何彩云

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001）

一、高性能混凝土的特性

高性能混凝土是针对工程具体要求，尤其是对特定要求而制作的混凝土。例如：针对典型腐蚀环境条件需采用相应耐久性能要求而制作的混凝土；又如针对钢筋密集的结构部位而采用免振捣的自密实性能要求制作的混凝土等；同时也可以针对常规情况但对混凝土有较高技术性能要求的情况，等等。

高性能混凝土具有的性能：易于振捣，不易离析，早期强度高，力学性能高，体积稳定性好，抗碳化、抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透等耐久性性能高，概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。但同时也要正确认识到：

（一）高性能混凝土的特性是针对具体应用和环境而开发的。

（二）高性能混凝土制备技术应该注意克服追求高早强的倾向，这对混凝土的体积稳定性意义重大。

（三）流动性不可作为高性能混凝土的指标，需根据工程特点注意拌合物的工作性。

高性能混凝土应加入足够的矿物细掺料，且前提是水胶比较低，不可说只要加入"矿物细掺料"就是高性能混凝土。

（四）C30-C50中等强度混凝土应"寿命优先，强度适宜"的混凝土配合比设计思路。

（五）混凝土高性能化的发展重点应该是:混凝土的长期性和耐久性。

二、实现高性能混凝土质量的前提

（一）混凝土拌合站要求

1.为了能够保证高性能混凝土的质量，应采用预拌混凝土生产方式。预拌混凝土生产方式是当今混凝土的主流生产方式，具有集成化和现代化的特点，有利于绿色化生产。高性能混凝土比普通混凝土生产工序管理严格，其生产设备应满足现行国家标准《混凝土搅拌站（楼）》GB/T10171要求，另一方面要加强每一道工序的管理，严格按照工序实施的流程进行操作，保证混凝土生产质量。在整个高性能混凝土配比的过程中，需要通过相关的监督制度以及监控系统，严格的监控每一个生产流程，保证所有的人都能够按照相关的规章制度办事，严格按照每一道工序，遵守每一个配比环节，保证高性能混凝土的质量。

2.对于混凝土拌合站机组也有一定的技术要求。拌制高性能混凝土应采用卧轴式、行星式、或者逆流式强制搅拌机拌制。混凝土拌合站，具有电子自动计量装置，计量偏差自动调整，自动存储机密码锁定功能，确保计量精度满足要求。根据混凝土配合比设计要求，设置好粉料罐和外加剂储料罐，粉料罐一般应在4个以上，满足储料需要，外加剂设置在2个以上，考虑引气剂与高性级减水剂两种；骨料堆场有防雨、防扬尘设施，按照配比情况设置骨料仓，宜在5个以上，分为合格仓和待检仓，建议采用轻钢结构搭设。施工现场的场地面积以及整个原材料是否有足够的空间进行储藏，厂房的各项布置要布局合理，各项原材料尤其是一些粉料罐要严格地做好标识。

3.现行混凝土施工提倡绿色施工，高性能混凝土绿色生产重点是三方面：对搅拌站的要求、对绿色生产设备设施的要求、对废水、废浆、废弃新拌混凝土处理和再生利用设备施的要求。要求正常生产时段PM2.5厂界平均浓度不大于75毫克每立方米，严格控制废水、废浆、废弃新拌混凝土和废弃混凝土的排放，废水、废浆、废弃新拌混凝土要达到零排放。

（二）严格控制原材料质量

混凝土原材料是制备高性能混凝土的关键因素。原材料应符合国家现行标准的规定外，各项出厂检验报告齐全，还应通过试验人员检测合格后方能使用，各种原材料要有明确的标识，标明名称、品种、生产厂家和日期。原料的选择应注意以下几方面：

1.水泥的品种和标号

原则上说，配制高性能混凝土应尽可能采用C3A含量低、强度等级高的水泥。但考虑生产成本等因素，不同强度和性能要求的高性能混凝土可选用不同标号及不同品种的水泥。水泥应选择42.5MPa以上，碱含量应小于0.6%。严寒地区抗冻要求的混凝土宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，有硫酸盐侵蚀的，应采用抗硫酸盐水泥。另外，水泥强度等级的选择还与所采用的减水剂和活性超细粉的种类、品质及施工工艺有一定关系，应与其他材料有适应性。

2.集料

高性能混凝土强度和耐久性提高的主要原因之一是集料与硬化水泥浆体界面得到了改善和强化。因此，集料的强度和表面性能及集料的级配对高性能混凝土性能的影响比对普通混凝土的更大。碎石应为连续级配，松散堆积空隙充不大于45%；人工砂应注意石粉含量不大于10%，MB值应小于1.4；采用天然砂宜为Ⅱ区中砂。

3.混合材料

用于高性能混凝土的粉煤灰宜为Ⅱ级粉煤灰，矿渣粉应满足S95级以上，硅粉sio2含量不小于85%。

4.外加剂

生产高性能混凝土应采用高效减水剂，不降低水胶比。外加剂要与水泥满足相容性要求因奈系减水剂保坍性能差，建议采用高性能减水剂。生产中应注意，外加剂的浓度是否与样品送检时保持一致，否则要及时调整用量。

（三）现场施工管理

高性能混凝土不但在原材料、配合比、制备方面要求严格，在施工过程中也要严格控制。混凝土生产中应严格测定砂、粗骨料的含水率，应及时根据含水量的变化，调整配合比。

严格控制各项原材料的称量误差，误差要小于普通混凝土要求。拌合时间要大于普通混凝土搅拌时间。高性能混凝土搅拌宜采用二次投料法，时间不少于3min；混凝土运输时间不宜超过120分钟，严禁在运输过程中加水。养护过程要注意更严格的保温和保湿。因为高性能混凝土水泥用量较大，且水泥中C3S含量较高，因此水化热相对较高。

三、高性能混凝土配合比设计优化策略

（一）高性能混凝土配合比设计优化原则

在进行高性能混凝土配合比的设计过程中必须要遵循几个设计原则，首先是低用水量，其次低水泥用量，限制胶凝材料用量原则，水泥的用量和配制普通混凝土一样，水泥用量不仅影响新拌混凝土的和易性，而且影响混凝土的强度，耐久性及收缩变形等一系列性能。水泥用量低，混凝土的强度降低，但水泥用量过高，又会出现水化热释放过高并引起混凝土化学收缩、干湿变形和蠕变性增加。因此胶凝材料总量范围需控制在400kg/cm3-600kg/cm3之间，高标号混凝土水胶比不宜大于0.38，进而能够保证混凝土的质量。再者需要严格遵守最大用水量原则，在整个高性能配合混凝土配合比设计优化的过程中，必须要时刻的关注整个配合过程中的用水量和需水量，但是需要控制用水量在一百八十千克每立方米之内。三是以矿物掺合料和外加剂为必要条件，采用“双掺”技术。在混凝土中掺加外加剂和矿物掺合料，推动了混凝土技术的发展，也是高性能混凝土的基础。

（二）高性能混凝土配合比优化设计策略

大量研究表明，影响混凝土性能(尤其是强度和耐久性)的最主要因素有两个方面：

一是混凝土中硬化水泥浆体的孔隙率，孔分布和孔特征；二是混凝土硬化水泥浆体与集料的界面。要想提高混凝土的强度和耐久性，必须降低混凝土中水泥石的孔隙率，改善孔分布(即尽可能降低有害大孔)，减少开口孔。根据以上因素，主要从以下几方面的技术措施实施上述途径：

1.选用优质的、同时符合一定要求的水泥和粗细集料。这是配制高质量混凝土的基本条件，更是配制高性能混凝土的必要条件。

2.选用高效减水剂。在满足新拌混凝土大流动度的同时，降低W／C，使混凝土中水泥石孔隙率降低。

3.选用具有一定潜水硬性的活性超细粉。如硅灰、稻壳灰、超细沸石粉、超细矿渣粉、超细粉煤灰、超细石灰石粉等。通过掺用活性超细粉提高混凝土的性能是目前高性能混凝土研究中最活跃的课题。

四、高性能混凝土配合比质量控制措施

（一）矿物掺合料掺量调整标准

首先，为了能够控制高性能混凝土配合比的质量，必须要对矿物掺合料掺量进行相应的调整，符合国家相关的标准。比如在选择矿物掺合料的时候可以选择双掺粉煤灰和矿粉。单粉煤灰可以提高混凝土流动性能，单掺矿粉能够增加混凝土的粘稠性和泌水量，但是双掺粉煤灰和矿粉可以使得二者的实现想优势互补，进而能够使得高性能混凝土的质量提升，使得混凝土塌落度增加，泌水性能得到改善。对于粉煤灰掺配的原则，需要适当的降低水胶比，最好是小于0.4，水胶比到0.4到0.5的时候可以通过满足各项标准的前提之下，适当的增加一些粉煤灰掺量，如果水胶比大于0.5时候不宜单掺粉煤灰，如果粉煤灰和矿粉活性指数较低的时候应该要减少掺量，活性指数较高的时候应该要尽可能的增加其掺量。在整个矿物掺合料的调整剂量的过程中必须要加强对水泥和胶材进行粘稠度试验，进而了解其需要的用水量，其次要对比水泥和胶材的流动程度，从而也能够判断其需要多少的水量，进而能够确定好高性能混合土的配合比。同时必须要严格地确定好粉煤灰矿粉双掺配比比例才能够使得高性能混凝土的质量得到相应的保证，根据不同的气候、施工进度等等，都需要适当的调整相应的标准。

（二）砂率选择分析

为了保证混凝土的粘聚性，砂率最好要选择35%-44%之间，为了能够保证高性能混凝土的质量，相关的人员还需要对砂率进行相应的选择，比如采用河砂的时候应该要根据粗骨料来进行相应的比例选择。选用机制砂的时候，砂率应该要相比于河砂适当的提高，如果采用混合砂的时候砂率只需要提高1%-3%即可，如果砂率选择的过程中必须要积极的考虑到细骨料的粗细级配以及粗骨料的粒径、级配等等。如果出现了细骨料细度模数大而粗骨料最大粒径较小，且级配较差的时候应该要适当提高砂率。通过对砂率的选择能够在整个高性能混凝土配合的过程中保证其质量，进而为后续的工程打下坚实的基础。

（三）改善混凝土施工工艺

改善混凝土施工工艺也是制备高性能混凝土的有效途径之一，目前效果比较显著的有以下几种。

1.水泥裹砂混凝土搅拌工艺；

2.采用超声波振动或高频振动密实；

3.对浇筑成型的新拌混凝土进行真空吸水

（四）经济价值对比分析

在控制好高性能混凝土的质量的过程中，也要对其经济价值进行相应的对比分析。在对粉煤灰矿粉进行双掺的时候，应该有充分的考虑两者的单价，进而了解如果进行掺是否会使得整个工程的生产成本提高，而如果矿粉的单价较高的时候，应适当的提高粉煤灰的掺和比，如果粉煤灰的价格较高的时候，应适当的提高矿粉的掺和量，并且再通过矿粉替代水泥的过程中应该要充分的考虑两者的单价进行对比，哪一种价格较高，如果矿粉的价格较高，那么就可以采用矿粉来代替水泥，如果水泥的价格较高，那么就可以适当的提高矿粉的用量。通过灵活的处理长，保证用量能够使得整个高性能混凝土配合的过程中获得最大的经济效益，以最优的成本来获取较高的利润，进而能够帮助整个工程实现高效益的发展，帮助企业单位能够在控制生产成本的过程中保证施工原材料的基本质量，进而帮助后续的工程能够实现高效的发展。

五、小结

综上所述，当前混凝土已经成为了我国在发展过程中不可或缺的一种原材料，高性能混凝土因其力学性能强、耐久性强，成功应用在上海金茂大厦及北京西客站等工程，适用于高层、大跨度、大荷载、特殊使用条件和严酷使用环境以及对建设速度、经济、节能等有更高要求的工程建设中。本次通过对高性能混凝土配合比设计优化与质量控制的相关措施，可简单了解如何对混凝土进行高性能配合比设计优化，从而对其质量采取相应的控制措施，保证当前混凝土能够朝着高性能、高质量的方向发展，进而为社会的发展发挥其自身的实际作用。