高性能混凝土配制与施工技术方法

高性能混凝土是在大幅改善普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制成的一种新型高科技混凝土。下面，我给大家分享一下高性能混凝土配制的施工技术和方法。欢迎阅读浏览。

1高性能混凝土的性能特点

耐久混凝土必须能够抵抗风化、化学侵蚀、磨蚀等破坏过程，也就是说高性能混凝土不仅要有高强度，还要有高刚度、体积变化小、实质上不透水、氯离子难以渗透、弹性模量高、收缩徐变小、热应变小。因此，高性能混凝土在组成和结构上应不同于普通混凝土，应首先具备以下结构特征[1]:

1)孔隙度很低，基本没有大于100nm的大孔隙；

2)水合物中Ca(OH)2含量减少，C-S-H和Aft含量增加；

3)未水化颗粒多，未水化颗粒、细矿物掺合料等各级中心性效应增加，中心性网络骨架加强；

4)界面过渡层厚度小，孔隙率低，所以Ca(OH)2量减少，取向度降低，水化产物晶粒尺寸减小，更接近水化产物在水泥浆体中的分布，因此得到加强。

其次，配制高性能混凝土的特点是水胶比低，掺入高效减水剂和细矿物掺合料，所以从组成和比例来看，高性能混凝土还应具备以下特点:

1)水灰比(W/C)？0.38

据r？Ch提出相图[2]，当水灰比>:0.38时，水泥完全水化后，水泥石中含有水泥凝胶、凝胶水、毛细管水和空隙。毛细水可以在混凝土中扩散渗透，即W/C >；0.38时，混凝土中存在毛细管，降低了抗渗性和耐久性。因此，配制高性能混凝土时，水灰比不应大于0.38。

2)高效减水剂是降低混凝土中水灰比的必要材料，也是高性能混凝土不可缺少的组成部分。为了使混凝土具有良好的工作性能，高效减水剂不仅要有较高的减水率，还要具有有效控制坍落度损失的功能。

3)矿物掺合料是高性能混凝土的功能组分之一，在相同水胶比下，能填充水泥的空隙，提高流动性和硬化后的强度。更重要的是，它能改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，提高混凝土的强度、抗渗性和耐久性。

4)当高性能混凝土有抗冻性或其他要求时，应加入引气剂和其他相关添加剂，如阻锈剂。

因此，在配制高强高性能混凝土时，应确定原材料的品种和质量(如胶凝材料、外加剂、掺合料、骨料和粗骨料的最大粒径、品种等)。)根据工程和环境的实际耐久性、流动性和强度要求，选择合理的工艺参数，确定混凝土配合比。此外，高性能混凝土的施工需要严格的质量控制。

2高性能混凝土的成分

与NC一样，HPC必须使用水泥、骨料和水，同时必须使用添加剂和细矿物掺合料。但由于高性能的要求，HPC对材料质量的要求更高，其组成材料的数量和比例与NC有明显区别。为了获得高强度高流动性的高性能混凝土，除了水泥、水和骨料外，还必须采取以下技术措施:

1.加入高活性矿物掺合料，如硅灰、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰、天然沸石粉等。，充分利用超细粉体的填隙作用，形成细观致密体系，改善混凝土的孔结构，提高混凝土的密实度，并改善混凝土的界面结构，增强界面粘结强度。

2.掺加缓凝高效减水剂等优质高效减水剂，既能保证混凝土有足够的流动性，又能有效控制混凝土的坍落度损失。

3高性能混凝土的配合比设计

3.1高性能混凝土配制目标及影响因素

1)耐久性:如上所述，HPC编制的目标主要是耐久性。因为大多数导致混凝土劣化的物理或化学侵蚀是由有害介质通过水的浸泡引起的，所以低渗透性是混凝土的第一道防线。影响混凝土渗透性的主要因素是混合料的均匀性和稳定性，以及硬化混凝土的密实度、中心网络的形成、界面结构、尺寸稳定性和所用原材料的质量。

2)强度:由于减小高层建筑中柱和大跨度桥梁的截面，减轻结构自重，扩大使用面积等优点，在允许减小截面的地方，应尽可能提高混凝土的强度。目前结构设计对混凝土的要求还是以抗压强度为依据，所以混凝土配合比可见的设计依据首先是抗压强度。影响强度和密实度的主要因素是水胶比和矿物掺合料的用量。同时，受界面的影响，粗骨料的粒径、砂率、浆量也会影响强度。

3)和易性:HPC的和易性非常重要，是保证混凝土浇筑质量的关键。高性能混凝土应具有高流动性和可泵性，混合料应具有体积稳定、不离析、不泌水等特点。同时，为了保证施工质量，配料时要考虑减少流动性损失。影响高性能混凝土拌合物和易性的主要因素是水泥浆用量(涉及水胶比、胶凝材料用量和砂率等。)、骨料级配、外加剂品种及其用量等。

3.2高性能混凝土的配合比规律

根据高性能混凝土的特点，配合比设计应遵循以下原则:

1)灰水比法则:混凝土的强度与水泥的强度、石灰与水的比例成正比。灰水比一旦确定，就不能随意更改。这里吗？灰色？包括所有胶结材料，也称为胶比。

2)混凝土密实体积定律:塑性状态下混凝土的总体积是水、水泥(胶凝材料)、砂、石的密实体积之和。这个规律是计算混凝土配合比的基础。

3)最小单位用水量或最小胶凝材料用量法则:在石灰与水的比例固定、原材料固定的情况下，用满足和易性的最少用水量(即最少浆体量)即可获得体积稳定、经济的混凝土。

4)最小水泥用量法则:为了降低温升，提高混凝土抵抗环境因素的能力，在满足混凝土早期强度要求的前提下，尽量减少胶凝材料中的水泥用量。

3.3高性能混凝土配合比参数的选择

高性能混凝土的配合比参数主要包括水胶比、浆骨料比、砂率和减水剂掺量。

1)水胶比:水胶比(或水胶比)不仅对混凝土的强度有很大影响，而且对混凝土的抗渗性和耐久性也有很大影响。水胶比大的水泥石毛细孔更大，渗透性增加，耐久性降低。由于耐久性的要求，《普通混凝土配合比设计技术规程》规定了最大水灰比和最小水泥用量。对于高性能混凝土，为达到低渗透性并保证混凝土的耐久性，其水灰比不应大于0.35 ~ 0.40。研究表明，硅酸盐水泥水化时，结合水约占水泥重量的22%，即在目前使用的水泥和高效减水剂条件下，采用普通搅拌、浇筑和养护技术措施，最佳水灰比约为0.22。如果水灰比小于0.22，水泥石就达不到足够的密实度，因此高性能混凝土的水灰比范围应为0.22 ~ 0.35。如陕西中嘉墙体水胶比0.236，C80泵拌二级粉煤灰输送流态混凝土[3]。

2)浆骨料比:水灰比确定后，胶凝材料总量反映的是水泥浆与骨料的比值，即浆骨料比。实验表明，高性能混凝土中水泥浆/骨料的体积比为35/65。为保证混凝土良好的流动性，要求胶凝材料总量较大，但随着胶凝材料用量的增加，混凝土的弹性模量会降低，混凝土的收缩会增大。根据经验，HPC用胶凝材料总量不应超过550 kg/m3，并随混凝土强度等级的降低而减少，但至少不应低于300 kg/m3。

此外，高性能混凝土由于水灰比低、水泥含量高，水化热高、温升大，容易引起体积变形和温度裂缝。因此，综合考虑技术性能和经济性，需要添加辅助胶凝材料来降低混凝土的温升和干缩，提高抗化学腐蚀能力，增加密实度，降低成本。一般用10% ~ 30%的辅助胶凝材料代替水泥，可分别掺入硅灰、矿渣和粉煤灰，也可掺入硅灰和粉煤灰或硅灰和矿渣的混合物。

3)砂率:在水泥浆量一定的情况下，细骨料对混凝土配合比的影响比粗骨料更显著。在一定重量的情况下，细骨料的表面积远大于粗骨料，所有骨料都需要用胶结料浆包裹，因此砂的粒径和砂率的大小直接影响料浆的需求量。高性能混凝土胶凝材料用量大。如果细骨料较少，粗骨料较大，可以减少砂浆用量，这样更经济，也能获得较高的强度。因此，在和易性能够满足施工要求的情况下，可以选择较小的合适砂率。P.K.Mehta认为[2]采用合适的粗骨料，水泥浆与骨料的体积比为35/65，可以配制出尺寸稳定性好的高性能混凝土。当粗骨料最大粒径为12 ~ 19 mm时，推荐砂率为36% ~ 39%。通过对国外典型工程和实验室配合比的统计，发现28d抗压强度为60 ~ 120的高性能混凝土的砂率大多在34% ~ 44%的范围内。当强度在80 ~ 100之间时，砂率主要在38% ~ 42%之间。并且随着混凝土强度的增加，砂率有降低的趋势。如内蒙古航煤岩采用砂率0.36，掺入650㎡/kg超细矿渣配制C80高性能混凝土[4]。

4)减水剂用量:在上述低水灰比条件下，配制高施工性能的混凝土非常困难，必须应用高效减水剂。高效减水剂具有很强的分散作用，减水率可高达30%以上，尤其是水泥用量较大或水泥颗粒较细时。一般减水剂的掺量约为水泥质量的1.0%，或加入0.8% ~ 1.0%的减水剂和0.2%的木质素磺酸钙，以适当控制混凝土的坍落度损失。当胶凝材料用量较大时，需要增加减水剂的用量。

4高性能混凝土的施工及质量控制

如果材料选择和配合比设计正确，高性能混凝土的耐久性很大程度上取决于施工质量，而混凝土的制造和施工又决定了混凝土的性能。正确的投料顺序、充分均匀的搅拌、混凝土拌合物在运输和装卸过程中不离析、振捣密实和养护充分是保证高性能混凝土质量的重要因素。

高性能混凝土可用普通混凝土施工设备施工，但其施工质量控制应更严格，配料计量误差应在允许范围内，增加原材料质量变化的检查次数，混凝土的搅拌应彻底均匀，保证新拌混凝土具有良好的施工性能。高性能混凝土特别强调的一个方面是，它应具有适当的和易性，以确保令人满意的浇筑质量。为了便于浇筑，HPC通常需要较大的坍落度，如10 ~ 20 cm。但由于HPC胶凝材料用量大，水灰比低，混凝土拌合物粘稠，坍落度损失快。坍落度损失过大，不利于混凝土的浇筑、压实和均质化，影响结构的整体质量。因此，在高性能混凝土施工过程中，除了要求高效减水剂具有良好的坍落度损失控制性能外，还应特别注意施工组织安排，尽量减少混凝土的坍落度损失。

此外，由于高强高性能混凝土的水化温升较高，根据混凝土成分和环境条件的不同，在浇筑后约24 ~ 48h达到最高温度，因此HPC施工不宜过早拆模，拆模后不宜立即拆模，应连续保护数小时，避免冷激。同时，正确的抹灰和水养护是获得不透水表面的重要步骤[5]。对于低水灰比的高性能混凝土，不仅要保持内部水分不蒸发，还要注意从外部环境补水，并进行外部保湿养护，保证混凝土充分水化，提高混凝土的综合性能。

参考资料:

[1]，连。高性能混凝土[M]。北京:中国铁道出版社，1999。

[2]冯乃谦主编。高性能混凝土[M]。北京:中国建筑工业出版社，1996

钟家强，刘凯，等。C80泵送大流动性混凝土中ⅱ级粉煤灰的试验研究。2006年第三届全国商品混凝土会议论文集。

杭、赵根田、。用超细矿渣粉配制C80混凝土的研究。混凝土，2007年

[5]张传苍、杨丽敏等。大体积混凝土测温技术工程实践。混凝土，2007，(4)

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