段悟宇

(山西潞安工程有限公司，山西長治 046000)

1 概述

近年我國經濟技術高速發(fā)展，綜合國力顯著提高，隨著國家基礎建設步伐的加快，施工的投資也越來越大，混凝土作為施工建設最主要的基礎材料之一，其性能品質成為關鍵，以耐久性為特點的高性能混凝土就是在這種高標準、高要求的前提下應運而生的。一般認為高性能混凝土必須具備高強度，但具有高強度不一定具有高性能，關鍵看是否含有礦物質超細粉(硅粉、礦渣、偏高嶺土等)，超細粉對改善、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足外觀整潔干凈，無蜂窩、麻面，無明顯色差，主要加強施工現場控制，避免出現施工冷縫，成型后的混凝土28 d實測強度應在65 MPa左右，混凝土各項指標(抗凍性，抗?jié)B性，抗氯離子滲透及原材料堿活性等等)均要滿足耐久性要求。

2 高性能混凝土結構與施工

2．1 高性能混凝土結構及特點

目前我國所有的高強度、高性能混凝土強度等級為C60，當前我國在混凝土結構設計方面所有的高強度、高性能混凝土一般也沒有超出這個范圍，高強度混凝土結構設計與施工指南中提出了C80高強混凝土的設計和應用，但結構方面的使用數據不夠多。截面計算所需的彈性模量比值，最小配筋率還應進一步補充試驗數據。高性能混凝土結構材料的力學性能主要包括三個方面:混凝土、鋼筋及兩者結合在一起的粘結強度。

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;

2)在凝結硬化過程中和硬化后的體積穩(wěn)定，水化熱低，不產生微細裂縫，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，即高流動性、高抗分離性、高間隙通過性、高填充性、高密實性、高穩(wěn)定性，同時具備低成本的技術經濟合理性;

4)能滿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內容，很多專業(yè)人士對其理解和認識也不盡相同，但基本上都認為高性能混凝土區(qū)別于普通混凝土的特點主要體現在對耐久性影響方面的考慮，從以往追求高強度轉變到現在對耐久性方面的認可是高性能和普通混凝土的本質區(qū)別，主要為保證混凝土結構物滿足設計年限提高建筑物的安全性。在配合比設計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)生由溫度和收縮產生的裂縫，硬化后有足夠的強度，內部孔隙結構合理且低滲透和高抗化學侵蝕。

2．2 高性能混凝土在施工中如何控制

混凝土現場控制主要從混凝土所需原材料，混凝土的攪拌及輸送，現場坍落度控制，布料工藝及振搗，混凝土的養(yǎng)護這幾個方面進行控制。

2．2．1 施工用混凝土所需原材料必須滿足規(guī)范要求

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

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

3)水泥采用要求比表面積、凝結時間、體積安定性及抗折、抗壓等其他指標相對穩(wěn)定。比表面積在310 m2/kg～340 m2/kg范圍，初凝時間在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)。其各項指標均滿足GB 175-2007。

4)活性礦物摻合料礦渣和粉煤灰的細度、燒失量比較穩(wěn)定。粉煤灰屬于哈熱電廠生產F類粉煤灰，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指標均能滿足GB/T 1596-2005。

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

2．2．2 混凝土的攪拌及運輸根據實際情況要滿足

對混凝土進行攪拌，額定攪拌容量不超過為2 m3/盤，試驗室根據高性能混凝土的各項要求設定攪拌總時間不少于120 s，分冬季和夏季兩種投料方式進行攪拌。

冬季對所需原材料分別加熱，特別是砂、石按量堆放在小倉庫里采用地熱形式進行加熱，倉庫進行全封閉保溫，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行保溫，根據計算熱量損失情況，攪拌出來的混凝土出機溫度應保證在10℃以上。攪拌投料順序為:先加骨料和熱水攪拌30 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，充分攪拌均勻后再卸料。

夏季施工不需要對混凝土所需原材料加熱，投料順序是:先向攪拌機投入細骨料、水泥和礦粉、粉煤灰充分攪拌后再加入水將其攪拌成砂漿，接著投入粗骨料攪拌均勻后再加入外加劑并攪拌均勻，攪拌總時間不能少于120 s。

采用罐式混凝土輸送車運輸混凝土，運輸時攪拌罐勻速轉動保證混凝土的施工和易性良好，冬季施工時為滿足混凝土入模溫度5℃～30℃的要求也對攪拌罐進行保溫(對攪拌罐外面進行包裹)，并取得了良好的效果。

實踐證明，根據實際情況，通過不同的攪拌方式，投料順序及對攪拌時間的控制和合理的混凝土輸送對現場預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性能指標。

2．2．3 在實際施工中的難點和重點

高性能混凝土自身流動性大，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，主要體現在:集料的級配、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，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)，原材料相對比較穩(wěn)定。由于地處我國東北，晝夜溫差大，自然環(huán)境對坍落度的影響顯得更為明顯，鋼模板在陽光直接照射下容易吸熱，吸熱后模板面層溫度較高，而在較高溫度時混凝土的坍落度損失較大，就要求現場澆筑速度快，充分振搗，同時控制混凝土攪拌站的輸出量盡量避免混凝土到現場等待，防止混凝土因為坍落度損失過快出現施工冷縫，晚上氣溫相對低時坍落度損失較小，特別是凌晨2:00～5:00時混凝土幾乎沒損失，一般認為坍落度損失小不是更利于混凝土的澆筑成型，由于結構設計，混凝土布料方式等的影響下若混凝土不能在一定時間內達到半塑性狀態(tài)，就會使得大量混凝土翻入底模，如果翻漿過多會導致:1)施工人員怕翻漿在振搗上減少頻率，出現漏振，降低混凝土的密實性，這樣不但影響外觀質量，也會降低混凝土強度;2)由于大量混凝土翻入底模需要把它全部清理出來，造成誤工，浪費混凝土，增加施工成本;3)延長混凝土的成型時間，其混凝土成型時間不宜超過6 h且不宜超過混凝土的初凝時間;所以控制預制梁混凝土成型的關鍵就是控制其混凝土的施工坍落度。因此在氣溫相對低的情況下，我們采取適當調整砂率，盡量采用低用水量，以降低混凝土的流動性，預制梁混凝土坍落度要求的范圍是180 cm±20 cm，在低溫環(huán)境下我們控制實測入?；炷恋奶涠葹?80 cm～195 cm進行施工。

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，根據它的高流動性，我們主要是按照環(huán)境溫度的高低采用不同方式進行布料，夏季高溫時采用階梯式遞增布料，也就是根據梁體總長度，把梁分成幾段，再根據高溫下混凝土達到半塑性狀態(tài)的時間進行分段分層布料。當第一段底層混凝土布好后再緊接著布第二層，第二層的厚度大概控制在30 cm，長度為第一層的3/4，就這樣等第一段混凝土布到一定厚度時緊接著進行第二段的布料。整個布料時間及布料長度都是取決于混凝土入模后達到半塑性的時間而定，這樣就能保證混凝土成型后不會出現由于凝結時間差而形成的施工冷縫和梁體表面色差。冬季施工時由于氣溫低，我們采用對整個梁體分層布料，由兩個布料桿同時從兩個腹板的一端向另一端布料，厚度控制在30 cm左右，等第一層完全布滿后充分振搗后再進行第二層布料，對混凝土的內在質量和外觀質量都有了很好的保證，第一層布完后施工人員立即進行振搗，兩腹板各安排三名振搗人員按“快插慢拔”的方法進行振動30 s左右，振動的間距基本上在30 cm左右，振搗時若混凝土坍落度偏大應適當減少振動時間，但必須確保所有混凝土一定要振到位。若振動時間過長可能會導致混凝土離析使得成型后的混凝土表面產生砂線等外觀缺陷，影響混凝土的強度。若混凝土坍落度偏小時應適當延長振搗時間，增加振搗頻率，保證混凝土的均勻性及密實性，防止混凝土出現大的空洞和氣泡不能完全排除，提高混凝土的內在質量，降低蜂窩、麻面等外觀缺陷。

2．2．5 加強混凝土的養(yǎng)護

養(yǎng)護的目的就是保證混凝土的硬化以及水泥的水化達到一定程度，從而獲得性能優(yōu)良的混凝土，合適的養(yǎng)護能提高混凝土的強度、抗?jié)B性、耐磨性、抗凍融性。如果混凝土養(yǎng)護不當，混凝土強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，在凝結過程中各種組分之間存在一定的空隙，這些空隙被稱為毛細孔。水泥混凝土在凝結硬化過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就會沿著毛細孔向外流。如果混凝土表面濕度太小，產生內外壓力，混凝土里面的水就加速向外放，降低水泥的有效水化反應，混凝土就會出現塑性收縮裂縫，塑性收縮裂縫對混凝土的強度，耐久性以及混凝土的整個性能都是有害的。

為了提高混凝土的早期強度主要采用蒸汽養(yǎng)護，混凝土在采取蒸汽養(yǎng)護時分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。靜停期間棚溫控制在大于5℃，一般是灌注完4 h～6 h后方可進行升溫，升溫速度控制在6℃/h～8℃/h，恒溫養(yǎng)護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60℃，個別最大不得超過65℃，降溫速度也控制在6℃/h～8℃/h，恒溫養(yǎng)護時間根據同條件養(yǎng)護試件的抗壓強度試驗來確定，大約是3 d，冬季環(huán)境溫度低，恒溫時間略微延長。蒸養(yǎng)結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℃以內)時采用自然灑水養(yǎng)護，自然養(yǎng)護齡期至少14 d，同時水溫和梁表面溫度不能超過15℃。若晝夜平均氣溫低于5℃或最低氣溫低于－3℃時采用噴涂養(yǎng)護劑的方式進行養(yǎng)護，同時保證了養(yǎng)護劑不能漏噴。

3 結語

要體現高性能混凝土的高性能不只是一個優(yōu)質的配合比，更主要的是看施工企業(yè)是怎么去實際操作，從各個環(huán)節(jié)上做到科學、合理施工。

［1］ 馮乃謙．高性能混凝土結構［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2004．