高性能水泥混凝土的应用及对造价的影响探究

李佳凌，谢 超，张 艳，张锡晋

（1.西安职业技术学院 建筑与轨道交通学院，陕西 西安 710000；2.陕西国铁地产置业有限公司，陕西 西安 710000）

近些年来随着我国道路及桥梁工程的持续发展，高性能水泥混凝土也成为了工程建设中必不可少的材料。与普通水泥混凝土相比，高性能水泥混凝土具有更高的持久性、耐久性和弹性，以其独特的优势成为了道路与桥梁建设中使用最为广泛的一种材料，有效降低了道路在低温环境中出现的干裂、剥落现象。随着我国建筑领域的持续发展，高性能水泥混凝土凭借自身优势仍旧可以发挥其极强的应用价值。文章将对高性能水泥混凝土的性能进行分析，探索其在建造工程中的应用价值以及对工程造价的影响。

1 高性能水泥混凝土的质量控制及技术要求

1.1 原材料

水泥是高性能水泥混凝土的主要材料，经过有关研究表明，水泥的种类不同及矿物质成分不同，在抗腐蚀方面也存在一定的差异，所以高性能水泥混凝土所使用的水泥材料主要以炼石P.O42.5为主。其次原材料的粗细也是影响水泥质量的重要因素，为了保障高性能水泥混凝土符合施工要求，在高性能水泥混凝土的配比当中需要注重各种微集料的密度配比。比如在混凝土中插入适量的粉煤灰、活性矿渣有利于改变混凝土的孔隙结构，减少裂缝，提高其强度。除此之外还需要加入适量的外加剂，其目的是为了提高水泥混凝土的密实性和耐久性。但是大部分化学外加剂中都含有一定的氯盐，氯盐用于钢筋结构当中会对钢筋结构的强度造成影响，因此在添加外加剂时必须要对氯盐含量进行检测，并采用有效措施降低氯盐含量。

1.2 混凝土配置配比

在高性能水泥混凝土的配置与配比当中，必须要根据设计原则选定C50高性能水泥混凝土配比，根据水泥混凝土的强度要求添加粉煤灰、矿渣、硅胶、活化物、塑化剂等物质，全面提高水泥混凝土的性能强度以及韧性。与普通水泥混凝土相比高性能水泥混凝土搅拌站需要增加两个储料罐，分别是粉煤灰储料罐和矿渣储料罐，通过水泥混凝土拌合物的融合，能够有效提高水泥的流动性，使水泥混凝土在使用成型过程中不会出现分层、离析问题。而且在高性能水泥混凝土的配比当中还需要加入一种表面活性剂，表面活性剂是为了降低水的表面张力，提高其表面活性并形成单分子吸附膜，提高水泥混凝土的韧性及强度。目前在高性能水泥混凝土中比较常用的表面活性剂为引气剂，加入引气剂后可以使混凝土产生更加均匀稳定的微小气泡，避免气泡毛细管道形成，缓解了各种由水受冻所引起的膨胀反应，可以有效提高水泥混凝土的耐久性。

2 高性能水泥混凝土与普通水泥混凝土在造价方面的对比

2.1 高性能水泥混凝土的各项技术优势

目前高性能水泥混凝土的技术优势主要体现在：一、高性能水泥混凝土为了保证其混凝土拌合物所需流动性，并降低其用水量使混凝土的孔隙率降低，在混凝土配比时需要适当添加减水剂，使水泥质点表面带有相同的电荷，在电性排斥的物理作用影响下水泥会处于一个相对稳定的悬浮状态，水泥颗粒表面还会形成一层溶水膜，使水泥中的游离水分子被释放出来，从而达到减水的目的。二、高性能水泥混凝土中掺入了大量矿物材料。因为普通水泥混凝土中的水化物稳定性较差，掺入活性矿物能够改变水泥中的胶凝物质组成，提高水泥结构，使其更加紧密，阻断渗透路径。这对于提高水泥混凝土的耐久性和强度，都有十分重要的影响意义。所以高性能水泥混凝土在材料配比方面比普通水泥混凝土更加科学高效，解决了普通水泥混凝土存在的各项劣势，有利于提高水泥混凝土的使用价值和使用效率。

2.2 高性能水泥混凝土在使用年限方面的优势

在各大建筑工程实施过程中，水泥混凝土因环境因素、外力因素都有可能造成无法避免的结构损坏，再加上混凝土本身的物理化学反应也有可能会导致混凝土内部结构受损，降低各大建筑物的使用年限。例如随着时间的推移或者是材料调配不合理，混凝土都会出现收缩引起干裂；在水化性过热过高时也会诱发温度裂隙。虽然普通水泥混凝土的单价比高性能水泥混凝土较低，但是在使用年限和使用寿命方面远不及高性能水泥混凝土。高性能水泥混凝土本身具有较强的韧性、抗压力和高强度优势，在建筑施工以及使用过程中可以有效减少因自然环境、使用时间以及水泥混凝土本身结构发生变化引起的干裂、凹陷等问题，有效减少后期维护和重复施工等情况。这也就在一定程度上降低了水泥混凝土建筑物的整体造价，提高了高性能水泥混凝土的造价优势。

2.3 高性能水泥混凝土在提高工程质量方面的优势

在建筑领域当中建筑材料的强度和耐久性是影响建筑设施使用质量的关键，虽然强度与耐久性是两个完全不同的概念，但是都与混凝土的内部结构有直接联系。在水泥混凝土密度较高且韧性较强的情况下混凝土的强度也会有所提高，有利于提高混凝土自身的抗渗性和耐久性。与普通水泥混凝土相比，高性能水泥混凝土当中添加了大量活性物质、硅胶以及新型材料，有效增加了混凝土的密度，消除了游离氧化钙的含量，极大程度上提高了混凝土使用的年限，排除了由各种内在因素而影响的建筑物破坏问题。相比之下在建筑桥梁以及各大工程当中，运用高性能水泥混凝土可以有效提高工程质量，使其符合工程验收标准，减少了不必要的罚款和违约金等损失。所以高性能水泥混凝土不仅提高了工程质量，还减少了造价预算。

3 高性能水泥混凝土的性能

3.1 承压力强

在道路、桥梁或其他工程建设过程中，所选用的混凝土强度直接影响了施工的整体质量，若使用低性能水泥混凝土就会导致建筑物的抗拉性和抗压性降低，而高性能水泥混凝土恰好是一种抗压性和抗拉性都非常高的新型材料，它能够有效提高道路桥梁的承重量，使其承重量比原来高一倍以上，极大程度上提高建筑物质量和耐用性。除此之外在实际施工过程中，高性能水泥混凝土的使用面积比普通水泥混凝土的面积较小，也能够减轻道路与桥梁本身的承重量，减少原料的使用，不仅能够增强建筑物的使用寿命，也能够降低造价成本。

3.2 耐久性高

高性能水泥混凝土之所以在建筑桥梁等方面得到了广泛应用，主要还是因为高性能水泥混凝土具有较强的耐久性特点。在道路与桥梁建设完成投入使用之后，也面临着极其严峻的自然老化以及人为损坏等问题，正常情况下人为损坏指的是酸碱腐蚀或遭受外界重创而导致的物理形变，甚至可能会使桥梁和路面出现断裂、凹陷等问题。自然老化指的是随着时间的推移，桥梁、路面的物理性能会有所降低。这种老化现象在各项工程当中都是无法避免的，但是与其他混凝土材料相比，高性能水泥混凝土具有较好的抗腐蚀、抗压性能，能够有效缓解道路和桥梁的老化速度以及人为破坏问题。

3.3 扛坍塌性能

坍塌度也是衡量混凝土材料质量的主要标准之一，在施工过程中普通水泥混凝土材料由于自身稳定性和均匀性较差，经常会出现离析的现象，但高性能水泥混凝土因为具有较好的韧性、均匀性和稳定性可以有效避免这一问题。因为高性能水泥混凝土当中所运用的水泥浆体和粗骨料之间具有较强的粘力，也就能使混凝土结构强度增大，在振捣时的下沉距离比普通混凝土要短很多，所以高性能水泥土具有较强的抗坍塌性能，运用于道路和桥梁的施工中可以很好地保障其密度均匀，具有较好的抗坍塌能力，有效提高建筑设施的使用年限。

3.4 经济性特点

在道路桥梁以及其他工程建设过程中，虽然高性能水泥混凝土的成本比普通水泥混凝土成本要高，但是与普通水泥混凝土相比，应用高性能水泥混凝土能够有效节省其他材料的耗损。比如可以减少普通混凝土钢筋的使用，再加上其具有较好的物理性能，能够延长建筑设施的使用寿命，创造更大的使用价值。高性能水泥混凝土单价虽贵，但是其用料轻薄，可以减少水泥混凝土的总用量，也就相当于降低了水泥混凝土的耗损。所以高性能水泥混凝土在使用过程中不仅可以保障良好的施工建设质量，还具有较高的性价比，能够降低造价成本。

4 高性能水泥混凝土的应用

4.1 高性能水泥混凝土在道路工程中的应用

正常情况下混凝土中的水泥在水解时会产生氢氧化钙饱和溶液，其碱度较高，pH值可达12以上，也可以被理解为是酸性气体与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应后所产生的结果，会沿着混凝土中的空隙或裂缝逐渐向外部渗透，与内部的氢氧化钙产生反应。实际上影响混凝土性能的因素众多，大部分情况下都取决于混凝土自身的密度以及抗渗性能，混凝土的密度越高，其抗渗性能就越强，那么外界气体向内部渗透就会受限。高性能水泥混凝土具有较强的密度和抗渗性，在道路工程当中具有极强的应用价值。

首先在具体的施工过程中，高性能水泥混凝土具有的密度以及耐久性都能够提高道路路面的稳定性，也容易被施工工人操作，可以有效避免因路面雨水累积而造成的路面腐蚀问题，也可以避免在低温环境或外界压力破坏下而造成的路面下沉现象，有效保证工程的施工质量以及使用年限。其次高性能水泥混凝土的原料配置与普通水泥混凝土有很大差距，它所使用的原材料具有极高的要求，还添加了各种复合添加剂，这也就使得高性能水泥混凝土的耐久性极强，在道路工程的建设过程中搭配良好的工艺设施，可以有效提高道路工程的整体建设质量。

4.2 高性能水泥混凝土在桥梁工程中的应用

高性能水泥混凝土当中掺用了塑化剂，其目的是为了保障其材料密度的同时提高其流动性，降低水灰比，同时也有利于提高混凝土的稳定性，使其获得均匀一致的建造效果。根据国家相关标准配置的高性能水泥混凝土在使用时可以保障骨料本身应有的湿度和温度，即使是遇到恶劣天气，基于高性能水泥混凝土本身所具备的优良物理性能也能够有效减少因外界因素而造成的桥梁工程损坏等问题，有利于全面提高桥梁工程质量。

所以高性能水泥混凝土应该具有较强的稳定性强度以及耐久性，已经被广泛应用于各大桥梁工程建设当中，这主要是得益于高性能水泥混凝土在浇筑捣实过程中易于操作，又能够有效应对各种恶劣天气和环境，这些优良的物理性能，不仅能够保证水泥混凝土的质量，也有利于提高桥梁工程的建设水平。因为相比起道路工程而言，桥梁工程难度更大，施工过程更加复杂，这也就使得水泥混凝土材料必须要具备高强度的物理性能。高性能水泥混凝土不仅能够保障桥梁工程中的间距和跨境要求，也能够使桥梁整体结构更加坚固，减少桥梁受外界环境的影响，延长桥梁的使用寿命。

4.3 高性能水泥混凝土在海洋工程中的应用

随着我国经济的持续发展，海洋资源的开发利用已经成为了我国战略发展方向之一，想要开发海洋资源就必须要加强海洋工程建设，在海洋工程当中高性能、高耐久性的水泥混凝土材料可有效提高各种海洋建筑物的使用年限和质量。比如跨海桥梁、港口、码头、集装箱风电基础设施等建筑设施都需要使用到高性能水泥混凝土。高性能水泥混凝土具有强度高、负荷力大、资源能耗较小、耐久性强的诸多优点，能够满足海洋工程中对混凝土的多方面要求。高性能水泥混凝土具有较强的抗疲劳性以及使用寿命，在恶劣的海洋环境影响下高性能水泥混凝土也可以具备良好的使用性能，比如由于温度、湿度所造成的建筑路面损坏，就可以使用高性能水泥混凝土进行填补接缝，使其具备更好的使用性能，降低温度与湿度造成的建筑物变形、开裂等问题。再加上高性能水泥混凝土还具备较强的抗冻性、抗渗性和耐磨性，所以在湿度较高的海洋建筑设施建设当中也可以具备良好的性能。高性能水泥混凝土在原料的配比方面也可以进行相应的调整，为了使其具备更好的防渗防水效果，还可以在混凝土中增加增塑剂，提高海洋工程的建设质量，促进海洋工程的建设得到更好的发展前景。

5 结束语

随着我国建筑领域以及建筑原材料行业的持续发展，高性能水泥混凝土已经成为了建筑行业必不可少的一种新型材料，运用高性能水泥混凝土不仅可以有效提高建筑物的使用寿命，还能够减少因自然因素、人为因素造成的破坏。高性能水泥混凝土的使用不仅仅提高了工程质量，同时也可以通过提高建筑物的使用寿命，混凝土的使用比例降低造价成本。