马 涛，汲 蕾，魏 博

(1.河北省电力勘测设计研究院，石家庄 050031;2.石家庄供电公司，石家庄 050051；3.河北省电力公司，石家庄 050021)

高强混凝土在当前的电厂工程建设中已经被广泛应用，从电厂工程的建设经验来看，混凝土强度等级从C30提高到C60，对受压构件可节省混凝土30%～40%；受弯构件可节省混凝土10%～20%。虽然高强混凝土比普通混凝土成本上要高一些，但由于减少了截面，结构自重减轻，这对自重占荷载主要部分的建筑物具有特别重要意义，而且由于梁柱截面缩小，不但在建筑上改变了肥梁胖柱的不美观问题，而且可增加使用面积。高强混凝土作为一种新的建筑材料，近年来在电厂高层建筑结构及某些特种建(构)筑物结构中得到广泛应用。

1 高强混凝土的概念及特点

1.1 高强混凝土的概念

高强混凝土是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而成。GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中把混凝土抗压强度等级大于50 MPa(C50)的混凝土定义为高强混凝土[1]，美国将混凝土抗压强度等级为C100及以上混凝土定义为高强混凝土，在日本将C80及以上混凝土定义为高强混凝土，在前苏联将C90及以上混凝土定义为高强混凝土，在挪威将C70及以上混凝土定义为高强混凝土。结合我国当前的混凝土材料研究和应用水平，行业内的专家一般认为抗压强度等级C60及以上混凝土为高强混凝土。

1.2 高强混凝土的特点

1.2.1 抗压强度高

高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面。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，对结构抗震有利，可以提高经济效益。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，从而大大提高受弯构件的抗弯刚度和抗裂度[2]。

1.2.2 密实度高

应用于高强混凝土的原材料及其配比与传统的混凝土相比，高强混凝土在原材料的配比上主要有两点不同，即低水灰比和多组分，其目的都是为了增加混凝土的密实度，改善骨料和硬化水泥浆之间的界面性能，从而实现高强和耐久性能。混凝土的强度和收缩变化在很大程度上取决于硬化水泥浆中的孔隙，降低水灰比是使混凝土减小孔隙并达到高强的最主要途径。要使低水灰比的混凝土拌料有良好的工作度，就必须外加高效减水剂。外加粉煤灰、硅粉等掺和料也有改善拌料工作度、降低泌水离析、改善混凝土的微结构、增加混凝土抗酸碱腐蚀和防止碱骨料反映的作用。由于高强混凝土的密实性能好，因此其抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土。

1.2.3 弹性模量高

高强混凝土与传统混凝土相比还具有弹性模量高的特点，混凝土弹性模量越大，其截面刚度越大，根据结构力学挠度计算原理可知，刚度越大其挠度变形越小。因此，使用C60混凝土能大大改善建筑物的变形性能。

2 高强混凝土的应用分析

随着电力建设行业的迅猛发展，近2年高强混凝土开始被广泛应用于我国电力行业中。高强度和高性能混凝土一直是电力建筑材料行业研究的热点，对于C60等一般的高强混凝土不管是从设计还是施工，以及实际的电厂工程建筑经验来看，其性能都是安全可靠的。目前，国华浙能宁海电厂二期扩建工程(2台1 000 MW)首次在钢筋混凝土结构主厂房设计中采用镜面C55高强混凝土框架结构体系，国电黄金埠发电厂一期新建工程(2台600 MW)燃煤发电机组主厂房框架采用C60高强混凝土，锦界电厂(2台1 000 MW)主厂房设计采用C60高强混凝土结构体系。下面以锦界电厂为例进行分析。

2.1 工程概况

锦界电厂为2台1 000 MW机组，地震基本烈度为6度，主厂房采用钢筋混凝土框架结构，主厂房材质采用C60高强混凝土。由于电厂主厂房结构相对复杂，柱脚荷载较大，在位于抗震设防烈度小于8度的地区，水平地震力对柱的影响相对较小，柱完全以全截面受压为主，因此采用C60高强混凝土能够充分发挥其良好的抗压性能。

2.2 主厂房结构采用高强混凝土与普通混凝土的对比分析

采用高强混凝土能够减轻火电厂主厂房结构自重，降低梁柱断面，减少钢筋用量，最终降低造价，详见表1。按电力系统定额，C40混凝土材料费为172.17元/m3，按C60混凝土配合比和市场价格，其材料费为193.81元/m3。

表1 不同强度等级的混凝土柱对比结果

由表1可知，采用C40、C50等级混凝土比C60等级混凝土柱断面分别增大约40.95%和16.67%，因假定按全截面受压考虑，配筋相应增加约40.95%和16.67%，柱每延米造价分布增加27.35%和11.04%。可见，即使考虑C60混凝土比其他等级混凝土价格高的因素，采用C60高强混凝土仍然能够降低造价。

2.3 高强混凝土与高性能钢筋的匹配优势

高强、高性能钢筋在建筑行业得到大力推广。强度400 MPa、500 MPa级高强热轧带肋钢筋逐渐作为纵向受力的主导钢筋[1]。在主厂房结构中高强钢筋与高强混凝土匹配应用可以降低梁柱的断面尺寸与配筋率，充分发挥高强钢筋的延展性，提高钢筋与混凝土的锚固性，有利于提高结构的抗震性能。

3 施工注意事项

在火电厂主厂房结构中采用高强混凝土可大幅度缩小底层钢筋混凝土柱子的截面尺寸，增大建筑使用面积，减少柱子的压缩量，增加结构刚度等优势。但高强混凝土在施工过程中还要注意以下问题[3]：

a. 为保持砂石洁净，砂石堆放环境应干爽、清洁；

b. 细骨料在投料前不宜过干，其含水量宜采用自动检测井，通过自动称量装置进行用水量修正；

c. 搅拌必须均匀，高强混凝土的搅拌要比普通强度混凝土困难，必须采用强制式搅拌机，并延长搅拌时间，约比普遍强度混凝土搅拌时间增加一倍；

d. 投料顺序对强度有很大影响，需经仔细探讨后确定；

e. 对高坍落度的流态混凝土也需认真振捣，时间可稍短些，对驱除拌料中的气泡有作用；

f. 及时养护，低水灰比的混凝士表面不泌水，容易在凝结过程或浇注后不久就出现表面干缩裂缝，早期养护对高强混凝土最为紧要。

4 结束语

高强混凝土可改善结构的性能，提高混凝土的强度，是未来电厂建筑结构发展的主要研究方向，也是推动我国向节能环保和低碳发展的有效途径。目前，C60高强混凝土由于在设计和施工方面具有明显的技术经济效益和优良的性能，已经在电厂主厂房结构中被广泛采用。随着C60混凝土在电厂各类结构中的大量采用，可有效节省投资，提高混凝土结构的耐久性，并能改善建筑物的变形性能。但在高强混凝土使用过程中也要注意，施工中必须有严格的质量控制和保证制度，与高强钢筋的匹配应用才可以更好地发挥其作用，提高结构的抗震性能。

参考文献：

[1] GB 50010-2010,混凝土结构设计规范[S]．

[2] 孙达响．高强混凝土的应用[J]．科协论坛，2010(8)：13．

[3] 王 山．高强混凝土的发展及应用[J]．山西建筑，2010，36(7)：143-145．