高性能混凝土配合比设计及施工技术研究

高性能混凝土配合比设计及施工技术研究

陈超

中铁十二局集团市政工程有限公司广东省广州市511400

摘要：参考国内外高性能混凝土配合比设计方法，从配置强度、水胶比、单位用水量、胶凝材料用量、砂率五方面详述各参数选取。依托工程实践，介绍高性能混凝土施工中搅拌、振捣、养生工艺，对工程项目干缩性能和抗渗性能进行检验。研究结果表明:不同配合比下高性能混凝土其干缩率随龄期的增长而增长，掺入适量粉煤灰能有效减少收缩并提高抗渗性能，但随着胶凝材料用量增加，其抗渗性能有所下降。

关键词：高性能；混凝土；配合比；施工

引言

在我国建筑领域，高性能混凝土已经参与到了许多大型工程中，例如杭州湾跨海大桥，三峡大坝等大型工程，特别是伴随着我国高铁的快速发展，高性能混凝土得到了进一步的发展和应用。

1高性能混凝土的概述

高性能混凝土，其简称为HPC，是一种比较新型、技术含量较高的混凝土，此种混凝土采用的生产配料和普通混凝土比较，其特性主要有耐久性、稳定性以及工作性等特点，高性能混凝土采用的水胶比一般不高，在原材料的选择上一般都是加以优选之后才使用的，掺合料用量也比较足，这样才能保证混凝土的高性能。高性能混凝土一般其优点主要有以下几个方面:第一，自密实性。高性能混凝土由于用水量较少，因此其浆液流动性也就较强，抗离析性也就比较强，这些表现主要就是由于其有着较高的自密实性。第二，体积稳定性。高性能混凝土体积具有较高的稳定性，表现为:低收缩、低徐变、低温度变形、高弹模量等。例如在弹模量的表现上，混凝土弹模量一般在20GPa～25GPa之间，但是高性能混凝土，其弹模量就在40GPa～50GPa之间，并且90d的干缩值不高于0.04%。第三，高强度。高性能混凝土一般具有极强的抗压性，一般抗压性大于200MPa，和普通混凝土相比具有较强的抗拉强度。

2高性能混凝土配合比设计原则

高性能混凝土的配合比参数主要有水胶比、水胶比确定下的胶骨比、水胶比和浆骨比确定下的砂率和高效减水剂、矿物掺合料的种类及用量。高性能混凝土配合比设计的任务就是正确地选择原材料和配合比参数，使其矛盾得到统一，获取经济、合理的高性能混凝土。

2.1水胶比

低水胶比是高性能混凝土的配制特点之一。高性能混凝土的水胶比一般不大于0.40。高性能混凝土的强度和水胶比的关系是一条曲线，水胶比越小，矿物细摻合料的“微粒效应”曲线越抖，其斜率越大。

2.2胶‐骨料比

胶‐骨料比主要影响混凝土的工作性，在一定程度上还影响强度、弹性模量、干缩和徐变，因而也影响耐久性。根据经验，高性能混凝土中胶凝材料总用量以不超550kg/m3甚至到600kg/m3为宜，并随混凝土强度等级的下降而减少。胶‐骨料比以35：65左右为宜[8]。矿物细摻粉用量应根据混凝土的设计要求与结构的工作环境通过实验加以选择，一般粉煤灰（1、Ⅱ级）用量为15%‐50%，磨细矿渣为20%‐70%，硅粉为5%‐10%，超细沸石粉为5%‐20%。混凝土强度等级越低，粉煤灰和矿渣等的掺量可以越大。

2.3强度等级与用水量

对普通混凝土配合比，拌合物用水量取决于骨料的最大粒径和混凝土的坍落度。高性能混凝土的骨料最大粒径和坍落度对用水量影响不大，通过控制强度等级与用水量的关系，可以方便配合比的计算。

2.4砂率

砂率在混凝土中主要影响工作性。高性能混凝土由于用水量低，坍落度要求大，砂浆量要求由增加砂率来补充，砂率宜较大。平均坍落度提高20mm，砂率应增加1%，而强度无明显变化。因为相同水胶比的水泥净浆强度高于砂浆强度，而砂浆强度又高于混凝土强度。

砂率的大小通常与砂、石的级配和形状有关，石子最大粒径小而砂子细度模数大时，要提高砂率；石子级配差，则要求提高砂率。砂率通常选择的范围在34%-50%之间（泵送混凝土砂率可以加大）。

3高性能混凝土施工技术分析

3.1高性能混凝土运输

对于高性能混凝土的运输来说，要对以下问题引起重视：首先，如果是长距离运输，要借助搅拌车运输，如果是近距离运输，可以采用混凝土泵、混凝土料斗以及皮带等方式进行运输。在实际运输的过程中，要避免混凝土出现漏浆、离析等现象，确保运输到指定位置的混凝土仍然具有较好的均匀性和搅拌物性能；其次，在运输过程中要尽可能控制转载的次数和运输时间，要以不影响混凝土性能为目标，在规定的时间内完成混凝土装卸。再次，在利用搅拌运输车进行运输时，要将搅动转速控制在2～4r/min，当运输车达到的现场，要高速旋转半分钟之后再将混凝土搅拌物放到搅拌位置；最后，利用混凝土泵进行混凝土运输时，要按照工程情况、最大泵送距离以及最大输出量等进行泵型号的选择。

3.2高性能混凝土的振捣

在高性能混凝土实际振捣过程中，要严格按照相关规定的方式与工艺路线实现混凝土的振捣作业，并要注意不能在过程中随意的加密振点，也不能随意漏振。要根据混凝土其工作性以及振捣棒实际功率来确定振动时间，并在振动过程中对混凝土进行动态的观察，及时查看其表现的平整状况，并观察砂浆层其外观情况与大气泡实际溢出情况等来确定振捣停止的具体实践。一般情况下，通过5到15秒的振动就能够获得较高密实度，并且在振捣过程中注意不要超过30秒，以免发生过振情况。一旦在振捣过程中出现过振情况，将会导致粗骨料出现下沉，同时轻骨料与浆体会出现上浮，造成混凝土存在离析问题，直接影响高胶凝材料的实际用量，还会对大坍落度混凝土产生较大影响，与此同时，还会过多的损失引气混凝土其产生的气泡，并导致模板出现较大变形，在混凝土的表面也会有泛浆情况，造成泌水增加同时容易发生砂纹。

3.3高性能混凝土浇筑

高性能混凝土浇筑在建筑工程中是一个非常重要的环节，对混凝土应用质量具有较强的影响。为了加强高性能混凝土在建筑工程中的应用效果，在浇筑时可以从以下方面入手：①合理制定浇筑方案。在进行高性能混凝土浇筑之前，要对建筑工程特点、施工环境以及施工条件等进行详细分析，从而制定高效的浇筑方案。具体浇筑时可以采取分层连续浇筑的方式，间隔时间要控制在一个半小时以内，不能随便留置施工缝。另外，高性能混凝土在出厂之后要在一个小时内完成泵送；②科学测定相关技术指标。高性能混凝土入模浇筑之前，要对温度、坍落度、含气量、水胶以及泌水率等指标进行分析，只有全部符合要求之后才能实施入模浇筑；③确定拌合物倾落高度。高性能混凝土的倾落高度应该控制在2m左右，如果拌合物比较黏，并且不会出现分层离析现象时，可以适当增加倾落高度，但是最高不能超过4m。另外，还可以采用滑槽、串筒、漏斗进行高性能混凝土的输送，有效避免分层离析现象的出现。

3.4高性能混凝土养护技术

针对高性能混凝土的养护，可以按照初期养护与湿养护两个阶段进行。初期养护要在高性能混凝土实现浇筑之后马上开始，一般在炎热气候下，采用覆盖PVC的方式对其进行养护，并盖上湿麻袋来保持其潮湿，并降低其温度。湿养护的时候，可以利用湿麻袋盖在混凝土暴露面，或者在上面洒水的方式等进行养护。

结束语

随着我国建筑行业的发展，高性能混凝土在我国的建筑施工中得到广泛的运用，对高性能混凝土配合比的设计也有独到的研究。可是高性能混凝土在我国的起步较晚，时间相对较短，所以在制度、使用方法和规范操作等方面还存在许多的问题。因此相关的施工人员在施工中发现问题所在，找出相应的解决方法，并且要进一步解决数据不全、操作不规范的问题，使高性能混凝土的配合比达到最佳，确实保证混凝土的施工质量。

参考文献

[1]何毅.高性能混凝土的设计与生产实践[J].山西建筑,2018(16):83-84.

[2]潘守智.高性能混凝土配合比试验与研究[J].四川建材,2018,44(05):14-15+21.