沈忠

【摘 要】高效減水劑的推廣應用，使高強砼的應用范圍迅速擴展到工民建、地鐵、地下人防、道路橋梁等各個領域。要推廣和應用好高強砼必須認真把握好以下幾個重要環(huán)節(jié)：把好水泥、外加劑、摻合料、粗細骨料等原材料質(zhì)量關；科學、合理地做好高強砼配合比設計；認真、嚴謹?shù)刂朴喓酶邚婍沤Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工方案，并通過精心施工操作把藍圖變成現(xiàn)實。

【關鍵詞】高強砼；高效減水劑；精心施工

自從20世紀70年代高效減水劑問世以來，以常規(guī)水泥、砂、石為原料配制的高強砼施工技術(shù)得到了較快發(fā)展，特別是高效減水劑的推廣應用，克服了已往高強砼只能以干硬性狀態(tài)進行現(xiàn)場拌制，不能采用工廠化拌制和泵送技術(shù)澆筑砼的弊端，同時，在砼拌合物的工作度、砼強度、密實度和抗?jié)B能力等方面均具有優(yōu)良的綜合性能，因而其應用范圍已遍及工民建、地鐵、地下人防、道路橋梁、港口碼頭等各個領域。某些發(fā)達國家已能提供強度等級達C80～C100的高強商品砼，這對我們既是挑戰(zhàn)，也是一種機遇。

1 高強砼原材料與配合比

高強砼與普通砼相比，不同之處在于多組分與低水灰比，其最終目的都是為了增加砼的密實度，改善和優(yōu)化骨料與水泥漿之間的界面性能，從而實現(xiàn)高強和耐久的目標。由于高效減水劑具有分散水泥顆粒和消除絮凝的作用，在砼拌和物中引入高效減水劑能有效解決低水灰比與拌合物工作度之間的矛盾；而在拌合物中加入礦物摻合料，對于防止因水泥水化熱引發(fā)的砼開裂也有顯著效果，而且還可使其后期強度得到較快增長；在拌和物中摻加粉煤灰和磨細礦渣粉等摻合料，不僅能在確保強度不降低的情況下減少水泥用量和水化熱，還有改善拌合物工作度、減少泌水和離析現(xiàn)象，提高砼耐酸性和防止發(fā)生堿骨料反應的作用。

1.1 高強砼對水泥的要求

高強砼宜選用強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥，至于水泥品種，還應考慮其水化熱、早期強度和耐久性等要求；水泥中游離氧化鈣、氯化鎂等有害成分應盡量少些，因含堿量大的水泥配制的砼易開裂；還應盡可能減少水泥用量，為保持砼拌和物必需的漿體，可用粉煤灰、硅粉或礦渣粉等加以補充，因如水泥用量過多，不僅對強度的提高作用不大，反而會增加砼的收縮變形，對強度和耐久性極為不利。

1.2 高強砼對外加劑的要求

正確選擇和使用高效減水劑是配制高強砼的關鍵，需要通過反復試驗才能確定，并且往往還要參照外單位的成功經(jīng)驗，因此，對初次從事高強砼配制的施工企業(yè)來說，還應向?qū)ｉT機構(gòu)作技術(shù)咨詢。配制高強砼所需的外加劑主要有高效減水劑和緩凝劑等。由于水泥品牌的不同，高效減水劑的化學成分各異，因此，在配制高強砼前，應對水泥（包括礦物摻合料）和高效減水劑進行低水灰比條件下的相關檢測，以及其他因素對高效減水劑效果產(chǎn)生的影響，比如高效減水劑的摻加量、投放時間及方式、砼的配合比、礦物摻合料的品種和摻量以及環(huán)境溫度等。使用高效減水劑常會遇到其拌合物的流動性會隨時間推移而逐漸損失，解決這個問題的辦法是：（1）采用能與緩凝劑復合的高效減水劑；（2）使用載體流化劑，將高效減水劑與載體流化劑混合，加入砼拌合物后使減水劑緩慢釋放出來，就可使拌合物塌落度在1.5～2小時內(nèi)不受損失。

1.3 高強砼對摻合料的要求

最常用的摻合料有以下三種：

1.3.1 粉煤灰

它能有效提高砼的抗?jié)B性，顯著改善砼拌合物的工作度，并具有減水作用。泵送高強砼更應摻加適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰，以有效提高拌合物的可泵性。摻用粉煤灰時必須關注它的物理特征與化學成分之間的關系和變異性；配制高強砼應首選Ⅰ級粉煤灰，粉煤灰的摻量應控制在水泥總量的30%以內(nèi)。

1.3.2 磨細礦渣粉

高爐粒狀礦渣磨細后與水泥類似，會發(fā)生明顯的水化反應，生成具有膠粘性的產(chǎn)物，因此，摻加磨細礦渣粉的高強砼具有很好的活性，還能改善砼的耐化學侵蝕性，其缺點是會增加砼的水化熱和凝固收縮值，因而應控制好摻量。

1.3.3 硅粉

摻加硅粉后的砼具有早強和耐磨特點，配制時應控制水膠比；摻加硅粉后砼中的水泥、粉煤灰的水化作用會加快、用水量稍大，故應與高效減水劑配合使用。

還有一點需要強調(diào)的是，在配制高強砼時，同時摻入兩種以上摻合料要比單一礦物摻合料效果會更好，可使砼產(chǎn)生疊加效應，取長補短。

1.4 高強砼對粗細骨料的要求

用于拌制高強砼的粗骨料宜選用堅硬密實的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖、正長巖等深層火成巖碎塊；粗骨料的最大粒徑與砼構(gòu)件的斷面尺寸、鋼筋間距以及泵送條件等因素有關，一般可選用20～40mm；石子含泥量不得大于0.5%。拌制高強砼應優(yōu)選細度模數(shù)為2.45～3.20的中粗砂，含泥量≤1.5%。

1.5 高強砼對配合比設計的要求

當按上述各項要求選定了配制高強砼的水泥品種、強度等級、外加劑和各種摻合料以及粗細骨料以后，還必須選擇有相應資質(zhì)和試驗能力的建材試驗室進行配合比設計和試配工作。由于高強砼的組分比較復雜，在進行配合比設計時往往要進行多次試配、反復檢測各項力學指標，還要考慮高效減水劑、粉煤灰、磨細礦渣粉、硅粉等與水泥、砂石之間的相容性問題，耗時較長，所以務必提早一段時間進行配合比設計和試配，以免耽誤正常施工使用。

2 高強砼在建筑工程中的應用

早在20世紀70年代初，我國就開始了對高效減水劑的應用研究，但在相當長的一段時間內(nèi)，由于當時的政治形勢和缺乏一些相關技術(shù)政策和規(guī)范，我國建筑業(yè)的施工技術(shù)和施工管理水平還是比較低下，使高強砼的應用研究處于停滯狀態(tài)。直至1978年改革開放以后，一些高檔的建筑工程和較大規(guī)模的基礎設施建設項目才逐漸蓬勃興起，迫使建筑業(yè)科技人員不得不加快對高強砼的應用研究步伐；也只有在這種新形勢下，高強砼在技術(shù)上、經(jīng)濟效益上的巨大優(yōu)越性才日益被人們所認識。對此，國家還組織了多項大型研究課題，比如：對高強砼結(jié)構(gòu)性能、設計理論及施工工藝的研究；高強與高性能砼材料的結(jié)構(gòu)力學性狀研究等。

高強砼在工業(yè)與民用建筑工程中的應用主要有以下幾方面。

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)

高層、小高層乃至超高層建筑不僅在大城市、特大城市蓬勃興起，就是在許多中小城鎮(zhèn)也在快速興建中；在設計和建造高層建筑過程中，有一個關鍵難題始終困擾著從事結(jié)構(gòu)設計計算和把設計藍圖變?yōu)閷嶋H建筑物的結(jié)構(gòu)工程師和施工工程師們，就是如何用自重較小而強度、韌性、剛度、耐久性相對較高的建筑材料來設計和建造層數(shù)越來越多、總高度超過數(shù)百米的高層建筑結(jié)構(gòu)。高強砼的開發(fā)和應用研究，為解決這個難題開辟了一條廣闊的道路：可以在高層建筑結(jié)構(gòu)的設計和施工中，采用具有相應強度等級的高強砼來設計和建造柱、梁、剪力墻和筒體等結(jié)構(gòu)，在按使用要求擴大柱網(wǎng)間距、加大網(wǎng)架或梁的跨度后，可以在樓層之間采用相同截面的框柱、框梁、剪力墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有利于統(tǒng)一框柱、框梁、剪力墻等的斷面尺寸和模板規(guī)格，節(jié)省制作、安裝模板工料，方便施工，還可利用高強砼早強特點加快施工進度。高強砼還有彈性模量高、徐變小的特點，可大大減少高層建筑框柱的壓縮變形值和提高結(jié)構(gòu)剛度。

2.2 大跨度結(jié)構(gòu)

大跨度樓屋蓋的自重占結(jié)構(gòu)設計荷載中的絕大部分，如采用高強砼就可顯著減少結(jié)構(gòu)設計計算荷載；對大跨度受彎構(gòu)件而言，設計所需的截面高度或最大跨度往往是受剛度而非強度控制；采用高強砼能顯著提高其剛度、減少其截面高度或增加其跨度。

2.3 處于露天或侵蝕性環(huán)境下的建（構(gòu)）筑物

高強砼有較強的抵抗大氣環(huán)境作用和化學物質(zhì)侵蝕及耐磨等能力。貯存某些化學物品的筒倉或貯罐，周圍大氣或所處土層中含有較多鹽類的工程構(gòu)筑物，以及直接受到侵蝕性介質(zhì)作用或機械磨損的車間、車庫等地面或構(gòu)件，均宜用高強砼來建造。

[責任編輯：湯靜]