浅谈高性能C50混凝土的配制及应用

冀有明

摘要：客运专线预应力箱梁结构所用的高性能混凝土其技術性能必须满足抗裂性、抗冻性、抗渗性等各种耐久性要求，同时应具有较好工作性、力学性能、体积稳定性以及经济合理性同时应具有较好工作性、力学性能、体积稳定性以及经济合理性。本文结合京石客运专线滹沱河制梁场箱梁用C50混凝土配合比的设计及施工特点进行研究，进一步验证高性能混凝土的相关性能，并总结高性能混凝土施工环节的注意事项，为高性能混凝土的应用提供更佳方案。

Abstract： The technical performance of high-performance concrete used in prestressed box girder structures for passenger dedicated lines must meet various durability requirements such as crack resistance， frost resistance， and impermeability， and it must also have good workability， mechanical properties， and stable volume. And economic rationality should have good workability， mechanical properties， volume stability and economic rationality. This paper combines the design and construction characteristics of C50 concrete for the box girder of the Hutuohe beam field on the Beijing-Shijiazhuang Passenger Dedicated Line to further verify the relevant performance of high-performance concrete， and summarizes the considerations of the high-performance concrete construction link， which provides better solutions for the application of  high-performance concrete.

关键词：高性能混凝土;耐久性;注意事项

Key words： high-performance concrete;durability;precautions

中图分类号：TU528.0                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）04-0171-02

1  试验原材料

①水泥根据性能需要，宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。②粉煤灰的主要成分为直径非常细小的实心或中空玻璃珠，或者含有少量的莫来石、石英等结晶，是钢厂或者热力发电厂排出的烟灰等。③矿渣粉是由炼铁高炉排出的熔融态矿渣经水淬（粒化）后再进行干燥、磨细加工而得到的超细粉末。④集料是混凝土的主要组成材料。技术上，可以为混凝土提供骨架，同时抑制收缩，改善耐久性;经济上，它比水泥便宜很多，作为混凝土的廉价填充物，使成本更低。集料级配对混凝土的影响很大。良好的级配可以在较少用水量的情况下获得流动性好，不离析、不泌水的新拌混凝土。集料的最大粒径对混凝土的影响也很大，配制混凝土的集料粒径越大，需填充空隙和黏结集料的水泥用量越小。同时集料的最大粒径受构件结构的影响，且存在一定的粒径效应，即混凝土在浇筑振捣时，大颗粒集料周围有水膜集聚，砂浆水灰比变大，含气量有升高的倾向，砂浆强度及砂浆与粗集料间的黏结强度降低，导致混凝土强度的降低。细集料应选择级配合理、质地均匀坚固的天然河沙，不宜使用机制沙和山沙，严禁使用海沙。粗集料应采用级配合理、质地均匀坚固的碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。⑤高性能混凝土配置过程中，减水剂是必不可少的，起着至关重要的作用，不但减少水的用量，提高混凝土的强度，还能减少混凝土粒料之间的摩擦力，提高混凝土的流动性，达到设计要求的工作性。⑥高性能混凝土拌合用水最佳采用中性天然水，不能含有大量的硫酸盐、氯化物及有机杂质。

2  高性能混凝土配合比设计

客运专线C50箱梁混凝土的配合比设计是施工过程的首要任务，设计是否合理，关系到施工质量及施工成本控制，因此需要更加科学、严谨。

C50混凝土箱梁抗裂性能、抗渗性能、抗冻性、抗腐蚀性等耐久性要求较高，并且要求具有较好的工作性，因此，应严格按照高性能混凝土配合比的设计方法进行设计，科学的设计各项参数，并在施工过程中根据原材料含水量及各项指标的变化进行调整，才能达到最佳的效果。

①水胶比：根据客运专线对混凝土的强度的设计要求，在配合比设计过程中要尽量降低水胶比，提高混凝土的强度、增大流动度，因此采用加入聚羧酸高效减水剂，以满足混凝土对强度和工作性的要求。②矿物掺合料：矿物掺合料能够有效改善混凝土的抗侵蚀性能，加入一定量的矿物掺合料有利于提高混凝土的耐久性。粉煤灰的掺量宜为25%～30%。磨细矿粉的掺量宜为30%～50%。③含气量：高性能混凝土的抗冻性能控制主要通过混凝土的含气量指标控制，在配合比设计过程中加入一定比例的引起剂，能够在混凝土内部形成均匀、细小、封闭的微小气泡，不但可以提高混凝土的抗冻性，还能有效改善混凝土的工作性。④砂率：高性能混凝土是由粗骨料形成的密集配骨架体系，细集料的主要起到填充作用，控制粗细集料比例的指标为砂率。选择适当的砂率，能够大大增强混凝土的弹性模量和尺寸的稳定性。

3  高性能C50混凝土的配制

3.1 混凝土配合比

按照混凝土配合比设计规程及混凝土性能试验方法标准设计出三组混凝土配合比如表1。

3.2 混凝土工作性能

为了施工时易于操作而保证质量，混凝土拌和物具有良好的工作性。混凝土拌和物的工作性能是其稠度，可塑性，和易性的总称。

本试验主要通过测定新拌混凝土的坍落度及含气量来评价混凝土的工作性能。试验混凝土配合比及试验结果见表2。试验结果表明：单掺矿物掺合料比不掺好，双掺比单掺好。

3.3 力学性能

高性能混凝土的耐久性要求较高，因此水灰比的浮动范围较小，但在配合比设计过程中，抗压强度仍是主要的控制指标，本文采用立方体弹性模量和立方体抗压强度实验来检测混凝土的力学性能。

混凝土力学性能试验结果见表3。试验结果表明，双掺矿物掺合料混凝土力学性能比单掺好。

3.4 耐久性

高性能混凝土的耐久性主要涉及抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等，本文通过电通量试验、抗渗性试验、抗冻性以及抗渗性试验进行混凝土耐久性检测。

试验混凝土配合比同前。试验结果见表4。综合比较单掺和双掺矿物掺合料混凝土耐久性能，双掺比单掺的混凝土耐久性能好。

3.5 总结

三组混凝土配合比的差异仅表现在掺合料的掺法和掺量不同，通过对三组配合比混凝土进行工作性能试验、力学性能试验以及耐久性能试验，得出结果：双掺法混凝土的工作性、力学性能、耐久性均优于单掺法混凝土，各项性能均得到了改善和提高，并完全符合高性能混凝土的设计要求，因此，客运专线C50混凝土箱梁施工建议采用双掺法进行配合比设计。

4  混凝土搅拌

高性能混凝土具有低水灰比的特性，因此混凝土的搅拌至关重要。混凝土在搅拌前，应对混凝土搅拌设备进行调试，根据不同混凝土的各项性能指标要求设定最佳搅拌参数，保证混凝土的搅拌时间和搅拌均匀度。混凝土在搅拌过程中，需将各种原材料充分混合，且颜色均匀，并且在混凝土搅拌结束后保证混凝土工作性能符合现场施工的实际要求。

5  混凝土运输

客运专线高性能混凝土施工均采用厂拌方法，即由混凝土搅拌站完成混凝土的生产，由混凝土运输车完成混凝土的运送至施工现场，完成混凝土的浇筑。目前混凝土的运输主要采用混凝土运输车运输的方式，并且在混凝土运输过程中混凝土罐需要不停的慢速转动，防止混凝土出现离析泌水等不良现象。

6  混凝土浇筑

客运专线混凝土箱梁属于大体积混凝土，要进行施工技术交底，确定浇筑段落，宜分成浇筑，每层浇筑一次成型。混凝土浇筑前，要严格检查模板缝隙及加固方式等，要完全符合规范及设计的标准要求。浇筑过程及浇筑方法要严格按照大体积混凝土的浇筑方案进行控制，做到及时振捣，各个部位浇筑及时，防止出现空鼓，漏震，过震、泌水等现象。同时，要做好混凝土浇筑记录，记录浇筑过程中混凝土的状态，以便后期查找。

7  混凝土养护

箱梁大体积混凝土的养护方式分为自然养护和蒸汽养护，一般情况下均采用自然养护，特殊情况采用蒸汽养护。采用自然养护时，混凝土表面应进行覆盖，一般采用草袋或者麻袋进行覆盖，并将其表面覆盖塑料薄膜，并及时进行洒水，保证混凝土养护环境湿度。蒸汽养护一般为室内养护，能够较好的控制湿度和温度，养护时间不少于7天，蒸汽养护结束后可进行自然养护。无论是何种养护方式，在养护过程中均应控制好养护温度与湿度，并做好养护记录。

8  混凝土拆模

混凝土的拆模时间由混凝土拆模后的力学性能要求及工地试验室的立方体混凝土抗压强度来确定，拆模后混凝土不得出现掉角、破孙、变形等现象方可拆除相应的模板。同时，在混凝土拆模过程中，应严格关注混凝土内外温度变化，防止由于混凝土内外温差造成的温度梯度从而产生的温度应力，使得混凝土表面出现裂纹等现象。箱梁等大体积混凝土的拆模工作也要考虑气候及天气情况的影响，大风、雨雪及气温骤变均不宜拆模作业。

9  结束语

高性能混凝土应用的领域在不断扩大，性能也在不断提高，是混凝土行业发展的必然产物，是当代建筑市场的科技需要。高性能混凝土已经在客运专线市场大规模采用，在不远的将来将会应用到房建、公路、市政等等各大建筑领域，拥有着十分广阔的发展前景。随着科技的不断进步，混凝土的性能将会不断提高，来满足不断提高的建筑设计要求，并能够创造更大的人文和經济效益。

参考文献：

[1]吴中伟，廉慧珍著.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999：12-15.

[2]黄士元，蒋家奋，杨南如，等.现代混凝土技术[M].西安：陕西科学技术出版社，1998：148-156.

[3]孙正平，张冠伦.高性能混凝土的研究[J].混凝土，1996（6）：23-26.

[4]Cao Tian Xia1 Application of HPC in Engineering ， New Development in Concrete Sience and Technology[M]. Nanjing ： Southeast University Press， 1995： 925-929.