高性能混凝土的应用技术研究

高性能混凝土的应用技术研究

胡威

身份证：341002199304102819

摘 要

随着我国社会和经济的全面发展，我国工程项目的建设也进入发展的全新阶段，建筑方面的规模也得到显著扩大，我国政府与社会各界均开始重视起建筑工程质量的提升工作，进而确保工程的长期运转。混凝土长期用于大部分土木工程建设中，也是极为罕见的使用频率如此之高的材料，特别是当今社会，随着科学技术的发展，新型混凝土技术应运而生，并在诸多项目中引入该技术，人们将其称之为高性能混凝土。

关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性

一、引 言

步入21世纪后，科学技术高速进步的同时，也催生了多种新型混凝土，混凝土是否可以作为建筑材料的核心材料主要与其性质相关，当该材料具备多种性能后，自然会受到人们的推崇，所以目前混凝土技术发展的必然趋势便是高性能混凝土，也是未来混凝土发展的必经之路。

二、高性能混凝土的性能研究和应用分析

（一）高性能混凝土的概念

作为一种全新类型的混凝土，高性能混凝土直到20世纪末才得到广泛应用。按照国际权威机构的定义来看，高性能混凝土指导的水胶比在0.40以内的混凝土；日本把高性能混凝土定义为高流态自密实混凝土，也就是所谓的免振混凝土；我国相关权威机构的定义如下：高性能混凝土相当于耐久性突出、符合可持续发展理念、可以实现大范围工业化制造和使用的混凝土。由此可见，全球各国机构、学者以及从业者对高性能混凝土提出各种各样的定义。比方说美国以平稳性与混凝土强度为切入点来定义，欧洲以耐久性为切入点来定义，日本则以工作性为切入点来定义。不过有一点是得到统一认知的，那就是高性能混凝土必然是高耐久性混凝土。

（二）高性能混凝土发展和应用中所面临的问题

高性能混凝土在实际运用中暴露的问题并不止一种，从水泥原材料角度来看，国内水泥质量波动较大，离散性过于显著；从骨料角度来看，粗骨料质量不佳，存在过多泥沙，级配难以达标。细骨料过于粗糙；从外掺料与外加剂角度来看，其实用性有待进一步探讨。施工阶段是高性能混凝土的应用阶段，受制于施工人员技术不达标、后期养护不科学等客观原因，高性能混凝土经常达不到应有的质量与密实性；从耐久性角度来看，高性能混凝土会随着水化热反应与水分蒸发出现收缩，一旦收缩应力超出混凝土承受上限，就会发生表面裂缝，一定程度上削弱高性能混凝土的防寒抗冻、抗碳化和抗氯离子扩散性能。高性能混凝土需要使用大量水泥，水灰比低于常规混凝土，如果已经硬化的高性能混凝土一直被水侵蚀，水分经由微管汇集于深处，使得水泥粒子逐步水化，那么混凝土表面就会在水泥膨胀作用下出现裂缝，成为外部有害因素侵袭的路径，进一步加剧钢筋受腐蚀、氯离子侵袭以及碱骨料反应程度；从设计角度来看，高性能混凝土存在脆性大、后期强度上升幅度小等特点，必须予以高度关注。与此同时，从研究角度来看，目前实验室研究仍然是主要研究方式，而实验室很难模拟真实工作环境，这给大范围应用高性能混凝土构成负面影响。

三、高性能混凝土质量与施工控制

（一）高性能混凝土原材料及其选用

1.细集料。选择干净、坚硬的天然中粗河砂为宜，质量必须达到我国混凝土相关规范的要求。河砂粗细度是混凝土强度的关键因素之一，混凝土强度往往随着砂子变粗而提升。细度模数超过2.3的中砂即可用于制备强度级别C50到C80之间的混凝土，细度模数超过2.6的中粗砂即可用于制备强度级别C80到C100之间的混凝土。

2.粗集料。挑选不太吸水、级配优异、强度出色的粗集料为宜。其中级配和针片状含量达标、外形有棱有角、表面粗糙的石灰岩等是最佳选择。如果想满足高性能混凝土的强度标准，那么就得选择强度达标的粗几条，通常来说，粗集料强度应相当于混凝土强度的115倍到210倍，压碎指标值不能小于10%。粗集料的粒径上限不能超过25毫米，尽量控制在10毫米到20毫米区间，主要原因是粒径越小，粗集料越不容易暗含内部缺陷，更容易黏结砂浆，也能确保表面受力平衡。除此之外，还需要对所选粗集料的岩石性质、级配与粒型进行认真把控，通常得满足连续级配要求，尽量选择满足要求的石灰岩碎石。尽其所能控制粗集料的线膨胀系数，如此有助于控制温度应力，确保高性能混凝土不出现明显膨胀。

（二）配合比设计控制要点

设计高性能混凝土的配合比指标过程中，出于确保其耐久性达标的目的，有必要将添加的胶凝材料总量控制于合理区间，在满足最低限标准的同时，按照下述标准来把控胶凝材料添加量：C30或者更低强度级别的混凝土，每立方米添加量控制在400公斤以内；C35到C40之间的混凝土，每立方米添加量控制在450公斤以内。最适合铁路客运专线的掺合料是矿渣粉或者粉煤灰，将其加入普通硅酸盐水泥从而混合成胶凝材料。在添加矿物掺合料过程中，万不能一味顾及原材料成本而不顾混凝土耐久性能，必须始终将抗化学腐蚀等混凝土性能置于关键位置。纵观国内外学者的研究成果可知，确保粉煤灰添加量超过20%，能大幅提升混凝土的耐久性能，甚至有学者认为应当添加不超过五成的粉煤灰。我国现行

《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》着重强调，矿物掺和料掺量保持在胶凝材料总量的两成以上为宜，如果占比超过三成，那么应当将混凝土水胶比控制在0.45以内。

（三）高性能混凝土的施工控制

搅拌。施工单位必须以施工配合比标准为依据，精准提取适量的混凝土原材料，各种原材料的质量误差不能超过下述范围：掺合料等胶凝材料的质量误差保持在±1%以内；外加剂的质量误差保持在±1%以内；骨料的质量误差保持在±2%以内；拌合用水的质量误差保持在±1%以内。在混凝土拌制过程中，借助电子秤等仪器称取原材料，尽可能选择以下三类搅拌设备：其一是卧轴式搅拌机，其二是行星式搅拌机，其三是逆流式搅拌机。搅拌持续时长以2分钟到3分钟为宜。如果当天气温较低或者过高，那么在混凝土拌制期间应当加大对原材料的控制力度，由此才能确保混凝土的温度达到标准。

结论

本文在研究的过程中，是将高性能混凝土的配合比作为研究的主要对象，探究其中存在的有关规定和技术要求，从不同的角度出发进行说明，分别是选择合适的原材料、确定配合比参数等，通过加入适量的矿物为细分以及高性能外加剂，就可以实现对高性能混凝土的合理配置，不仅可以有效提高混凝土的整体性能，还可以大大减少资金的投入，可以实现对高性能混凝土的充分运用和普及，本文提出的设计方法具有一定的准确性和简便性，可以在多个领域得到充分运用，通过这种方法得到的混凝土性能都比较高，具有良好的耐久性和稳定性。

参考文献

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[2] 吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，1999.

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