高性能混凝土在建筑工程中的应用

李卫红

（吕梁市建设工程质量监督站，山西 吕梁 033000）

混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉。高效减水剂能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失，即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能;矿物质超细粉填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，提高混凝土的密实度，改善棍凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与强度。

通过使用高效减水剂，降低混凝土的水灰比，并使混凝土具有比较大的流动性和保塑功能，保证施工和浇筑混凝土密实性，这是实现高性能混凝土途径的一方面。通过矿物质超细粉在混凝土中的应用，改善混凝土中粗骨料与水泥石之间的界面结构和水泥石的孔结构，提高混凝土的抗渗性、耐久性和强度，这是实现高性能混凝土途径的另一方面。

1 高性能混凝土的设计要点

1.1 应根据工程的使用功能与混凝土结构周围环境的具体情况设计混凝土的目标性能。如建造露天混凝土水池时应强调混凝土的抗冻性能，但建造室内游泳池时就没有必要强调抗冻性能;建造位于水位升降范围内的混凝土结构应强调其抵抗碱-骨料反应性能，而用于干燥环境中的混凝土就没有必要强调其抵抗碱-骨料反应的性能。

1.2 采用低水胶比，控制混凝土中的水泥用量，目的是为了降低混凝土的温升，增强硬化混凝土的体积稳定性能，减少硬化混凝土的收缩裂缝。

1.3 矿物细掺料的使用不是对水泥的简单代替，应根据具体情况确定矿物细掺料的品种和掺量。两种以上的矿物细掺料复合使用，其综合效应优于其分别单独使用的总和，这就是所谓的超叠加效应。

1.4 高效减水剂是配制高性能混凝土的必备材料。将两种萘系按照一定的比例复合使用，其综合效果超过两种外加剂单独使用的效应的总和。

2 高性能混凝土的技术结构

2.1 超细粉是高性能混凝土不可缺少的组分

矿物质超细粉与一般掺和料不同，如矿渣水泥、粉煤灰水泥，其中矿渣和粉煤灰的粒子与水泥熟料的粒子是同等大小的，而超细粉的粒子比水泥粒子小得多;在水泥混凝土中掺入部分矿物质超细粉，使混凝土具有许多特殊的功能。

2.1.1 由于超细粉的粒子小于水泥粒子，填充了水泥粒子间空隙，使胶凝材料的密实度提高，胶凝材料加水硬化后的密实度、强度也提高。

硅酸盐水泥加水后的浆体结构，有大量自由水束缚于水泥颗粒形成的絮凝结构中，这种结构的浆体流动性差，硬化后孔隙大，性能不好。含高效减水剂的水泥浆体，由于排放出自由水分，水泥粒子间连接紧密，流动性与硬化后的性能很好。含高效减水剂及超细粉的水泥浆体，超细粉填充水泥粒子间空隙，硬化后具有更高强度和更优耐久性。

2.1.2 超细粉的流化效应

部分超细粉如矿渣超细粉、磷渣超细粉，等量取代部分水泥后，在基准条件不变的情况下，水泥浆体的流动性高于基准浆体，像掺入了部分高效减水剂一样，称之为超细粉的流化效应。但是，不是所有超细粉都具有流化效应，有的超细粉由于比表面积太大或者超细粉本身具有多孔性能，虽然取代水泥后，能填充水泥空隙，排出水泥浆体中部分水分，但由于超细粉本身吸水或润湿表面需要较多自由水，所以含矿物质超细粉浆体的流动性并不增大。这种超细粉有如天然沸石粉、硅粉等。

2.1.3 超细粉的耐久性效应

混凝土的耐久性病害有碱-骨料反应。当混凝土中含碱量超过3kg/m3且骨料具有碱活性，混凝土易发生碱-骨料反应，如与水作用，会产生膨胀，造成混凝土开裂、甚至破坏。

在混凝土中掺入30%粉煤灰、40%矿渣、20%～25%沸石粉、15%～20%偏高岭土粉及10%硅粉，均能有效抑制碱-硅反应的有害膨胀。磷渣超细粉也能抑制碱-硅反应的有害膨胀。但是碱碳酸盐反应膨胀的抑制较难。

混凝土耐久性病害有一般劣化作用外力，如温度、湿度及中性化作用和特殊劣化作用外力，如盐害、冻害、盐碱腐蚀等。

2.2 高效减水剂作用

氨基磺酸系高效减水剂和聚多羧醇系高效减水剂，对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量;混凝土拌合物的流动性大，且保持混凝土坍落度损失功能好;这两大系列高效减水剂中不含Na2SO4，能提高混凝土的耐久性。

3 高性能混凝土在施工中易出现问题及解决措施

3.1 混凝土假凝现象

混凝土在出搅拌机的混凝土在5-10分钟失去滚动性，发硬，半小时内完全失去流动性，勉强成型后发现大量蜂窝麻面，混凝土变硬后强度降低，这种现象便为假凝现象。

在水泥浄浆中，假凝在十分钟内产生，并使水泥在15分钟后变硬，使用佛石膏时变硬更快；三乙醇胺用量超标，致初凝过短；水泥初凝不合格；拌合物温度过高；速凝剂产量过大。

3.2 高墩混凝土离析

混凝土原材料的控制应采用干净的碎石和河砂，各个指标应满足相关的规范要求，含泥量控制在1%以下为宜，采用细度模数在2.5～3.0之间，水泥、粉煤灰和外加剂检测指标也应满足相关的规范要求，特别是粉煤灰和外加剂应该与适配时保持一致，否则会对混凝土拌合物的性能有影响，混凝土拌合前，检测计量设备称量的准确性和各个设备的运行情况，混凝土搅拌机使用前，应先加水转数分钟，倒净积水后继续搅拌，各骨料用量应分别过泵，力求准确，材料用量允许偏差控制在规定范围内，一般水泥、水和外加剂的偏差应控制在1%以内，砂石料以控制在2%之内，搅拌时间不小于2分钟，搅拌第一盘混凝土石子应按配合比的规定减半，每盘混凝土卸尽后，才能投入下一盘的拌合物，在搅拌时严格控制水灰比和坍落度，子啊搅拌前测定砂石料的含水量，计算施工配合比。坍落度应控制在14-16cm，含气量控制在2%～4%，混凝土拌合物浇注前温度控制在30℃以内，混凝土拌合完毕后，应立即运输，搅拌在运输过程中应开通搅拌设备，以免离析和沉底，运输时间和浇注时间不得超过初凝时间，混凝土拌合物到施工现场后应该快速开启搅拌机后在放料。振捣棒的插入深度应深入下一层混凝土的表面，振捣棒也不得用来稳料或者在表面拖延，否则容易产生离析。

结语

我们作为从业者一定要掌握高性能混凝土的技术核心，并了解其实际使用中较易遇到的问题，从而采取相应的措施，以便更好的使用高性能混凝土这个建筑“利器”。

[1] 冯乃谦.高性能混凝土[M].中国建筑工业出版社，1996.

[2] 冯乃谦.高性能混凝土技术[M].原子能出版社，2000.

[3] 李东光.水泥混凝土外加剂配方与制备[M].中国纺织出版社，2011.