高性能混凝土试验研究

高性能混凝土试验研究

王达辉

王达辉

华润混凝土（江门）有限公司广东江门529000

【摘要】本文主要针对高性能混凝土试验研究展开了探讨，结合了一系列各项试验，介绍了高性能混凝土的试验研究及应用的情况，并对高性能混凝土的配合比和成本对比作了系统分析，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。

【关键词】高性能混凝土；配合比；试验研究

目前，随着混凝土结构工程向更高建筑、更大跨度和更高承载力方向发展，再加上从事建筑施工的劳动工人逐渐成为一种紧缺资源，为提升混凝土产品构件的性能，减轻混凝土施工劳动强度，高性能混凝土的研制和应用成为必然。但高性能混凝土的配合比却没有相关的规范，这给高性能混凝土的研制带来了极大困难。我国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将高性能混凝土定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。与传统的混凝土相比，这种高性能混凝土在配比上的特点是低用水量（水与胶凝材料总量之比低于0.4，或至多不超过0.45），较低的水泥用量，并以化学外加剂和矿物掺合料作为水泥、水、砂、石之外的必需组分。这也是现代高强混凝土的配制途径。实际上，正是现代高强混凝土技术的出现，为解决高性能混凝土的耐久性问题指明了出路。

1工程概况

某大型商业中心，在混凝土工程施工中，研究采用了C50、C40、C35高性能砼的试验；其中C50为适应布筋密集的墙、柱、大体积承台及1-22层楼面施工，C40为大体积底板，方量约20000方（分多次浇筑），平均厚度超过2米的大体积砼，C35为高层楼面施工。在保证质量的前提下，加快了施工进度。

2高性能混凝土配合比

在进行高性能混凝土配合比试验的前期，技术人员对于高性能混凝土配合比缺乏认识，脑中一片空白。经查阅，技术人员认识到高性能混凝土的性能除受制作工艺外，主要受原材料的影响。只有选择符合高性能要求的原材料，才能配制出符合高性能设计要求的混凝土。所以施工技术人员根据工程的实际要求，考虑所处环境和当地的原材料情况选定了拌制混凝土的原材料：

（1）胶凝材料

胶凝材料是高性能混凝土中最关键的部分。水泥宜选用品质稳定、标准稠度低，强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜采用矿渣、火山灰及粉煤灰硅酸盐水泥，该工程采用某水泥厂生产的润丰牌P.O42.5水泥及P.II42.5水泥，并对水泥的各项检测指标进行了检测，各项检测指标均符合规定的指标要求。表1为水胶比对C50高性能混凝土工作性和强度的影响．结果显示，在用水量固定的情况下，随胶凝材料用量增大（即水胶比减小），混凝土拌和物的坍落度变化不明显，由于浆体粘滞系数增加导致拌和物粘聚性逐渐变好，混凝土的强度呈逐步递增趋势．综合来看，选择胶凝材料用量480kg/m3、水胶比0.35时，混凝土的工作性较为理想。

表1水胶比对C50高性能混凝土工作性与力学性能的影响

（2）矿物质掺合料

矿物质掺合料是高性能混凝土中不可缺少的组成部分，其掺入的目的是增加活性、流动性、抗分离性、调节黏度及塑性，填充水泥石中的微孔，以利于提高混凝土的强度。对混凝土的密实性、特别是改善混凝土的耐久性及防止碱骨料反应、降低混凝土水化热等有明显效果。在本项目中矿物掺合料选用了某电厂生产优质粉煤灰、某粉厂生产的磨细矿渣粉。对其各项指标进行了外委试验，检测结果符合有关的规定。

（3）粗细骨料的选择

高性能混凝土骨料的选择，对于保证高性能混凝土的物理力学性能和长期耐久性能至关重要，要选择适宜的骨料配制高性能混凝土，要注意骨料的品种、表观密度、吸水率、级配等。该段施工选用了某公司生产的优质花岗岩碎石，某山段生产的洁净中河砂，通过对料源的考察，取样做了各项指标的检测，检测结果符合相关要求。

所采用的粗细集料检测的各项指标均符合要求。

（4）高性能减水剂的选择

由于高性能混凝土掺入了大量的矿物掺合料，胶凝材料用量大，水胶比低，拌合物黏性大。为了使混凝土获得较高的工作性能，在配制高性能混凝土时，必须采用高性能减水剂，该段施工选用了某公司生产的聚羧酸系HJSX－A型高性能减水剂，厂家技术人员在实验室根据实用原材料调整外加剂成分，与所用水泥，砂石料很好的配伍，保证了混凝土的坍落度损失及工作性，使混凝土获得良好的耐久性，对其减水剂进行了委托试验，减水剂的各项检测指标符合技术要求。

（5）配合比的设计

选择原材料后，通过查找相关资料没有找到适合高性能混凝土配合比的试验方法，只能是粗略的计算具体的配合比，然后通过试验，确定最终配合比。试验室对高性能混凝土配合比进行了大量试验，做了大量配合比验证工作，试拌近2个月时间，拌制混凝土一百余盘。经过精心试拌，总结试验数据，最终优选了三组强度均满足设计要求的C50高性能混凝土配合比，表2是砂率对C50高性能混凝土工作性和强度的影响．结果显示，砂率变化对混凝土的工作性和强度均产生了较为明显的影响．随砂率增加，混凝土拌和物坍落度和坍扩度均呈先增后减的趋势．当砂率为41%时，混凝土的工作性和强度均较高。

表2砂率对C50混凝土工作性与力学性能的影响

通过上述优化试验，确定采用萘系高效减水剂配制C50高性能混凝土的配合比设计参数为：胶凝材料用量480kg/m3，粉煤灰内掺15%，用水量168kg/m3，水胶比0.35，砂率41%，设计容重2500kg/m3右，即A3配比。

3高性能混凝土的各项试验

高性能混凝土拌合后经过有关试验（坍落度试验、含气量试验、电通量试验）检测和易性、匀质性都很理想，不泌水，而且大坍落度（160～200mm）时也不离析、不泌水，粘聚性仍然良好，适当提高混凝土的坍落度可以在很大程度上降低楼面的施工难度，且易于成型。混凝土拌合物在运输、浇注以及成型中不分离，易于操作。

高性能混凝土的拆模时间，宜控制在混凝土内外温差小于20℃，否则在混凝土表面容易产生裂纹。通过在内预埋测温点，每隔半小时连续量测混凝土温度，绘制混凝土温度－时间曲线，来找寻最佳拆模时间点。

为了降低混凝土内外温差，防止表面裂纹，必须认真细致地做好混凝土养护工作。混凝土浇注完成后及时对外露面进行覆盖，先覆盖一层土工布，洒水，再用篷布覆盖，覆盖应严密，楼面严禁积水，安排专人负责养生，始终保持土工布处于湿润状态。施工技术人员通过精心组织高性能混凝土的施工，并且在施工中不断总结施工经验，不断改进施工工艺，使得该工程高性能混凝土施工工艺越来越成熟，各项技术指标均符合要求。

4高性能混凝土总结

高性能混凝土的高强度、高耐久性、高工作性及经济性均有明显体现。由于施工过程中掺入了矿渣粉，在很大程度上增加了混凝土的粘聚性，从而使得混凝土获得更高的密实度；另外采用聚羧酸高性能减水剂，在很大程度上降低了水胶比，水胶比越小混凝土的耐久性能越好，密实度越高，体积稳定性越强，这都在试验、施工中得到了印证。

通过研究试验和施工验证，该段技术人员认为高性能混凝土的各项指标均优于普通混凝土，既能保证质量又经济合理，还可以降低施工难度，适合于该项目混凝土工程的施工。

5结束语

综上所述，高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，是一种新型高技术混凝土。随着科学技术的不断进步，高强度、高性能混凝土越来越被人们广泛的接受，可是高性能混凝土在研制中没有统一规范的配合比，使得高性能混凝土的制作存在着一定难度。本文就高性能混凝土试验研究展开了探讨，并确定了一个较佳的配合比，相信会对实际的应用生产带来帮助。

参考文献：

[1]范元利、贾成.浅谈C60高性能混凝土配合比设计[J].中国房地产业（下半月）.2013（07）.

[2]赵惠荣、汤笔锋、熊剑平.高性能混凝土试验研究[J].山西建筑.2008（07）.