袁忠利 游东云

中图分类号:TU528.31 文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-166-01

摘要:结合工程实例,针对高强高性能混凝土的主要技术特点,进行了一些粗浅的分析和探讨,便于广大工程技术人员更好的了解和应用高强高性能混凝土。

关键词:高强;高性能;混凝土;使用

通常我们把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土。它主要是用高强度水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿粉、矿渣、硅粉等混合料,经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料,以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性,在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高,一般为普通强度混凝土的4～6倍,故可减小构件的截面,因此最适宜用于高层建筑。试验表明,在一定的轴压比和合适的配箍率情况下,高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小,减轻自重,避免短柱,对结构抗震也有利,而且提高了经济效益。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件,可采用高强度钢材和人为控制应力,从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构,应用于大跨度房屋和桥梁中。此外,利用高强混凝土密度大的特点,可用作建造承受冲击和爆炸荷载的建(构)筑物,如原子能反应堆基础等。利用高强混凝土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点,建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等。

一、高强高性能混凝土组成

1.水泥

配制高强高性能混凝土选用最多的是硅酸盐系水泥,其次也可采用普通水或矿渣水泥,强度等级的选择一般为:C50~C80混凝土宜采用强度等级52.5号水泥,C80以上的混凝土应选择强度62.5号以上的水泥。1立方米混凝土中的水泥含量应尽量控制在500Kg以内,水泥和其他掺和料的总量不应超过580Kg/m3。

2.掺和料

(1)硅粉:一种生产硅铁时产生的烟灰,俗称“硅灰”,是高强高性能混凝土配制中应用时间最早、应用次数最多、应用技术最成熟的一种掺和料。硅粉中含有大量活性SiO2,通常比表面积可以达到15000m2/Kg,其火山灰活性较高,可以填充水泥的空隙,从而大大提高了混凝土的密实度和强度。其掺入量一般为5~10%。

(2)磨细矿渣:磨细矿渣可以提高混凝土的早期强度和耐久性,矿渣的细度越大,其活性就越高,对混凝土强度的提高越有帮助。其掺入量一般为5%~10%。

(3)粉煤灰:配制高强高性能混凝土应优选使用I级灰,它的主要作用是有效降低混凝土的水灰比,以及细微粉末的填充效应和火山灰的活性效应相结合,以达到提高混凝土的强度、和易性的作用。其掺入量一般为15%~20%。

(4)沸石粉:天然沸石含有大量活性SiO2,磨细后作为混凝土掺合料起到火山灰活性功能,能有效改善混凝土的流动性、粘聚性、保水性,从而可以大大提高混凝土的后期强度和耐久性。其掺入量一般为5%~10%。

3.粗、细集料(碎石、砂)

高强高性能混凝土一般采用级配良好的中砂或粗砂,细度模数应超过2.6。其含泥量不超过1.5%,当配制C80及以上的混凝土,其含泥量应控制在1.0%以内。石子应选用碎石,最大骨料粒径不得超过25毫米。对强度等级大于C80以上的混凝土,最大骨料粒径不得超过20毫米。其中针片状碎石不宜超过5%,含泥量不超过1.0%。

二、高强高性能混凝土主要的优缺点

1.高强混凝土的早期强度高,但后期强度增长速度比普通混凝土要慢得多;

2.高强混凝土由于强度高,故抗渗、抗冻、抗碳化、抗腐蚀等耐久性指标比普通混凝土都要高,从而可以大大的提高建筑物的使用年限。

3.由于高强混凝土强度高,因此,构件截面尺寸可大大缩小,从而可以改变“梁柱肥大”而不美观的问题,即可以减轻建筑物的自重,还可以增加建筑物的使用面积。

4.由于高强混凝土的密实度好,抗渗、抗冻、抗压等耐久性指标均优于普通混凝土,因此,高强混凝土除高层建筑工程和大跨度工程外,还可以广泛用在铁路、公路、桥梁(隧道)、海港、码头工程,它耐海水侵蚀和冲刷的能力也大大高于普通混凝土,可以延长使用年限。

5.高强混凝土强度比较高,由于水泥用量大而产生的水化热急剧加大,使混凝土内外温差过高,容易产生裂缝,其次强度越高,干缩也较大,混凝土易脆、易开裂。

6.高强混凝土在低水灰比的情况下,坍落度很小,有时甚至没有坍落度,其成型和振捣特别困难,特别是C80等级以上混凝土,无法在现浇混凝土施工中广泛运用。

7.绝大部分建筑工地离混凝土搅拌站距离很远,要把混凝土从搅拌站运送到工地上需要很长时间。混凝土在运输的过程中,其坍落度随时间的增加而减小,如何保证坍落度是发展和使用高强高性能混凝土的一个障碍。

8.高强度混凝土的可泵性比普通混凝土要差。

9.高强度混凝土的养护时间要比普通养护要长一些,最好7~14天。

三、工程实例:使用高强高性能混凝土的优越性

以重庆市某大楼为例,该建筑物总高度为100米,地上30层,地下二层,框架剪力墙结构,基础采用预应力管桩基础。原设计梁柱均采用C40级混凝土,后经建设单位要求请设计单位核算并出具设计变更文件,把原来C40级混凝土变更为C60级混凝土,该工程使用C60级混凝土后,经过认真核算其底层建筑面积增大约1000平方米,整幢大厦增加面积约3万平方米。工程质量方面:总体质量较好,无出现渗漏、露筋、孔洞、麻面、裂缝等质量问题,观感质量经五方验收主体一致评价为好。经现场回弹检测,混凝土强度等级符合设计要求;投资方面:工程投资方面:从原来的1600万元降至1400万元,发挥出了极大的投资效益和经济效益;工程进度方面:原计划工期从原来的260天缩短至235天竣工,提前25天竣工,其经济效益相当明显。

四、结束语

随着我国国民经济的不断发展,大力推广和发展高强高性能混凝土是建设工程发展的必然趋势,对有效降低工程成本、缩短建设工程工期、提高建筑物的使用年限等有着重要的意义。

利用高强混凝土密度大、强度高的特点,可用作建造承受冲击和爆炸荷载的建(构)筑物,如原子能反应堆基础等。利用高强混凝土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点,建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等。高强高性能混凝土逐步将在建筑工程、市政工程、铁路工程、公路工程、港口、机场、大跨度及预应力结构、水利等工程中的应用将越来越广泛,随着混凝土强度等级的不断提高,我相信在不久的将来C60~C80的混凝土一定将会普遍得到使用,而C80以上的混凝土将在一定的范围内可以得到使用。

参考文献:

[1]混凝土结构加固技术规范(CECS25:90),中国计划出版社.1991

[2]卓尚木等,销筋混凝土结构事故分析及加固,中国建筑工业出版社.1997

* 作者简介:袁忠利:男,工程师,毕业于重庆大学。重庆市渝通公路工程总公司工作,多年从事高速公路工程工程施工管理工作。曾参与高速公路路面施工管理、水泥混凝土配合比设计等路面材料的研究与推广工作。

游东云:男,工程师,毕业于重庆交通大学。重庆市渝通公路工程总公司工作,多年从事高速公路工程试验检测、施工工作。曾参与环氧沥青、矿物纤维、橡胶沥青、阻燃沥青、水泥混凝土配合比设计等路面材料的研究与推广工作。