所示。

表2 粉煤灰物理性能检测结果

2.3 减水剂

减水剂影响高强高性能混凝土强度，选择合适的减水剂至关重要。故本文对减水剂物理性能进行试验检测，试验结果各项指标均满足施工要求。减水剂物理性能检测结果如表3所示，试验所用配合比设计如表4所示。

表3 减水剂物理性能检测结果

表4 试验中各组试件配合比、坍落度和抗压强度（单位：kg/m3）

3 工程实践

3.1 工程概况

某房屋建筑工程施工中将使用高强高性能混凝土，为探究减水剂掺量、粉煤灰掺量以及胶凝材料掺量对高强高性能混凝土干缩性能和抗渗性能，本文将模拟某建筑工程，在实验室内制作300mm×300mm×300mm立方体试件，并检测试件性能。

3.2 施工技术

（1）制作高强高性能混凝土

高强高性能混凝土需要水泥、水、砂石、矿粉和粉煤灰等材料制作，为探究高强高性能混凝土干缩性能和抗渗性能［5-6］，本节在实验室内制作四种不同高强高性能混凝土试件，在保证每组砂石掺量都相同的情况下，减水剂掺量为1.4%，胶凝材料掺量为360kg/m3，粉煤灰掺量为16%制作试件A，在试件A基础上改变胶凝材料掺量为380kg/m3制作试件B，在试件B基础上改变粉煤灰掺量为19%制作试件C，在试件C基础上改变减水剂掺量为1.2%制作试件D。四种不同高强高性能混凝土试件制作方案如表5所示。

表5 四种不同高强高性能混凝土试件制作方案

（2）灌筑高强高性能混凝土

按照四种试件制作方案，在实验室内按照房建工程施工规范灌筑高强高性能混凝土。混凝土灌筑时应该注意凝结时间，需要在混凝土凝结前就完成灌筑施工，如果试件有离析现象，需要废弃试件，重新选择混凝土材料进行拌和灌筑［7］。

（3）养护高强高性能混凝土试件

高强高性能混凝土试件制作完成后需要进行布设养生布、洒水等工作。养护时间为7天左右，养护时间结束后，对高强高性能混凝土试件进行各种试验检测其干缩性能和抗渗性能［8］。

3.3 性能检测

（1）干缩性能

施工过程中，混凝土干缩性能将决定工程强度是否达到规范要求，故本文探究改变减水剂掺量、粉煤灰掺量以及胶凝材料掺量对四种不同高强高性能混凝土试件干缩性能的影响，本节在实验室内对试件A、试件B、试件C和试件D进行试验，在1天、4天、8天、15天、30天、60天和90天检测试件干缩率变化。四种不同高强高性能混凝土试件干缩变化如表6所示，四种不同高强高性能混凝土试件龄期与干缩率变化如图1所示。

表6 四种不同高强高性能混凝土试件干缩变化

图1 四种不同高强高性能混凝土试件龄期与干缩率变化图

由图1可知，试件A、试件B、试件C和试件D高强高性能混凝土试件干缩率随龄期增加而增逐渐加大，且试件A干缩率变化最小，试件D干缩率变化最大，不同龄期下试件A、试件B、试件C干缩率较试件D减少34%。这是因为试件D没有掺加粉煤灰且减小了减水剂掺量，在混凝土凝结过程中由于缺少粉煤灰，粉煤灰不能与混凝土发生化学反应，将导致混凝土孔隙率增大，密实性降低。由图可知，试件A、试件B、试件C和试件D高强高性能混凝土试件前15天干缩率增长快，随后缓慢降低。这是因为混凝土凝结过程中前期各种反应速率快，内部水分减少，干缩增长率高［4］。因此将高强高性能混凝土应用到房建工程中，应该合理控制粉煤灰和减水剂掺加量，避免混凝土产生干缩，导致房建工程施工质量受到影响。

（2）抗渗性能

建筑工程施工过程中，建筑防水工作是首要考虑内容，合格的建筑楼其抗渗性能必须满足规范要求［9］，故本文探究改变减水剂掺量、粉煤灰掺量以及胶凝材料掺量对四种不同高强高性能混凝土试件抗渗性能的影响，本节在实验室内对试件A、试件B、试件C和试件D进行试验，在30天和90天检测试件透水高度。四种不同高强高性能混凝土试件透水高度如表7所示。

表7 四种不同高强高性能混凝土试件透水高度

由表7可知，试件A、试件B和试件C高强高性能混凝土试件透水高度比试件D透水高度要小不少，说明掺入适量粉煤灰可有效提高混凝土抗渗性能，试件D30天和90天透水高度比试件A高出20mm和30mm。这是因为粉煤灰粒径较小，能够填充混凝土内的孔隙，使得水分不宜渗出，提高混凝土密实性。因此将高强高性能混凝土应用到房建工程中，应该增加粉煤灰掺加量，提高房建工程施工质量。

4 结语

高强高性能混凝土可以有效提高建筑物的强度、抗渗性能和密实性能，能够大幅度增加建筑物的使用年限，故本文介绍高强高性能混凝土原材料，依托实际工程，在建筑工程材料试验中，通过改变减水剂掺量、粉煤灰掺量和胶凝材料掺量制作试件A、试件B、试件C和试件D。通过试验检测试件干缩性能和抗渗性能，结果表明掺入适量粉煤灰可有效提高混凝土抗渗性能。