高强混凝土在建筑施工中的应用

高强混凝土在建筑施工中的应用

陈 志

海南威特送变电工程有限公司 海南海口 570311

摘要：在建筑施工中，高强混凝土技术如何科学应用到施工中具有重要的研究价值。本文主要针对高强度混凝土的特点进行详细讨论，从原材料和施工作业等进行分析和研究了高强混凝土技术在建筑施工中的应用。

关键词：高强混凝土；建筑施工；工艺；应用

引言

随着中国社会的飞速发展，对建设项目的要求越来越高。现代工程建设必须注重速度，与此同时，还要确保质量。高强混凝土拥有抗压强度高、抗变形能力强、高密度、孔隙率低等特性，显著提高了施工速度，保证工程质量，提高建筑物的有效空间，同时节省了成本，而且在现代工程建设中非常流行。如何使用高强混凝土建筑结构是目前一个颇受关注的话题。

1 高强混凝土的定义

在强度方面，混凝土C50及以上的抗压强度通常称为高强混凝土，它是由水泥、砂、石材料和超塑化剂或飞灰、矿渣粉末、矿渣、硅灰等的混合物，并通过常规工艺技术而获得的高强混凝土。在一定程度上提高混凝土强度对发展高层建筑、高耸结构和大跨度结构具有重要作用，可在高层建筑上加大使用高强混凝土工，以满足高层建筑构件应力要求和特殊结构的应用，柱截面尺寸减小增加了项目的可用面积和有效空间，同时加快了施工进度，保证了工程质量，节约了水和钢材，降低工程成本。

2 高强混凝土的特点及原则

2.1 高强混凝土的特点

高强混凝土作为新的建筑材料，具有高密度、抗压强度高、低孔隙率、抗变形能力强等，被广泛应用于高层建筑结构、大跨度的结构和一些特殊结构。由于高强度混凝土坍落度损失很快，这就需要混合搅拌、运输和浇筑的各个环节紧密相连，并在相对较短的时间内完成。高强混凝土混合料的特点是粘度高，集料不易离析，渗出量少。目前，高强混凝土的主要应用是高层建筑、预应力结构、大跨度屋顶以及侵蚀性环境中的建筑物或结构。

高强混凝土的高密度、抗压强度高性能，在高层建筑中可以大大减小底部混凝土柱的横截面尺寸，减轻建筑的结构自重，同时增加了柱网空间的间隔，增加建筑面积，使用不同强度等级的混凝土柱有利于统一模板的尺寸和规格，施工方便及节省了周转耗材，并可以采取高强混凝土早期强度特性优势，加快建设速度。同时，高强混凝土还具有较小的蠕变和较高的弹性模量，使其抗变形能力强，它可以降低背压并增大结构刚度，使结构不易发生裂缝和型变，这是高层建筑的重要部分，因为它是小型和高弹性模量的蠕变，预应力钢筋的损失可以减少应力，减少了部件的横截面尺寸并降低其自身的重量。使用高强混凝土对大跨度屋顶的空间结构非常有利，因为大跨度屋顶的自重占了总设计负荷的大部分，因此可以显著减轻结构的重量。高强混凝土的高密度、低空隙性能使其具有很强的抗渗性能，这就提高了高强混凝土的抗化学腐蚀能力和耐久性，从而延长了结构的使用年限及延长建筑的寿命。因此，高强混凝土经常应用于一些化学药品仓库，工厂和车库等地面，周围大气中盐分较多的工程大楼以及那些受到侵蚀性物质或机械磨损直接影响的仓库。

2.2 高强混凝土配合比设计的一般原则

高强度、高性能混凝土需要的水更少，配置后的水灰比应小于0.135。80MPa混凝土的水灰比应低于1.130，100MPa水灰比应低于0.126。强度越高，水灰比越低。通常，在配置高强度高性能混凝土的过程中，水泥的用量应在400〜550kg/m³的范围内。对于80MPa的混凝土，水泥量为500kg/m³。当混凝土强度较高时，水泥用量不应超过550kg/m³。在这种情况下，应使用外部矿物混合物代替部分水泥，以提高混凝土的强度。集料应使用吸水率低，强度高的碎石。集料的粒径通常小于20。如果混凝土的强度不高，则集料的粒径可以适当地增加到25，砂度应在0.32的范围内，但太低砂率很容易影响工作强度，特别是在泵送时，应适当提高砂率值。

3 高强混凝土的原材料

3.1 水泥

在高强度混凝土的配置中，选择水泥时，需要注意水泥与减水剂是否相容。可以选择42.5级以上的优质波特兰水泥或普通波特兰水泥，但在正常情况下，施工选择的是纯硅酸盐水泥。对于纯硅酸盐水泥，其强度与矿物成分及其水合反应有一定关系。矿物组合物的水合反应受到许多外部因素的限制。对于相同品种的水泥，如果其初始固化温度条件不同，则强度也会有很大变化。如果在纯硅酸盐水泥反应的早期选定的温度较高，则水合反应会更快，但是由于水泥颗粒被沉淀的硅酸钙水合物包围，它将影响水泥的进一步水化，从而降低水泥强度。对于具有较高细度的水泥，尽管反应的初始强度较高，但是后期强度不能进一步提高，和水化热的现象较为严重。因此，只有高强度混凝土无法通过提高水泥的细度获得。

在高强度混凝土的构造中，有两种主要方法可降低内部孔隙率:首先，降低水灰比并增加水泥浆的粘度。第二，当水泥水合时，加入适量的化学外加剂，使水泥颗粒处于分散状态，这可以使水泥水合得更多并降低孔隙率。当配置高强度混凝土时，需要大量的水泥，但是过量使用水泥不仅增加了成本输出，而且对混凝土产生了不利影响，例如增加了混凝土的脆性和水化过程中的过量生产。实践证明，在配制高强度混凝土的过程中，水泥用量应控制在500kg/m

³范围内。提高混凝土强度的最佳方法是添加适量的矿物材料来代替部分水泥。例如，可以将其与煤粉或矿物材料(例如硅粉)混合。

3.2 集料

对于集料，密度越大，吸水率越低，越有利于混凝土强度的增加。石材的强度对混凝土的强度有一定的影响，高强度石材具有一定优势，但不是关键的影响因素。在水泥水化过程中，集料和包围它的水泥砂浆会受到共同的压力，降低混凝土的孔隙率是提高混凝土强度的关键因素。混凝土的孔包括水泥浆内部的孔、集料之间的孔以及水泥浆和集料之间的孔。对于低强度和中强度混凝土，通过增加集料粒度，可以减少水合过程中的水消耗，从而有效地提高混凝土的强度。对于高强度混凝土，通过增加集料粒径，不能提高混凝土的强度，甚至可以削弱混凝土的强度。对于粒径较大的集料，内部存在许多薄弱环节，这些环节呈层状分布，因此出现了面积较大的薄弱环节，混凝土的强度区域较弱，这会削弱混凝土的强度。

3.3 外加剂

高强度混凝土与传统混凝土之间最根本的区别在于，在配置高强度混凝土的过程中，必须添加适量的高效减水剂和矿物掺合料。通常，砂率是0.28至0.32，并且在泵送的情况下，砂率是0.32至0.40。如果配置了低强度或中强度混凝土，则可以适当提高砂率，高效减水剂的用量一般为水泥的0.5%〜1.8%。

4 高强混凝土施工工艺

4.1 高强混凝土拌制

（1）进料顺序及搅拌工艺；（2）严格控制配合比，灵活和准确平衡原料的配合比施工，而且应该坚持车车过秤。定量不得超过预定的公差:水泥±2%；粗集料和细集料±3%；水、混合、减水剂±1%；（3）拌和高强度混凝土时，应精确控制耗水量，并应仔细测量砂中的含水量并从耗水量中扣除，建议使用自动称重设备和自动检测设备来检测沙子中的水分，以自动调节要混合的水。不要随意加水；（4）可以将高效减水剂用作粉末或作为溶液添加，并且在实际添加水时应扣除用于该溶液的水，建议最后一次使用保水技术(混合方法)在混合过程中添加减水剂；（5）为保证搅拌均匀，坚固的混凝土必须保证搅拌均匀，这直接影响混凝土的强度和质量。必须使用强制混合器进行混合，要特别注意确保混合时间不少于60秒。

4.2 高强混凝土运输与浇筑

（1）施工迅速。由于高强混凝土的快速坍落度损失，必须建设在最短的时间，这需要严格组织施工，在施工过程中精心指挥和协调搅拌、运输和浇筑的所有操作内完成，密切合作，以确保在一小时内完成；（2）密实度对混凝土的强度十分关键。为了确保在施工过程中混凝土的密实度，使用了高频振动器，根据结构的表面尺寸将其注入层中，并振动这些层。浇筑混凝土时，自由落体高度不应大于2米；（3）高强度混凝土泵的构建应根据“泵送混凝土的施工方法”实施。

4.3 养护

为了防止高强度混凝土由于过早的水分流失和由于内部和外部温差过大而引起的表面裂缝而失去强度，必须加强维护。（1）浇注高强度混凝土后，在八小时内加以覆盖和浇水。表面的浇水频率结构应保持湿混凝土；（2）水和固化时间不少于14昼夜；（3）冬季施工时，应除去霉菌，并采取隔热措施以防止冰冻损失。

5 高强混凝土施工中应注意的问题

高强度混凝土施工中应注意的问题有：（1）为了保持砂石的清洁，对砂石堆积环境也有特殊要求；（2）细集料在加料前不能太干，应通过称重装置自动检测其含水量，以校正耗水量；（3）搅拌必须均匀，高强度混凝土混合搅拌比正常强度的混凝土困难，它必须使用强制搅拌机，同时搅拌时间必须延长，比正常强度混凝土长一半；（4）进给顺序对混凝土强度有很大影响，需要仔细讨论确定；（5）高坍落度的流动混凝土也需要认真振动，时间可以略短一些，并且对去除混合物中的气泡有影响；（6）及时养护，水灰比低的混凝土表面不漏水，在凝结过程中或浇筑后不久，容易出现干缩裂缝，早期养护对于高强度混凝土最重要。

6 高强混凝土的质量标准

高强度混凝土的配制和施工过程必须严格遵循质量控制和质量保证体系。对于不同的工程对象，必须事先准备好施工组织设计。建筑公司必须测试并测试原材料的性能，混合物的性能以及混凝土的硬化。结果报告必须经过甲方设计单位或监督单位的批准，方可进行施工。高强度混凝土质量检验的主要内容是：坍落度变化和浇筑时的凝固时间。如果环境温度和标准固化温度相距太远，则应保留在现场环境条件下进行固化的对比测试样品。在标准环境条件下固化的固位测试块应比普通混凝土强1至2倍，并应测量早期和后期的强度变化。

结论

高强混凝土的出现为建筑业带来了巨大的经济利益。在可预见的将来，这是新一代结构材料，最有可能用于各种重要结构，特别是在基础设施项目。如何加强建筑对高强混凝土的应用是一个综合性的问题。只要严格根据所选择的高强混凝土水灰比进行选用减水剂溶液材料，并严格控制施工过程，就可以做到可以保证的高度混凝土的施工质量，避免工程中潜在的质量隐患，并且施工质量符合规范和标准的要求。为了实现项目建设的需要，需要在技术管理中加强对高强混凝土的使用，以保证其强度。为了使高强混凝土的发展更大，有必要进一步研究高强混凝土的泵送工艺，这必将成为其未来的发展趋势。

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