高强混凝土技术及应用探讨

吕明超

聚艺砼兴混凝土有限公司 四川 成都 610000

近年来，通过实施《装配式建筑评价标准》（GB/T 51129-2017）和《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019），一方面在常规建筑基础上发展了装配建筑与绿色建筑，另一方面实际工程中通过应用环保材料、装配工艺、绿色施工技术等改变了部分施工工艺，对此类工程施工提出了新要求。高强混凝土作为当前阶段应用较多的建筑材料，因其较好的特性与技术优势迅速获得了市场青睐与推广应用。因而，在当前市政建筑高质量建设之际有必要增强对其技术及应用情况的研究。下面先对高强混凝土做出简要概述。

1 高强混凝土概述

高强混凝土主要是指强度等级在C60到C100之间的混凝土，构成要素包括：（1）水泥；（2）外加减水剂；（3）粉煤灰；（4）矿渣；（5）硅粉；（6）矿粉等。此类混凝土特性鲜明，主要表现为孔隙率低、密度大、抗变形能力强、抗压强度高等方面，适用于高层建筑、大跨度桥梁工程等。从近几年建设工程中的应用情况看，高强混凝土应用后，既可以在受压构件、受弯构件方面节省混凝土用量，也能够通过其特性提高工程质量，改善桥梁与建筑物的变形性能等[1]。

2 高强混凝土技术分析

根据《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99）与《高强混凝土应用技术规程》（JGJ/T 281-2012）要求与指导意见，高强混凝土应用中涉及技术专业性较强，需要严格按照规程中的标准要求进行实施。实践经验表明，新时期施工单位在高强混凝土技术高质量应用期间，主要按设计施工一体化实践模式进行实施（如图1）。由于该模式下的技术种类较多，为了论述的清晰性，下面仅对其中比较关键的原材料选择、配合比设计、浇筑振捣技术做出具体分析。

图1 高强混凝土技术工艺流程

2.1 以原材料选择为例

高强混凝土原材料选择直接影响后续物料批量采购质量，重要性不言而喻。按照《高强混凝土应用技术规程》（JGJ/T 281-2012）第4条要求看，重点集中在以下方面：

（1）水泥选择时，应严格遵循《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2020）中的规定选择普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。以C80为例，应将水泥28d胶砂强度控制在50MPa以上，并对其比表面积、标准稠度、烧失量、初凝时间、终凝时间、安定性等进行合理控制，并针对化学性能与力学性能，控制好氯离子、氧化镁、三氧化硫、抗折强度、抗压强度等。通常而言，氯离子含量宜控制在0.03%以内，碱含量控制在0.6%以内。

（2）以骨料为例，应区分细骨料、粗骨料，在前一个方面将细度模数控制在2.6到3.0范围并选择II区中砂，含泥量与泥块含量分别控制在2.0%和0.5%以内等。在后一个方面，则要选择连续级配并将最大公称粒径控制在25mm以内，针片状颗粒含量控制在5%以内且不大于8%，含泥量与泥块含量则按照0.5%以内、0.2%以内进行控制。

（3）以矿物掺合料为例，选择矿物掺合料时，应根据规程中的要求选择I级或II级的F类粉煤灰，粒化高炉矿渣粉宜控制在S95级以上，硅灰中的二氧化硅含量以90%以上为宜，比表面积控制在15*103m2/kg以上等[2]。

（4）以外加剂和水为例，应对外加剂与水泥的配合性进行试验验证，并根据高强混土等级强度选择适配的高性能减水剂，拌合与养护中的用水符合标准的洁净自来水即可。

2.2 以配合比设计为例

实际工程中对应用的高强度混凝土等级要求不同，工作人员应在具体要求下进行配合比设计并开展相关实验室试验。通常情况下，配合比设计中应针对水、水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂、碎石、减水剂等进行配合比试验。同时，泵送为主的高强混凝土坍落度、扩展度分别控制在不低于220mm、不低于500mm范围，非泵送的高强混凝土方面应根据实际运输工具，如搅拌罐车运送、翻斗车运送等选择合适的塌落度。

操作时，工作人员需按照上述规程第6条中的配高强混凝土配制强度公式进行。配套的试验中应针对强度等级、水胶比、胶凝材料用量、砂率等，优化调整水胶比、胶凝材料用量和砂等。至于外加剂和矿物掺和料的品种、掺量等可以结合试配进行确定。例如，硅灰掺量宜控制在10%以上，矿物掺合料掺量宜控制在25%到40%之间等。

2.3 以生产制备技术为例

完成高强混凝土配合设计后，应根据试验结果在实验区域进行应用与观察，并记录应用后的相关结果。待其达到设计要求后再按照实际项目生产需求量按照需制备。具体如下：

（1）高强混凝土时生产制备前，施工单位先组织技术人员进行生产取样，检验其性能。确认无误后，工作人员使用专业设备在“送料系统+混合系统+拌合系统+出料系统”条件下完成混合料的制备生产。当高强混凝土强度等级在C60到C80范围时，应根据泵送工艺、非泵送工艺，分别将搅拌时间控制在60～80s、90～120s。当其强度等级大于C80时，则需要将泵送时、非泵送施工工艺下的搅拌时间，分别控制在90～120s、120s以上。

（2）高强混凝土的生产制备与运输密切关联，制备好混合料后应及时装车运输到施工现场进行浇筑。通常而言，从搅拌装车到卸料之间的时间宜控制在90min以内，常用翻斗车进行运输时则应将运输时间控制在45min以内，确保后续浇筑的及时性与连续性等。

2.4 以浇筑振捣技术为例

高强混凝土浇筑振捣技术直接影响施工质量，从市政建筑工程施工经验看，泵送浇筑振捣相对较多，尤其在剪力强、地下室筏板施工中，不仅要求做好对浇筑方式的选择，还需要在不同的区域选择适配性较高的振捣技术。以泵送条件下的高强混凝土浇筑振捣为例，首先应做好高压泵与布料机选型与泵送设备布置及安装，其次在清水冲洗、砂浆润滑管道、塌落度检查、监理签字后，按照泵送作业要求完成浇筑施工与配套振捣工作等[3]。

3 高强混凝土技术及应用分析

3.1 项目概况

以某市政建筑工程为例，属于超高层办公楼，建筑面积为3.1万㎡，共3幢，均由2层地下室与30层标准层构成，根据前期勘察报告、环境影响评价报告及现场踏勘资料看，采用了全现浇框架剪力墙筒中筒结构，地下室筏板厚度在400～1200mm范围以内。根据《高强混凝土结构技术规程》（CECS104:99）与分项工程部分混凝土柱与钢管柱内混凝土强度等级要求，需要采用C60高强混凝土。考虑到施工中会受到客观条件与主观因素影响，施工单位在项目经理负责制度下，首先组建了以生产经理、全过程管理师、环保咨询师、BIM操作员、技术工程师为主要成员的专家团队，参考设计方案、施工方案编制了以“BIM平台+系统管理+专项管理”为主的全过程管理方案，可以为总项目与分项工程施工期间的高强混凝土设计施工一体化应用保驾护航。具体实施时，工作人员结合该工程中的高强混凝土技术路线或工艺流程，针对相关的原材料、配合比、生产制备、浇筑方式、振捣指标控制等开展了全过程中质量管理。下面分别从施工准备、浇筑施工、竣工验收三大方面对高强混凝土技术的应用做出具体分析[4]。

3.2 施工准备

首先，工作人员在该项目中严格按照《高强混凝土应用技术规程》（JGJ/T 281-2012）选用原材料并根据试配结果完成工程所需的C60高强混凝土配合比设计。具体如下：（1）42.5R普通硅酸盐水泥，密度、稠度、初凝时间、7d抗压强度、7d抗折强度、比表面积，分别为2.7g/cm3、21.5%、180min、28.6MPa、5.2MPa、318kg/m2；（2）粉煤灰以一级材料为准，其密度、细度、值分别为2.3g/cm3、11%；（3）机制砂石粉含量为5%；（4）选用含气量为1.55的聚羧酸做外加剂；（5）水为市政自来水，进行过滤后应用于混合料拌合之中；（6）选用大理岩作为粗骨料，细度模型、密度、吸水率、压碎值，分别为24、2.7g/cm3、1%、7.5%等。

其次，配比具体用量见表1。其中：（1）水灰比：1：4；（2）外加剂用量：1%左右；（3）粉煤灰掺入量：30%标准；（4）砂率：30%左右。同时，根据力学性能试验方法完成对其收缩性能的计算，其塌落度、扩展度分别为240mm和700mm，2h后对应数据为235mm、680mm。7d和28d的抗压强度分别为78.4MPa、96.2MPa，符合设计要求的60MPa以上标准。

表1 C60高强混凝土材料配比用量

第三，按C60高强混凝土配比材料用量制备工程施工每天所需用量，并采用罐车将其运输到施工现场进行泵送作业下的浇筑施工。需要说明的是，高强混凝土运输期间受气候、特性、工具等影响，容易发生失水、过早干燥现象并引发强度下降的现象，因而在运输中应做好对相关的湿润状态保持。同时，根据石化产生热量可能引发的开裂现象，进行相应的温度控制，如夏季覆盖遮阳网、冬季设置保温层等[5]。

3.3 浇筑施工

首先，工作人员对安装的高压泵、输送管道等进行了现场检查，确认无误后先使用清水冲洗泵送管道，然后将配制好的砂浆泵入管道进行湿润处理。其次，按照分层浇筑要求，在连续性浇筑方式下按20cm厚度进行浇筑。由于浇筑位置集中在部分混凝土柱与钢管柱内，因而在实际浇筑期间，按照浇筑一层配套振捣的连续分层浇筑方案进行操作。主要措施如下：

（1）浇筑温度控制在28℃左右，规避浇筑中的强度下降问题。（2）振捣前，工作人员先根据抗裂等级7度要求分析混凝土振捣布局情况，然后按照高强混凝土浇筑厚度、高度、操作空间，选择适配的振捣棒与振动板，振捣时结合现场实际情况选择水平振动与垂直振动，频率控制在50Hz到100Hz之间，时间控制在2min左右，旨在保持振捣的均匀性。对于钢筋密度较大的区域，则调整为小型振捣棒进行操作。考虑到高强混凝土密实性特性，工作人员始终把振捣密度控制在95%到100%之间，旨在保障其特性的有效发挥。（3）在养护管理方面，按照要求将养护期设置为14d，养护措施根据提前预埋的温度监测仪监测结果和高强混凝土硬化程度进行调整，包括覆盖保湿、喷水养护、遮阳处理、成品保护等综合措施。

3.4 竣工验收

由于高强混凝土施工属于分项工程，在实际竣工验收时按照“过程验收”要求进行操作。首先，由施工单位进行自主验收。其次，监理人员根据第三方机构取样检测结果与现场情况进行质量验收，并记录验收结果，为后续项目完工后的总体验收提供依据[6]。

4 结束语

综上所述，高强混凝土构成要素较多、特性鲜明，在现代市政建筑中应用高强混凝土技术有利于推动其向着高质量建设与高水准运营方向发展。建议施工单位在同类项目中应用该技术时，一方面遵循思路决定出路的基本原则，在设计施工一体化实践模式下按照“试验+制备”的基本要求制备所需高强混凝土，另一方面则根据实际项目施工工序按部就班完成高强混凝土的运输、浇筑、振捣、养护等。考虑到应用中不排除发生应用效果不及预期的现象，施工人员应紧扣全过程管理理念配套做好相关注意事项的分析与质量控制，全面提升其应用导层面的全要素生产率，辅助市政建筑工程产出综合效益。