高性能砼施工技术浅析

摘要:高性能砼是近几年砼技术发展的主要方向，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作而成的新型高技术砼，具有良好的工作和较高的体积稳定性，能大大降低工程造价。普通砼虽然有高强度等特点，但是寿命短，为了正常使用维修费用高，已经不能满足要求。为了使砼结构满足安全性，实用性和耐久性等要求，提出了高性能砼的设计施工。

高性能砼与普通砼相比，其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、任性等性能都有显着提高，满足了安全性、实用性和耐久性的要求。从而要有严格的质量要求。

关键词 高性能砼施工工艺

Abstract: High-performance concrete is concrete technological development in recent years, the main direction is greatly improved the performance of ordinary concrete, based on the use of modern concrete technology made ​​new high-tech concrete, has a good job and a higher volume stability, can greatly reduce the project cost. While ordinary concrete with high strength and other characteristics, but life is short, in order to use high maintenance costs, has been unable to meet the requirements. In order to make concrete structure to meet safety, practicality and durability requirements, proposed design and construction of high-performance concrete.Performance concrete and ordinary concrete compared to the tensile, bending, cracking and abrasion resistance, impact resistance, fatigue resistance, and other properties are wayward significantly improved to meet the safety, practicality and durability requirements. Which have strict quality requirements.Keywords performance concrete construction technology

中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A 文章编号：

一、 原材料的基本要求

1、水泥

水泥是砼的主要胶凝材料，水泥的抗压强度，抗折强度，安定性和凝结时间必须检验合格。水泥应选用品质稳定、强度等级为42.5 的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。硅酸盐水泥的主要特性为早期强度及后期强度均高，水化热较高，耐磨性、抗冻性均较高；但耐热性、耐水性和抗腐蚀能力较差。普通硅酸盐水泥是掺有少量活性材料的硅酸盐水泥，特性和适用范围，与硅酸盐水泥基本相同，但早期强度和水化热低于硅酸盐水泥。

2、骨料

高性能砼的工作性、强度和耐久性对骨料更加敏感。骨料是砼重要组成部分，在水泥砼混合物中的体积和重量均占据了水泥砼的70%以上，占有绝大多数，其几何特性、物理性能、化学成分等对砼早期的工作性能，硬化后的力学性能和耐久性能都存在不可忽视的影响。其影响因素有颗粒级配、含泥量、碱活性和有害物质含量等。

1）合格的颗粒级配可以降低砼的空隙率，提高密实度，提高砼强度；

2）含泥量过大，不应超过5%。超标1%就会使砼强度降低3MPa~5MPa，同样会降低含气量，影响砼耐久性；

3）碱活性超标，会造成砼中来自水泥、粉煤灰、减水剂中可溶性碱与骨料中某些组分之间发生碱集料反应，使砼膨胀开裂。经碱集料反应试验后，由砂配制的试件无裂缝，酥裂，胶体外溢等现象，在规定试验龄期的膨胀率应小于0.01%；

4）有害物质含量，会降低砼强度，硫酸盐和硫化物产生体积膨胀，引起应力，砼开裂，从而耐久性降低。

细骨料不宜使用山砂，不得使用海砂，应采用河砂；粗骨料必须使用多级配碎石，若使用卵石，必须是多个破碎面的卵碎石，且必须是多级配的。另外，经研究表明适量石粉能改善砼拌合物和易性，减少砼胶凝材料用量，适量的粉尘还能起到填充料的作用，对于提高砼强度有利，同时还能改善砼抗渗性能。但过高的石粉含量会引起砼收缩增大。但实际工程当中人工砂石生产系统制造的远高于此标准， 经有关方面研究石粉含量介于16%~21%之间时，砼性能较优。

3、 水

拌制砼用的水，应采用纯净的水，不得采用含有影响水泥正常凝结和硬化的油类、糖类等有害杂质的水。预应力混凝土pH 值＞6.5；钢筋混凝土＞6.5

4、 外加剂

高性能砼主要就是掺加外加剂来改善砼工作性和耐久性。应使用高性能优良的外加剂。

首先，粉煤灰会对砼的工作性能有显着改善。1）粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成，表面光滑致密，在砼拌合物中能起到滚珠作用；2）新拌砼中水泥颗粒易聚集成团，粉煤灰的掺入会有效分散水泥颗粒，使砼拌合更加均匀；3）替代水泥减少水泥用量，减少水的用量，从而降低水灰比，减少泌水和离析；4）具有良好的保水性，有利于泵送施工。良好的工作性可大大改善砼外观质量，也保证了内在质量。

其次，粉煤灰提高高性能砼耐久性。1）火山灰效应，粉煤灰取代部分水泥，不仅能降低砼有效含碱量，还能产生物理化学作用抑制碱-骨料反应。粉煤灰中含有的酸性氧化物和水泥水化产生Ca(OH)2反应，使骨料周围的碱金属离子及氢氧根离子减少。从而削弱碱骨料反应；2）提高砼的抗渗性，粉煤灰颗粒分布水泥之间，增加砼密实性，减少水泥用量，降低了水化热，从而即减少了砼本身的收缩和开裂，又提高了砼的抗侵蚀能力；3）掺加粉煤灰可以提高砼本身抗氯离子渗透性，砼密实性明显改善，电通量指标明显下降，防水砼要求粉煤灰惨量小于20%。

另外，减水剂也是必不可少的。减水剂可以在保持一定强度的情况下，减少用水量。普通减水剂可以减少用水量5%~20%，增加砼密实性，提高砼强度和耐久性：使泌水率减少，有利于减少砼离析，改善砼工作性; 砼的引气量和强度是影响砼抗冻性的主要因素，砼强度越高，抗冻性越好；水灰比越小抗冻性越好。

经试验结果表明，聚羧酸减水剂在分子结构、减水率、泌水率、引气量、塌落度保留值、凝结时间差、收缩率方面较优。该减水剂的减水率大于20%。

二、砼配合比的设计

混凝土配合比应根据结构设计基准期、环境条件和施工工艺等进行设计，并通过计算、试配、试件检测和试浇筑后确定。混凝土的配合比设计可参照JGJ55-2011 的规定进行。也可按下列步骤计算、试配和调整。

（1） 根据混凝土工作性、设计强度和耐久性要求，结合工程上所选水泥的性能、外加剂的性能，初步确定混凝土的浆体体积、胶凝材料总用量、矿物掺和料的种类及掺量、水胶比和砂率。

（2） 采用公式：计算出单位体积混凝土的水泥用量、矿物掺和料用量和用水量。

（3） 核算单方混凝土的碱含量、氯离子含量和三氧化硫含量是否满足要求，否则应重新选择原材料或调整单方混凝土原材料用量，直至满足要求为止。

（4）按上述确定的单方混凝土原材料用量拌合混凝土，测试混凝土的坍落度、泌水率、凝结时间和含气量等性能。若试验值与要求值存在差别，可适当调整胶凝材料用量、砂率和外加剂用量，直至调配出拌合物性能、碱含量、氯离子含量和三氧化硫含量满足设计或本标准要求的混凝土配合比，即基准配合比。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应在20 L 以上，且不少于搅拌机容量的1/3。

（5）将混凝土基准配合比的胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、砂率和水胶比略作调整，重新按上述步骤计算并调整出至少3 个满足设计要求或本标准要求的混凝土配合比。

（6） 按要求对上述不同配合比混凝土制作抗压强度试件，养护至规定龄期时进行试验。

（7） 从上述配合比中优选出拌合物性能和抗压强度适宜的一个或多个配合比成型耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。

（8）根据上述不同配合比混凝土拌合物的性能、抗压强度以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从上述试验结果满足要求的配合比中选择合适的配合比作为试验室理论配合比。

（9）采用工程实际使用的原材料和搅拌方式搅拌混凝土，并测定混凝土的表观密度。根据实测混凝土拌和物的表观密度，求出校正系数，对试验室理论配合比进行校正，即得到混凝土的实际理论配合比。校正系数按下式计算：校正系数 = 实测拌和物表观密度/试验室理论配合比拌和物表观密度

（10） 当混凝土的力学性能或耐久性能试验结果不满足设计或施工要求时，则应重新选择水胶比、胶凝材料用量或矿物掺合料用量，并按照以上 的步骤重新试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。

三、施工过程的管理和后期养护

1、 砼的配制与搅拌

混凝土原材料应采用电子计量系统计量。每次开盘前应对计量设备进行检查，应严格按照施工配合比进行准确称量，每盘的最大允许计量偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。

生产混凝土前，应测定粗细骨料的含水率，以便及时调整施工配合比。一般情况下，含水率每班抽测2 次，雨天应增加含水率的检测次数。在开工之初，应对所选用水泥、砂、碎石、掺合料、外加剂等原材料制作抗冻融循环、抗渗性、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗钢筋锈蚀和抗碱-骨料反应的耐久性试件各一组，进行耐久性试验。

为保证混凝土的均匀性，应采用卧轴式、逆流式强制搅拌机搅拌混凝土。搅拌时，宜先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺合料和外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。砼拌合物应随时进行塌落度、含气量、泌水率、入模温度等进行检测。

2、砼运输 应采用搅拌运输车运输，运输过程中宜以2r/min～4r/min 的转速转动；当搅拌运输车到达浇筑现场时，应高速旋转20s～30s 后再将混凝土拌和物喂入混凝土料斗中。砼的运输能力应该满足施工需要，使浇筑工作不间断，保持均匀性，不出现分层离析现象。严禁在运输过程中向砼拌合物加水。

3、砼浇筑 砼浇筑前，应事先制定浇筑方案，明确结构分段分块的间隔浇筑顺序，尽量减少后浇带或施工缝。仔细检查模板、支架、钢筋、预埋件的紧固程度和保护层垫块的位置、数量等，以确保钢筋的混凝土保护层厚度尺寸满足要求。入模温度一般控制在5℃~25℃之间。混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。不同混凝土的允许间歇时间应根据环境温度、水泥品种、水胶比和外加剂类型等条件通过试验确定。当超过允许间歇时间时，应按浇筑中断处理，同时应留置施工缝，并作出记录。施工缝的平面应与结构的轴线相垂直。

4、 砼振捣 可采用插入式振捣棒，附着式平板振捣器，表面平板振捣器等振捣设备。振捣时应避免碰撞模板，钢筋。采用插入式振捣器振捣砼时，每一振捣时间应以砼表面呈现浮浆且均匀平整、不再出现大量的气泡和不再有显着沉降为准。一般不会超过30s，避免过振。若需要变换振捣位置时，应首先竖向缓慢将振捣器拔出，然后将振捣器移至新位置，不的将振捣器放在拌合物中平拖。

5、砼的养护 砼浇筑成型后水泥硬化还需要一定数量的水分，一般砼浇筑完后，天然空气相对湿度较低砼中水分容易蒸发，应尽快洒水养护，抗渗要求的砼赢不少于14d。当气温低于5℃时， 不得洒水，应覆盖保温。在任意时间内，砼养护水的温度要小于砼表面温度，之间温差不得大于15℃。砼养护期间应采取保温措施，防止砼表面温度受环境因素影响而发生剧烈变化。养护期间砼的内部与表层、表层和环境之间的温差不宜大于20℃。砼养护期间应对有代表性的砼结构进行温度控制，采取同条件养护记录。防止砼受温、湿度的侵蚀，使水泥水化作用顺利进行，砼达到预期的强度和抗裂能力。

结束语：上述就是高性能砼的施工工艺，原材料和外加剂起着重要作用，直接决定砼的高性能，生产过程和后期养护质量检测都是影响高性能砼的因素。高性能砼重点控制以下几点：（1）外加剂与水泥及掺和料之间相容性对比试验（2）合理掺配矿物细料，因为矿物细料能改善新拌砼的工作性；能降低砼内水化热；可以调整砼的强度发展；可提高混凝土抗化学侵蚀能力；能够抑制碱—集料反应。因此合理的掺配矿物细料尤为重要

参考文献

[1] JTG/T F50 公路桥涵施工技术规范

[2] JGJ55 普通混凝土配合比设计规程

[3] 河北省石家庄至磁县（冀豫界）公路改扩建工程高性能混凝土技术条件