略论高性能混凝土在公路工程施工中的应用

周国涛 董淼

【摘 要】本文通过对高性能混凝土的初步介绍，为以后试配和使用高性能混凝土的工作者提供参考。

【关键词】高性能混凝土；工程施工；应用

1.高性能混凝土的定义

高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅地提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。

2.高性能混凝土的性能

高性能混凝土是以耐久性为主要目标进行设计的混凝土，它以优异的耐久性（而不是高强度）为主要特性，具备良好的工作性、又有优异的力学性能与耐久性，易于浇注、捣实而不离析；能长久保持的力学性能；高早期强度；体积稳定性。混凝土应具备的性能是：在新拌状态有良好的工作性，即高流动性而不离析、不泌水，以便成型均匀、密实；水化硬化早期的沉降收缩和水化收缩小、低温升，硬化过程低干缩，以达到无初始裂缝；硬化后的渗透性低，有高抗外部因素侵蚀能力。

3.高性能混凝土的原材料选择

3.1要求

A.水泥。（1）配制高性能混凝土宜选用标号不低于32.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其余性能应符合GB175的规定。不宜采用早强水泥。（2）水泥比表面积不宜超过350m2/kg，碱含量不宜超过0.6%。（3）游离氧化钙含量不宜超过1.5%。（4）泥熟料中C3A含量应不宜超过8%。

B.细集料。细骨料应选择级配合理、质地均匀的天然中粗河砂。2.度模数宜为2.6～3.2。

C.粗集料。（1）粗骨料应选择级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的碎石。也可采用碎卵石和卵石，不宜采用砂岩碎石。（2）骨料宜采用二级配石，粗骨料最大粒径不大于31.5mm，且不超过钢筋保护层厚度的2/3，不超过钢筋最小间距的3/4，强度高的混凝土颗粒粒径不大于25mm。（3）粗集料的松散堆积密度应大于1500kg/cm3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率易小于2%。（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）。

D.粉煤灰等其它掺加料

应选用来源固定、品质稳定、来自固定的产品。产品质量要符合技术条件的要求。

E.水。拌制高性能混凝土的水，其质量应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定。凡符合饮用水标准的水，即可使用。

F.外加剂。采用符合《混凝土外加剂》GB/T8076及《混凝土泵送剂》JC473的规定或经部级鉴定的产品，并经检验合格后方可使用。

3.2说明

A.水泥：由于高性能混凝土中都掺有高效减水剂，水胶比低于0.4，掺入大量矿物细掺料，都使高性能混凝土不同于普通混凝土的流变性能。B.高性能混凝土对石子的颗粒形状很敏感。针片状含量要小于7%，用于泵送时，要小于5%，以免影响混凝土的抗堵塞性能，要符合泵送要求。C.高性能混凝土对砂石料的级配也比较敏感。因此，在选择砂石料时，要综合考虑材料情况，以所选用的砂石料的空隙率最小为目的。D.在高性能混凝土中，由于水胶比都比较小，特别是低标号混凝土，在水胶比较小时试配更难达到所要求的工作性，更要选择好所采用的各种材料，特别是外加剂（复合型）的选择。

4.高性能混凝土设计依据

混凝土的配合比设计根据设计及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求进行，具体地应根据混凝土的设计年限，混凝土环境类别（碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融环境及磨蚀）及作用等级，强度等级、混凝土用原材料品质以及施工工艺对工作性的要求。

5.高性能混凝土设计法则

（1）胶水比法则：可塑状态混凝土水胶比的大小决定了混凝土的强度，并影响硬化混凝土的耐久性。混凝土的强度与水泥强度成正比，与胶水比成正比。胶水比一经确定，绝不能随意变动。

（2）混凝土密实体积法则：混凝土的组成是以石子为骨架，以砂子为填充石子间的空隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减少砂石间的摩擦阻力，保证混凝土有足够的流动性。这样，可塑状态混凝土总体积为水、水泥（胶凝材料）、砂、石的密实体积之和。

（3）最小单位加水量或最小胶凝材料用量法则：在灰胶比固定、原材料一定的情况下，使用满足工作性的最小加水量，可得到体积稳定的、经济的混凝土。

（4）最小水泥用量法则。

6.高性能混凝土施工工艺

6.1混凝土拌合

材料计量必须准确，搅拌必须采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌。

外加剂后掺法：①拌合时先向搅拌机加入细集料、水泥、矿物掺合料和外加剂，搅拌均匀后，在加所需用水量，待砂浆充分搅拌均匀后在投入粗骨料，并继续搅拌至均匀。②拌合时先向搅拌机加入细集料、粗集料、部分拌合水喷淋搅拌均匀后，在加胶凝材料和剩余水及外加剂，并继续搅拌至均匀。每一阶段的搅拌时间不小于30s，总搅拌时间不宜小于2分钟，也不宜超过3分钟。外加剂后掺法有利于发挥外加剂的利用率。

净浆裹石法：用部分胶凝材料以极低的水胶比拌合成净浆和石子进行第一次搅拌，然后在加入砂子，用其余的胶凝材料和正常的水胶比进行第二次拌合。第一次拌合时在砂石料表面形成一层水胶比很低的水泥浆裹层，第二次拌合形成的混凝土中的界面过渡层的Ca（OH）2生成量不再富集，取向性不再出现，空隙率大大减小。

6.2浇筑与振捣

混凝土入模前应测定混凝土的温度、坍落度和含气量，混凝土浇筑的自由倾落度不得大于2m，当大于2m时应有辅助器具输送混凝土，保证混凝土不离析。混凝土的浇筑应采用分层连续推进的方法进行，浇筑时间间隙不超过90分钟，不得随意留施工缝。

高性能混凝土流动性较好，易于流平和密实，故不需强力振捣，只需用低频振捣器振捣，且可加大振捣点间距，缩短振捣时间，不得随意加密和漏振，每点的振捣以表面乏浆或不冒泡为准，一般不超过30s，避免过振。但对钢筋间距小而密集等仍需酌情加振捣，避免漏振。

浇筑完毕，应仔细将混凝土表面压实抹平，抹平时严禁洒水。

此外，还有混凝土的养生等施工工艺。

7.高性能混凝土的检测

高性能混凝土试配时的工作性检测包括：坍落度检验、经时坍落度检验、扩展度（流动度）检验、含气量检验、泌水率检验。

试配完成后的力学及耐久性检验包括：强度检验、弹性模量检验、抗裂性能检验、电通量检验、抗冻性检验、抗腐蚀检验及耐磨性对比试验。

【参考文献】

[1]黄士元.混凝土结构抗冻融（包括盐冻）侵蚀耐久性设计的建议.

[2]郝挺玉.混凝土碱—骨料反应及其预防.

[3]高强，巴恒静，高小建.高性能混凝土早期开裂规律及防治的研究.