段悟宇

(山西潞安工程有限公司，山西長(zhǎng)治 046000)

1 概述

近年我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展，綜合國(guó)力顯著提高，隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)步伐的加快，施工的投資也越來(lái)越大，混凝土作為施工建設(shè)最主要的基礎(chǔ)材料之一，其性能品質(zhì)成為關(guān)鍵，以耐久性為特點(diǎn)的高性能混凝土就是在這種高標(biāo)準(zhǔn)、高要求的前提下應(yīng)運(yùn)而生的。一般認(rèn)為高性能混凝土必須具備高強(qiáng)度，但具有高強(qiáng)度不一定具有高性能，關(guān)鍵看是否含有礦物質(zhì)超細(xì)粉(硅粉、礦渣、偏高嶺土等)，超細(xì)粉對(duì)改善、提高混凝土的性能起著重要的作用。

要求梁體混凝土必須滿(mǎn)足外觀整潔干凈，無(wú)蜂窩、麻面，無(wú)明顯色差，主要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)控制，避免出現(xiàn)施工冷縫，成型后的混凝土28 d實(shí)測(cè)強(qiáng)度應(yīng)在65 MPa左右，混凝土各項(xiàng)指標(biāo)(抗凍性，抗?jié)B性，抗氯離子滲透及原材料堿活性等等)均要滿(mǎn)足耐久性要求。

2 高性能混凝土結(jié)構(gòu)與施工

2．1 高性能混凝土結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

目前我國(guó)所有的高強(qiáng)度、高性能混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，當(dāng)前我國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面所有的高強(qiáng)度、高性能混凝土一般也沒(méi)有超出這個(gè)范圍，高強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工指南中提出了C80高強(qiáng)混凝土的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，但結(jié)構(gòu)方面的使用數(shù)據(jù)不夠多。截面計(jì)算所需的彈性模量比值，最小配筋率還應(yīng)進(jìn)一步補(bǔ)充試驗(yàn)數(shù)據(jù)。高性能混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主要包括三個(gè)方面:混凝土、鋼筋及兩者結(jié)合在一起的粘結(jié)強(qiáng)度。

高性能混凝土是指采用普通原材料、常規(guī)施工工藝，通過(guò)摻加一定的外加劑和礦物摻合料配置成具有高工作性，高強(qiáng)度，高耐久性的綜合性能優(yōu)良的混凝土。具體是指:

1)混凝土拌合物呈高塑或流態(tài)、適于泵送、不離析不泌水、便于澆筑密實(shí);

2)在凝結(jié)硬化過(guò)程中和硬化后的體積穩(wěn)定，水化熱低，不產(chǎn)生微細(xì)裂縫，徐變小;

3)有很高的抗?jié)B性。其中高工作性是高性能混凝土必須具備的首要條件，即高流動(dòng)性、高抗分離性、高間隙通過(guò)性、高填充性、高密實(shí)性、高穩(wěn)定性，同時(shí)具備低成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性;

4)能滿(mǎn)足地域性差異造成主要原材料變化及氣候等因素的影響，適合各種施工環(huán)境。

高性能混凝土具有非常豐富的技術(shù)內(nèi)容，很多專(zhuān)業(yè)人士對(duì)其理解和認(rèn)識(shí)也不盡相同，但基本上都認(rèn)為高性能混凝土區(qū)別于普通混凝土的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)耐久性影響方面的考慮，從以往追求高強(qiáng)度轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在對(duì)耐久性方面的認(rèn)可是高性能和普通混凝土的本質(zhì)區(qū)別，主要為保證混凝土結(jié)構(gòu)物滿(mǎn)足設(shè)計(jì)年限提高建筑物的安全性。在配合比設(shè)計(jì)要保證拌合物易于澆筑和迷失成型，不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，硬化后有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理且低滲透和高抗化學(xué)侵蝕。

2．2 高性能混凝土在施工中如何控制

混凝土現(xiàn)場(chǎng)控制主要從混凝土所需原材料，混凝土的攪拌及輸送，現(xiàn)場(chǎng)坍落度控制，布料工藝及振搗，混凝土的養(yǎng)護(hù)這幾個(gè)方面進(jìn)行控制。

2．2．1 施工用混凝土所需原材料必須滿(mǎn)足規(guī)范要求

1)細(xì)集料為中粗砂，細(xì)度模數(shù)2．6～3．0之間，屬于Ⅱ區(qū)砂且級(jí)配合格，含泥量要小于2‰，雜質(zhì)含量極少。

2)粗集料要求采用二級(jí)配摻配成5～20連續(xù)級(jí)配碎石，而且碎石進(jìn)場(chǎng)后全部按照要求進(jìn)行二次清洗，其碎石粒徑10～20一檔，最初粒徑偏大，但級(jí)配合格。

3)水泥采用要求比表面積、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性及抗折、抗壓等其他指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定。比表面積在310 m2/kg～340 m2/kg范圍，初凝時(shí)間在150 min～180 min范圍，安定性合格，28 d(抗折7．5 MPa～8．5 MPa，抗壓 50 MPa 左右)。其各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足GB 175-2007。

4)活性礦物摻合料礦渣和粉煤灰的細(xì)度、燒失量比較穩(wěn)定。粉煤灰屬于哈熱電廠生產(chǎn)F類(lèi)粉煤灰，其燒失量在2．5%～2．8%之間，需水量比在90%～97%之間，礦粉為S95，比表面積在400 m2/kg～450 m2/kg之間，燒失量在0．4%～1．0%之間。粉煤灰和礦粉其各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足GB/T 1596-2005。

5)外加劑屬于聚羧酸類(lèi)多功能高效減水劑。性能也相對(duì)穩(wěn)定，要求必須使用HT-HPC高性能減水劑。

2．2．2 混凝土的攪拌及運(yùn)輸根據(jù)實(shí)際情況要滿(mǎn)足

對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，額定攪拌容量不超過(guò)為2 m3/盤(pán)，試驗(yàn)室根據(jù)高性能混凝土的各項(xiàng)要求設(shè)定攪拌總時(shí)間不少于120 s，分冬季和夏季兩種投料方式進(jìn)行攪拌。

冬季對(duì)所需原材料分別加熱，特別是砂、石按量堆放在小倉(cāng)庫(kù)里采用地?zé)嵝问竭M(jìn)行加熱，倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行全封閉保溫，水用鍋爐加熱溫度基本上控制在40℃～55℃之間，粉煤灰、礦粉和水泥罐加蓋外衣進(jìn)行保溫，根據(jù)計(jì)算熱量損失情況，攪拌出來(lái)的混凝土出機(jī)溫度應(yīng)保證在10℃以上。攪拌投料順序?yàn)?先加骨料和熱水?dāng)嚢?0 s后再加入水泥和礦粉、粉煤灰攪拌30 s，攪拌均勻后最后投入外加劑至少攪拌90 s，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤傩读稀?/p>

夏季施工不需要對(duì)混凝土所需原材料加熱，投料順序是:先向攪拌機(jī)投入細(xì)骨料、水泥和礦粉、粉煤灰充分?jǐn)嚢韬笤偌尤胨畬⑵鋽嚢璩缮皾{，接著投入粗骨料攪拌均勻后再加入外加劑并攪拌均勻，攪拌總時(shí)間不能少于120 s。

采用罐式混凝土輸送車(chē)運(yùn)輸混凝土，運(yùn)輸時(shí)攪拌罐勻速轉(zhuǎn)動(dòng)保證混凝土的施工和易性良好，冬季施工時(shí)為滿(mǎn)足混凝土入模溫度5℃～30℃的要求也對(duì)攪拌罐進(jìn)行保溫(對(duì)攪拌罐外面進(jìn)行包裹)，并取得了良好的效果。

實(shí)踐證明，根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)不同的攪拌方式，投料順序及對(duì)攪拌時(shí)間的控制和合理的混凝土輸送對(duì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制梁的施工起到了很好的幫助，有效的保證了混凝土各種出機(jī)性能指標(biāo)。

2．2．3 在實(shí)際施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)

高性能混凝土自身流動(dòng)性大，坍落度損失小，要求0．5 h坍落度損失為0，1 h坍落度損失控制在1 cm～3 cm之間，而影響其坍落度的因素眾多，主要體現(xiàn)在:集料的級(jí)配、含水量是否穩(wěn)定，膠凝材料和外加劑的相容性，以及膠凝材料礦物含量的波動(dòng)，外加劑有效成分的含量，環(huán)境溫度的變化等等。若工廠化作業(yè)，原材料相對(duì)比較穩(wěn)定。由于地處我國(guó)東北，晝夜溫差大，自然環(huán)境對(duì)坍落度的影響顯得更為明顯，鋼模板在陽(yáng)光直接照射下容易吸熱，吸熱后模板面層溫度較高，而在較高溫度時(shí)混凝土的坍落度損失較大，就要求現(xiàn)場(chǎng)澆筑速度快，充分振搗，同時(shí)控制混凝土攪拌站的輸出量盡量避免混凝土到現(xiàn)場(chǎng)等待，防止混凝土因?yàn)樘涠葥p失過(guò)快出現(xiàn)施工冷縫，晚上氣溫相對(duì)低時(shí)坍落度損失較小，特別是凌晨2:00～5:00時(shí)混凝土幾乎沒(méi)損失，一般認(rèn)為坍落度損失小不是更利于混凝土的澆筑成型，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，混凝土布料方式等的影響下若混凝土不能在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到半塑性狀態(tài)，就會(huì)使得大量混凝土翻入底模，如果翻漿過(guò)多會(huì)導(dǎo)致:1)施工人員怕翻漿在振搗上減少頻率，出現(xiàn)漏振，降低混凝土的密實(shí)性，這樣不但影響外觀質(zhì)量，也會(huì)降低混凝土強(qiáng)度;2)由于大量混凝土翻入底模需要把它全部清理出來(lái)，造成誤工，浪費(fèi)混凝土，增加施工成本;3)延長(zhǎng)混凝土的成型時(shí)間，其混凝土成型時(shí)間不宜超過(guò)6 h且不宜超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間;所以控制預(yù)制梁混凝土成型的關(guān)鍵就是控制其混凝土的施工坍落度。因此在氣溫相對(duì)低的情況下，我們采取適當(dāng)調(diào)整砂率，盡量采用低用水量，以降低混凝土的流動(dòng)性，預(yù)制梁混凝土坍落度要求的范圍是180 cm±20 cm，在低溫環(huán)境下我們控制實(shí)測(cè)入?；炷恋奶涠葹?80 cm～195 cm進(jìn)行施工。

2．2．4 混凝土布料和振搗

高性能混凝土澆筑具有高工作性是:高流動(dòng)性，易密性，易泵送和便于振搗成型。所以在布料上就一定要講究合理，根據(jù)它的高流動(dòng)性，我們主要是按照環(huán)境溫度的高低采用不同方式進(jìn)行布料，夏季高溫時(shí)采用階梯式遞增布料，也就是根據(jù)梁體總長(zhǎng)度，把梁分成幾段，再根據(jù)高溫下混凝土達(dá)到半塑性狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)行分段分層布料。當(dāng)?shù)谝欢蔚讓踊炷敛己煤笤倬o接著布第二層，第二層的厚度大概控制在30 cm，長(zhǎng)度為第一層的3/4，就這樣等第一段混凝土布到一定厚度時(shí)緊接著進(jìn)行第二段的布料。整個(gè)布料時(shí)間及布料長(zhǎng)度都是取決于混凝土入模后達(dá)到半塑性的時(shí)間而定，這樣就能保證混凝土成型后不會(huì)出現(xiàn)由于凝結(jié)時(shí)間差而形成的施工冷縫和梁體表面色差。冬季施工時(shí)由于氣溫低，我們采用對(duì)整個(gè)梁體分層布料，由兩個(gè)布料桿同時(shí)從兩個(gè)腹板的一端向另一端布料，厚度控制在30 cm左右，等第一層完全布滿(mǎn)后充分振搗后再進(jìn)行第二層布料，對(duì)混凝土的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量都有了很好的保證，第一層布完后施工人員立即進(jìn)行振搗，兩腹板各安排三名振搗人員按“快插慢拔”的方法進(jìn)行振動(dòng)30 s左右，振動(dòng)的間距基本上在30 cm左右，振搗時(shí)若混凝土坍落度偏大應(yīng)適當(dāng)減少振動(dòng)時(shí)間，但必須確保所有混凝土一定要振到位。若振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致混凝土離析使得成型后的混凝土表面產(chǎn)生砂線等外觀缺陷，影響混凝土的強(qiáng)度。若混凝土坍落度偏小時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)振搗時(shí)間，增加振搗頻率，保證混凝土的均勻性及密實(shí)性，防止混凝土出現(xiàn)大的空洞和氣泡不能完全排除，提高混凝土的內(nèi)在質(zhì)量，降低蜂窩、麻面等外觀缺陷。

2．2．5 加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)的目的就是保證混凝土的硬化以及水泥的水化達(dá)到一定程度，從而獲得性能優(yōu)良的混凝土，合適的養(yǎng)護(hù)能提高混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐磨性、抗凍融性。如果混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，混凝土強(qiáng)度和耐久性將明顯降低，混凝土拌合物是由骨料、膠凝材料及水組成的混合物，在凝結(jié)過(guò)程中各種組分之間存在一定的空隙，這些空隙被稱(chēng)為毛細(xì)孔。水泥混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中除了和水泥水化的水之外還存在一部分為改善新拌混凝土的工作性的自由水。這些自由水在混凝土澆筑完后隨著水化反應(yīng)就會(huì)沿著毛細(xì)孔向外流。如果混凝土表面濕度太小，產(chǎn)生內(nèi)外壓力，混凝土里面的水就加速向外放，降低水泥的有效水化反應(yīng)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)塑性收縮裂縫，塑性收縮裂縫對(duì)混凝土的強(qiáng)度，耐久性以及混凝土的整個(gè)性能都是有害的。

為了提高混凝土的早期強(qiáng)度主要采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，混凝土在采取蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)分靜停、升溫、恒溫、降溫四個(gè)階段。靜停期間棚溫控制在大于5℃，一般是灌注完4 h～6 h后方可進(jìn)行升溫，升溫速度控制在6℃/h～8℃/h，恒溫養(yǎng)護(hù)期間蒸汽溫度基本上控制在35℃～45℃，混凝土芯部溫度不宜超過(guò)60℃，個(gè)別最大不得超過(guò)65℃，降溫速度也控制在6℃/h～8℃/h，恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)試件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)確定，大約是3 d，冬季環(huán)境溫度低，恒溫時(shí)間略微延長(zhǎng)。蒸養(yǎng)結(jié)束后用土工布將混凝土表面完全包裹，環(huán)境溫度在5℃以上且晝夜溫差很小(在10℃以?xún)?nèi))時(shí)采用自然灑水養(yǎng)護(hù)，自然養(yǎng)護(hù)齡期至少14 d，同時(shí)水溫和梁表面溫度不能超過(guò)15℃。若晝夜平均氣溫低于5℃或最低氣溫低于－3℃時(shí)采用噴涂養(yǎng)護(hù)劑的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)保證了養(yǎng)護(hù)劑不能漏噴。

3 結(jié)語(yǔ)

要體現(xiàn)高性能混凝土的高性能不只是一個(gè)優(yōu)質(zhì)的配合比，更主要的是看施工企業(yè)是怎么去實(shí)際操作，從各個(gè)環(huán)節(jié)上做到科學(xué)、合理施工。

［1］ 馮乃謙．高性能混凝土結(jié)構(gòu)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．