水利施工中高性能混凝土强度及耐久性能研究

水利施工中高性能混凝土强度及耐久性能研究

胡丽筠

中晟堃嘉建设工程项目管理有限公司  成都  610000

摘要：由于水利工程施工中的混凝土强度高、黏度大，泵送施工越来越困难。为此，许多学者对高性能混凝土及其泵送技术进行了大量的试验研究。通过掺入适量粉煤灰、矿粉等优质矿物掺和料，使混凝土在不增加浆体黏性前提下，提高玻璃珠颗粒含量，减小流动阻力，改善混凝土的可泵性，提高混凝土的耐久性。利用高效保塑减水剂，使浆体“稀化”，削弱离子间的联系力，降低浆体的黏聚性，使混凝土处于饱和状态，提高混凝土的可泵性。基于此，本文章对水利施工中高性能混凝土强度及耐久性能研究进行探讨，以供参考。

关键词：水利工程；高性能混凝土；强度；耐久性能

引言

高性能混凝土是在原有高强混凝土的基础上发展起来的一种更具优势的混凝土类型。其最大的特点是使用矿物掺合料和新型高效减水剂，这也是高性能混凝土能够达到更高标准的重要原因。

一、高性能混凝土的概念

当前学术界对高性能混凝土并无明确的界定与区分标准。以我国为例，一直以来我国现浇混凝土等级普遍低于C30，预制混凝土构件强度等级普遍低于C40，在综合考虑我国工程施工实际情况与质量管理制度的基础上，将C50作为高性能混凝土的强度等级区分标准，即混凝土强度等级高于C50的即为高性能混凝土。与传统混凝土相比，高性能混凝土在构成与配比方面与普通混凝土有所不同，其基本构成包括水泥、集料、水、外加剂、矿物}合料等，在配比方面，其水泥用量与用水量均较低，额外添加的外加剂、矿物}合料可减少混凝土内部的孔隙，使混凝土的致密性更强，良好的微观结构可减少雨水的渗漏，提高混凝土的防渗性与耐久性，是当前水利工程施工中广泛使用的材料。

二、水利施工中高性能混凝土强度及耐久性能分析

（一）混凝土性能指标

其一，工作性：混凝土稠度JH值240~220m；其二，力学性能：混凝土强度等级不应低于C60,28d弹性模量不应低于3.60×104MPa,脱模强度不应低于45MPa；其三，耐久性：混凝土电通量不应大于1200C；混凝土56d氯离子扩散系数不大于8×10-12m/s；混凝土抗冻等级不应低于F300的要求。

（二）粗骨料

HPC致密的微观结构和高强度是密不可分的，其需要加入各种辅助胶凝材料并经过复杂的制造过程。从实际工程角度而言，高强度仍然是HPC最核心的性能。而随着HPC的发展，水灰比概念的局限性愈发明显，骨料在其中发挥着越来越重要的作用。对于相同质量的砂浆，不同类型的粗骨料具有不同的形状、质地和强度，可能导致不同的混凝土强度。对于水灰比小于0.4的HPC，砂浆和界面黏结的强度可能与粗骨料的强度类似。此时，粗骨料颗粒可以发挥全部性能。但是随着混凝土强度的提高，其脆性也随之增加。因此适用较高强度、较低脆性、适当结构的粗骨料不仅可以显著减少黏结剂材料的消耗，还可以提高自收缩能力从而改善混凝土的机械性能。

（三）水胶比

水胶比是对混凝土抗折强度影响较大的配合比参数之一。水胶比越大，单位用水量越多，混凝土内部自由水变多，多余的自由水会在水化后会黏附在集料上，导致集料与拌合物其他成分之间的黏结面积变小，黏结力也随之变小;但水胶比过小会导致和易性较差，难以振捣密实，同时会增加水泥用量，不符合经济性的要求。针对本项目所用原材料，根据规范规定，采用附录内碎石混凝土公式，计算得到水胶质量比为0．43，考虑到本项目所采用的混凝土原材料的特性，选用0．41为初步水胶质量比。

（四）砂率

砂率指单位立方米混凝土中所用砂的质量与砂、粗骨料总质量的比值。砂率、砂的种类均会影响混凝土中粗细集料的级配和剩余砂的数量，以此来影响混凝土的强度、工作性以及耐久性。HPC配合比的合理砂率在28%~34%之间，而当在施工中采用泵送工艺时可以在放宽至34%~44%之间。当配制的混凝土所用砂率位于其合理砂率区间内，且用水量与胶凝材料用量一定的情况下，混凝土拌合物能够获得较大的流动性并能够保持良好的聚合性能与保水性能，从而使得混凝土强度提高。

三、水利工程中高性能混凝施工要点

（一）高性能混凝土配合比设计

通常情况下，大桥用泵送混凝土应严格控制原材料组成和用量，尤其应限制水胶比和外加剂的用量。在满足规范要求和工作性能要求时，尽可能使其用量最低。而水泥用量应控制在合理的范围内。此外，为保证泵送混凝土的高性能特性，建议掺加活性矿物掺合料，以取代部分水泥以改善高性能混凝土的施工和易性和耐久性，但替代量也应控制在合理范围内。因为适当的含水率能够提高混凝土的流动性，但是过高的含水量会削减混凝土的强度，同时增加收缩量，如此将不能保证其基本的技术要求和耐久性功能。而减水剂的存在能够降低用水量，从而获得性能较高的混凝土。

（二）高性能混凝土拌制

混凝土一般为不间断混合（高性能混凝土混合时间大于120s），如果混凝土的用量比较大，则可假定集中搅拌是在施工现场进行。采用混凝土泵、搅拌车等方式将已拌好的混凝土送至相应的施工地点，用混凝土分配器将混凝土输送至模子上进行模塑。在使用前，必须按照《混凝土搅拌设备规范》对其进行均匀度检测。在拌和之前，必须对粗、细料的水分含量进行测定，尤其要注意气象条件的变化，以便及时调整配合比。混凝土搅拌时，要保证涂层均匀一致，以免发生脱模、渗水等现象。在混凝土制备过程中，必须对其相关指标（落差、含气率、模具温度、通气率等）进行定期检测，并对其力学性能、耐久性等进行检测，以备用。

（三）高性能混凝土浇筑

高性能混凝土在水利工程施工中的浇筑作业是影响工程施工质量的关键。浇筑高性能混凝土时，应严格按照高性能混凝土应用技术标准与规范执行浇筑工序，确保浇筑环节各项操作和指标符合相关规范。配制混凝土时，可通过试验对高性能混凝土的配合比进行测试、调整、优化，设计出科学、合理的高性能混凝土配合比，以满足水利工程对抗拉强度、抗_‘性、耐久性、稳定性等指标标准的要求。开始浇筑作业前，施工人员需依照设计标准进行模板施工，其中，模板的尺寸、刚度、强度等均应符合施工设计标准，并提前确定后续浇筑的钢筋、导管的埋设位置，以便后续高性能混凝土浇筑作业流程的有序推进。同时，应做好模板防水以及钢筋规格质量检验工作，木质模板若渗入雨水会导致模板安装精度失准。因此，在雨天等特殊天气下浇筑混凝土时，应做好排水与防水工作，确保木质模板不受潮，按照配合比，遵循一定的混合搅拌手法对水泥、水、外加剂等材料进行混合搅拌。

结束语

综上所述，在我国水利建造过程中，必须高度重视高性能混凝土的应用，充分发挥高性能混凝土的优势。未来，高性能混凝土材料的研发目标还将聚焦于提高自密实性和流体性能，其在水利施工中的意义会更大。为提高水利工程的施工质量，在充分利用新型建筑材料的同时，还必须积极优化和完善其他材料，促进技术创新，以全面提高水利的整体质量。

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