袁忠利 游東云

中圖分類號(hào):TU528.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)12-166-01

摘要:結(jié)合工程實(shí)例,針對高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)特點(diǎn),進(jìn)行了一些粗淺的分析和探討,便于廣大工程技術(shù)人員更好的了解和應(yīng)用高強(qiáng)高性能混凝土。

關(guān)鍵詞:高強(qiáng);高性能;混凝土;使用

通常我們把強(qiáng)度等級(jí)為C60及其以上的混凝土稱為高強(qiáng)混凝土。它主要是用高強(qiáng)度水泥、砂、石原材料外加減水劑或同時(shí)外加粉煤灰、礦粉、礦渣、硅粉等混合料,經(jīng)常規(guī)工藝生產(chǎn)而獲得高強(qiáng)的混凝土。高強(qiáng)混凝土作為一種新的建筑材料,以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性,在高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。高強(qiáng)混凝土最大的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高,一般為普通強(qiáng)度混凝土的4～6倍,故可減小構(gòu)件的截面,因此最適宜用于高層建筑。試驗(yàn)表明,在一定的軸壓比和合適的配箍率情況下,高強(qiáng)混凝土框架柱具有較好的抗震性能。而且柱截面尺寸減小,減輕自重,避免短柱,對結(jié)構(gòu)抗震也有利,而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。高強(qiáng)混凝土材料為預(yù)應(yīng)力技術(shù)提供了有利條件,可采用高強(qiáng)度鋼材和人為控制應(yīng)力,從而大大地提高了受彎構(gòu)件的抗彎剛度和抗裂度。因此世界范圍內(nèi)越來越多地采用施加預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)用于大跨度房屋和橋梁中。此外,利用高強(qiáng)混凝土密度大的特點(diǎn),可用作建造承受沖擊和爆炸荷載的建(構(gòu))筑物,如原子能反應(yīng)堆基礎(chǔ)等。利用高強(qiáng)混凝土抗?jié)B性能強(qiáng)和抗腐蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn),建造具有高抗?jié)B和高抗腐要求的工業(yè)用水池等。

一、高強(qiáng)高性能混凝土組成

1.水泥

配制高強(qiáng)高性能混凝土選用最多的是硅酸鹽系水泥,其次也可采用普通水或礦渣水泥,強(qiáng)度等級(jí)的選擇一般為:C50~C80混凝土宜采用強(qiáng)度等級(jí)52.5號(hào)水泥,C80以上的混凝土應(yīng)選擇強(qiáng)度62.5號(hào)以上的水泥。1立方米混凝土中的水泥含量應(yīng)盡量控制在500Kg以內(nèi),水泥和其他摻和料的總量不應(yīng)超過580Kg/m3。

2.摻和料

(1)硅粉:一種生產(chǎn)硅鐵時(shí)產(chǎn)生的煙灰,俗稱“硅灰”,是高強(qiáng)高性能混凝土配制中應(yīng)用時(shí)間最早、應(yīng)用次數(shù)最多、應(yīng)用技術(shù)最成熟的一種摻和料。硅粉中含有大量活性SiO2,通常比表面積可以達(dá)到15000m2/Kg,其火山灰活性較高,可以填充水泥的空隙,從而大大提高了混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。其摻入量一般為5~10%。

(2)磨細(xì)礦渣:磨細(xì)礦渣可以提高混凝土的早期強(qiáng)度和耐久性,礦渣的細(xì)度越大,其活性就越高,對混凝土強(qiáng)度的提高越有幫助。其摻入量一般為5%~10%。

(3)粉煤灰:配制高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)優(yōu)選使用I級(jí)灰,它的主要作用是有效降低混凝土的水灰比,以及細(xì)微粉末的填充效應(yīng)和火山灰的活性效應(yīng)相結(jié)合,以達(dá)到提高混凝土的強(qiáng)度、和易性的作用。其摻入量一般為15%~20%。

(4)沸石粉:天然沸石含有大量活性SiO2,磨細(xì)后作為混凝土摻合料起到火山灰活性功能,能有效改善混凝土的流動(dòng)性、粘聚性、保水性,從而可以大大提高混凝土的后期強(qiáng)度和耐久性。其摻入量一般為5%~10%。

3.粗、細(xì)集料(碎石、砂)

高強(qiáng)高性能混凝土一般采用級(jí)配良好的中砂或粗砂,細(xì)度模數(shù)應(yīng)超過2.6。其含泥量不超過1.5%,當(dāng)配制C80及以上的混凝土,其含泥量應(yīng)控制在1.0%以內(nèi)。石子應(yīng)選用碎石,最大骨料粒徑不得超過25毫米。對強(qiáng)度等級(jí)大于C80以上的混凝土,最大骨料粒徑不得超過20毫米。其中針片狀碎石不宜超過5%,含泥量不超過1.0%。

二、高強(qiáng)高性能混凝土主要的優(yōu)缺點(diǎn)

1.高強(qiáng)混凝土的早期強(qiáng)度高,但后期強(qiáng)度增長速度比普通混凝土要慢得多;

2.高強(qiáng)混凝土由于強(qiáng)度高,故抗?jié)B、抗凍、抗碳化、抗腐蝕等耐久性指標(biāo)比普通混凝土都要高,從而可以大大的提高建筑物的使用年限。

3.由于高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度高,因此,構(gòu)件截面尺寸可大大縮小,從而可以改變“梁柱肥大”而不美觀的問題,即可以減輕建筑物的自重,還可以增加建筑物的使用面積。

4.由于高強(qiáng)混凝土的密實(shí)度好,抗?jié)B、抗凍、抗壓等耐久性指標(biāo)均優(yōu)于普通混凝土,因此,高強(qiáng)混凝土除高層建筑工程和大跨度工程外,還可以廣泛用在鐵路、公路、橋梁(隧道)、海港、碼頭工程,它耐海水侵蝕和沖刷的能力也大大高于普通混凝土,可以延長使用年限。

5.高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度比較高,由于水泥用量大而產(chǎn)生的水化熱急劇加大,使混凝土內(nèi)外溫差過高,容易產(chǎn)生裂縫,其次強(qiáng)度越高,干縮也較大,混凝土易脆、易開裂。

6.高強(qiáng)混凝土在低水灰比的情況下,坍落度很小,有時(shí)甚至沒有坍落度,其成型和振搗特別困難,特別是C80等級(jí)以上混凝土,無法在現(xiàn)澆混凝土施工中廣泛運(yùn)用。

7.絕大部分建筑工地離混凝土攪拌站距離很遠(yuǎn),要把混凝土從攪拌站運(yùn)送到工地上需要很長時(shí)間。混凝土在運(yùn)輸?shù)倪^程中,其坍落度隨時(shí)間的增加而減小,如何保證坍落度是發(fā)展和使用高強(qiáng)高性能混凝土的一個(gè)障礙。

8.高強(qiáng)度混凝土的可泵性比普通混凝土要差。

9.高強(qiáng)度混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間要比普通養(yǎng)護(hù)要長一些,最好7~14天。

三、工程實(shí)例:使用高強(qiáng)高性能混凝土的優(yōu)越性

以重慶市某大樓為例,該建筑物總高度為100米,地上30層,地下二層,框架剪力墻結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。原設(shè)計(jì)梁柱均采用C40級(jí)混凝土,后經(jīng)建設(shè)單位要求請?jiān)O(shè)計(jì)單位核算并出具設(shè)計(jì)變更文件,把原來C40級(jí)混凝土變更為C60級(jí)混凝土,該工程使用C60級(jí)混凝土后,經(jīng)過認(rèn)真核算其底層建筑面積增大約1000平方米,整幢大廈增加面積約3萬平方米。工程質(zhì)量方面:總體質(zhì)量較好,無出現(xiàn)滲漏、露筋、孔洞、麻面、裂縫等質(zhì)量問題,觀感質(zhì)量經(jīng)五方驗(yàn)收主體一致評(píng)價(jià)為好。經(jīng)現(xiàn)場回彈檢測,混凝土強(qiáng)度等級(jí)符合設(shè)計(jì)要求;投資方面:工程投資方面:從原來的1600萬元降至1400萬元,發(fā)揮出了極大的投資效益和經(jīng)濟(jì)效益;工程進(jìn)度方面:原計(jì)劃工期從原來的260天縮短至235天竣工,提前25天竣工,其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)明顯。

四、結(jié)束語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,大力推廣和發(fā)展高強(qiáng)高性能混凝土是建設(shè)工程發(fā)展的必然趨勢,對有效降低工程成本、縮短建設(shè)工程工期、提高建筑物的使用年限等有著重要的意義。

利用高強(qiáng)混凝土密度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn),可用作建造承受沖擊和爆炸荷載的建(構(gòu))筑物,如原子能反應(yīng)堆基礎(chǔ)等。利用高強(qiáng)混凝土抗?jié)B性能強(qiáng)和抗腐蝕性能強(qiáng)的特點(diǎn),建造具有高抗?jié)B和高抗腐要求的工業(yè)用水池等。高強(qiáng)高性能混凝土逐步將在建筑工程、市政工程、鐵路工程、公路工程、港口、機(jī)場、大跨度及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、水利等工程中的應(yīng)用將越來越廣泛,隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的不斷提高,我相信在不久的將來C60~C80的混凝土一定將會(huì)普遍得到使用,而C80以上的混凝土將在一定的范圍內(nèi)可以得到使用。

參考文獻(xiàn):

[1]混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范(CECS25:90),中國計(jì)劃出版社.1991

[2]卓尚木等,銷筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析及加固,中國建筑工業(yè)出版社.1997

* 作者簡介:袁忠利:男,工程師,畢業(yè)于重慶大學(xué)。重慶市渝通公路工程總公司工作,多年從事高速公路工程工程施工管理工作。曾參與高速公路路面施工管理、水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)等路面材料的研究與推廣工作。

游東云:男,工程師,畢業(yè)于重慶交通大學(xué)。重慶市渝通公路工程總公司工作,多年從事高速公路工程試驗(yàn)檢測、施工工作。曾參與環(huán)氧瀝青、礦物纖維、橡膠瀝青、阻燃瀝青、水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)等路面材料的研究與推廣工作。