高性能混凝土技术的探究

张守庆 高海燕

【摘要】随着城市建设进程的加快，我国的建筑房地产行业发展迅速，与之相关的建筑材料技术也在不断提升提高了建筑工程的质量和水平。高性能混凝土是一种新型高效的材料，具有强度高、力学性能稳定和耐久性好等特点，因此广泛的应用在了道路、桥梁及高层建筑中。为了进一步提升建筑工程的质量，对高强高性能混凝土技术开展进一步的研究和探索，是当前相关部门的重点工作。本文就针对高性能混凝土技术相关内容做了分析，以期为专业人士提供参考。

【关键词】高性能混凝土技术；构成；优势；类型；应用

高性能混凝土是一种高效的新型材料，具有强度高、耐久性高等优势，在当前建筑行业中得到了广泛的应用，并显示出了极大的发展优势，为此加强高性能混凝土技术的应用研

究对于推动我国建筑行业发展，促进城市建设起到非常重要的作用。

1. 高性能混凝土原材料及选用

1.1细集料。

细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂，其质量要求应符合 GB/T14684 《建筑用砂》 的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗，混凝土的强度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂，对于C80～C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。

1.2粗集料。

高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状含量低的硬质石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石，级配符合规范要求。由于高性能混凝土要求强度较高，就必须使粗集料具有足够高的强度，一般粗集料强度应为混凝土强度的115～210倍或控制压碎指标值<10%。最大粒径不应大于25mm，以10～20mm 为佳，这是因为，较小粒径的粗集料，其内部产生缺陷的几率减小，与砂浆的粘结面积增大，且界面受力较均匀。

1.3细掺合料。

活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉（SF）、磨细矿渣粉（BFS）、粉煤灰（FA）、天然沸石粉（NZ）等[1]。粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰，它能有效提高混凝土的抗渗性，显著改善混凝土拌和物的工作性，大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的，用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥，能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰，SiO2含量大于 90%，平均粒径极小，比表面积>20000m2/ Kg，借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去，并且具有很高的活性，在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著，是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料。

1.4减水剂及缓凝剂。

由于高性能混凝土具有较高的强度，且一般混凝土拌和物的坍落度较大（15～20cm左右），在低水胶比（一般<0.35）一般的情况下，要使混凝土具有较大的坍落度，就必须使用高效减水剂，且其减水率宜在20﹪以上[2]。有时为减少混凝土坍落度的损失，在减水剂内还宜掺有缓凝的成份。

2. 高性能混凝土的性能

2.1耐久性。

高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

2.2工作性。

坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，HPC的坍落度控制功能好，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水其满足承载力要求的基础上采用分层间隔方法设计，将剪力墙分隔成一 定数量的均匀的独立墙段；对于墙体长度较小的剪力墙，其受弯产生的裂 缝宽度就较小，这个时候可设置配筋，充分发挥墙体配筋的支撑作用。当 墙肢长度超过 8m 时，还可采取下面两种方法避免脆性破坏现象的出现：第 一，开施工洞，也就是在施工期间在墙上留洞，等到完工后砌填充墙，将 长墙肢变为短墙肢；第二，在进行结构计算时在墙上留洞，这样能增强小 墙肢的配筋能力。

（3）剪力墙截面厚度和墙体配筋。

相关规定要求剪力墙结构的厚度要根据抗震等级系数选取。为了保证剪力墙结构的抗震性、刚性和稳定性，一、二级剪力墙底部加强部位墙厚应大于 200mm，大于层高的 1/17，其他部位墙厚要大于 160mm，墙端头无 翼墙或暗柱的时候，墙厚要大于层高的 1/12，但是这些规定不适用于低高层 和八度地震区剪力墙结构的设计。控制剪力墙配筋有利于结构的安全性和 工程的经济性，在 1～3 级抗震等级的剪力墙中，竖向、水平分布筋的最小配 筋率应大于 0.3%，部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率要大于 0.35%，上述配筋率比较适用于高层建筑的剪力墙结构设计；对于低层建筑、结构相对较矮小的建筑的剪力墙，其水平分布筋和配筋数量要适当增加。

（4）连梁设计。

剪力墙结构中的连梁是连接墙肢与墙肢之间的梁。当剪力墙受到水平 荷载的时候，墙肢可能会出现扭曲情况，连梁装置则能够均衡墙肢的水平 负荷力，改善墙肢受力状态，对墙肢起到了一定的约束和稳定作用。可见， 墙肢之间的连梁对整个剪力墙结构都具有重要作用，在剪力墙结构设计中 是不可或缺的环节，一旦设计失误或是不合理，必然会对剪力墙结构的设 计带来不良影响。所以，在进行连梁结构设计的时候，设计师应按照相关 规定适当折减连梁结构刚度和高度，适当增加其跨度，从而降低结构刚度， 完善抗震结构的设计，缓解地震作用的对剪力墙结构的影响。另外，为了 进一步提高结构的承载力和抗震性能，设计师也可适当增加剪力墙结构厚 度，增加连梁截面，使连梁装置的作用得到最大限度发挥。

（5）合理设置边缘构件。

在剪力墙结构设计过程中边缘构件的设置是一个重要内容。从以往的 经验我们可以看出有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件 剪力墙相比有着明显优势，极限承载力有了显著提升，比无约束的提升了 40%。边缘构架通常分为约束边缘构件和构造边缘构件两种类型，这两种类 型的边缘构件的应用需要根据实际情况来进行设置。一般情况下当墙体平 均轴压比不小于规定值的多层房屋一般设置的是约束边缘构件。一、二级 剪力墙底部加强部位以上的一般部位，三、四级和非抗震设计的高层建筑， 底部加强部位，相邻上一层轴压比小于规定值的多层房屋剪力墙，均应设 置构造边缘构件。总的来说就是要根据实际情况科学合理的进行设置。

4. 结束语

总之，为了满足人们对工作、居住环境的高要求，我们在确保建筑结 构安全的前提下，还应从设计层面下功夫，而剪力墙结构的合理设计和安 排对于建筑整体结构的设计而言就显得非常重要，其关系到建筑整体结构 的稳定性、耐久性和实用性，关系着工程效益的发挥，所以，在建筑结构 设计中应用剪力墙结构时，我们必须遵循设计原则，根据建筑结构特点和 设计要求合理布置剪力墙结构，使剪力墙结构的价值得以充分发挥，为建 筑物整体质量和安全奠定坚实基础。