摘 要 ：對(duì)高強(qiáng)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)、組成材料和施工工藝進(jìn)行探討，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)控制要點(diǎn)進(jìn)行了具體的分析和闡述。
關(guān)鍵詞 ：高強(qiáng)混凝土；材料；施工工藝
近年來，受工業(yè)化、城市化和人口增長對(duì)工程建設(shè)的需要所驅(qū)使，混凝土技術(shù)得到了迅速發(fā)展。自 20 世紀(jì) 90 年代起，通過使用高效減水劑和礦物摻和料 ( 粉煤灰、硅粉等 ) ，大幅度降低了混凝土的水灰比，使混凝土強(qiáng)度大大提高，由此產(chǎn)生了高強(qiáng)混凝土，并在施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
1 高強(qiáng)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)
高強(qiáng)混凝土是指用常規(guī)的水泥、砂石為原料，使用一般的制作工藝，主要依靠高效減水劑或同時(shí)摻入一定數(shù)量的礦物材料，使新拌混 凝土具有良好的工作性，在硬化后具有高強(qiáng)性能，強(qiáng)度等級(jí)在 C60 ～ C100 之間的水泥混凝土。
與普通混凝土相比，高強(qiáng)混凝土具有以下特點(diǎn)：
(1) 強(qiáng)度高，變形小，適用于大跨、重 載、高聳結(jié)構(gòu)
(2) 耐久性和抗?jié)B、抗凍性好，能承受惡劣環(huán)境條件考驗(yàn)
(3) 能減小截面尺寸，大大降低結(jié)構(gòu)自重和提高結(jié)構(gòu)剛度。
高強(qiáng)混凝土的配置技術(shù)要求較高，對(duì)水泥、砂、石和外摻劑、摻加料均有較嚴(yán)格的要求，且環(huán)境溫度、拌和工藝、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù) 等因素對(duì)其質(zhì)量均有影響，施工需有相應(yīng)的質(zhì)量管理水平。
2 高強(qiáng)混凝土配制的材料要求
2. 1 高效減水劑
強(qiáng)度等級(jí)超過 C60 的高強(qiáng)混凝土，水灰比已經(jīng)很低 ( 強(qiáng)度 80MPa 的混凝土水灰比小于 0. 3) 且對(duì)強(qiáng)度非常敏感，混凝土流動(dòng)性和坍落度主要依靠減水劑來調(diào)節(jié)，所以，高效減水劑的使用對(duì)配制高強(qiáng)混凝土有著至關(guān)重要的作用，主要有：
(1) 在保證混凝土工作性及水泥用量不變的條件下，可大幅度減少用水量。
(2) 在保證混凝土用水量及水泥用量不變的條件下，可增大混凝土拌和物的流動(dòng)性。
當(dāng)前施工中，一般選用非引氣性高效減水劑，如國產(chǎn)的 UF 、 KNF 、 FDN 、 SN 、 SM 等，用量一般掌握在水泥用量的 0. 8 % ～ 2. 0 % 左右。
2. 2 水泥
配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，水泥用量一般在 450 ─ 550 kg/ m3 之間，水泥中鋁酸三鈣 [ 3CaO · Al2O3 ] 的含量小于 8 % 為好， 其細(xì)度適中即可。配制 C60 等級(jí)及以上的高強(qiáng)混凝土，應(yīng)至少采用普硅 42. 5 號(hào)、硅酸鹽 42. 5 號(hào)水泥或更高標(biāo)號(hào)的水泥配制。
2. 3 骨料
骨料的性質(zhì)與混凝土性質(zhì)密切相關(guān)，骨料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、顆粒形狀和尺寸、骨料的彈性模量等都直接影響該混凝土的相關(guān)性質(zhì)。大體上，混凝土強(qiáng)度上限隨石料的強(qiáng)度成正比例提高。因此在配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，對(duì)骨料的選擇和要求是比較嚴(yán)格的，目前，粗骨料多采用堅(jiān)固石灰?guī)r ( 抗壓強(qiáng)度 100 ～ 120MPa) 和花崗巖 ( 抗壓強(qiáng)度 120 ～ 140MPa) ; 顆粒大小宜選用小粒徑骨料，粒度分布應(yīng)盡可能達(dá)到密實(shí)填充，這是因?yàn)樾×降拇止橇吓c水泥漿接觸界面相對(duì)狹窄，過渡層更窄，其間不易形成大的缺陷。國外一般認(rèn)為其粒徑不宜超過 10 mm ，我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定不超過 31. 5 mm ，通常取 20 ～ 25 mm 。細(xì)骨料應(yīng)選用潔凈的、顆位接近圓形的天然中粗河砂， 細(xì)度模數(shù) 2. 6 ～ 3. 2 為好 ; 同時(shí)，砂的級(jí)配應(yīng)當(dāng)好，大于 5 mm 和小于 0. 31 mm 的數(shù)量宜少，否則級(jí)配較差，使得成型的混凝土強(qiáng)度偏低。 0. 6 mm ，累計(jì)篩余大于 70 % ， 0. 315 mm 累計(jì)篩余達(dá)到 90 % ， 0. 15 mm 累計(jì)篩余率達(dá) 98 % ，此外，天然砂較人工砂需水量小，對(duì)硬化后期混凝土強(qiáng)度的增長有利。
2. 4 摻合料
在高強(qiáng)混凝土中摻加粉煤灰可提高混凝土拌合物工作度，減少用水量，使混凝土中空隙減小，提高其強(qiáng)度和抗?jié)B性，另外，也可減少混凝土本身的收縮，施工中對(duì)粉煤灰要求其燒失量小于 5 % ， Mg 含量小于 5 % ， SO 2 小于 5 % ，摻量一般為水泥重的 10 % ～ 30 % 。
2. 5 拌合水
水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，一般來說 PH > 4 的水即可使用。水的用量有嚴(yán)格限制，一般控制水灰比 (W/ C) 小于 0. 35 ，對(duì)強(qiáng)度 80MPa 的混凝土其水灰比小于 0. 3 。
3 拌和要求
高強(qiáng)混凝土施工宜采用強(qiáng)制拌和方式，并運(yùn)用二次投料法拌和，同時(shí)使用電子計(jì)量和自動(dòng)上料設(shè)備，確保拌合物的均勻性和滿足設(shè)計(jì)配合比要求。
4 施工的環(huán)境氣候和時(shí)間
高強(qiáng)混凝土拌合物粘度大、凝結(jié)硬化快，受環(huán)境氣候影響敏感，坍落度損失快，提高施工難度，所以選擇適宜溫度條件和控制施工時(shí)間是十分必要的措施。
5 實(shí)際應(yīng)用
在省內(nèi)一座互通式立交橋 20 m 邊跨的施工中采用了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心板結(jié)構(gòu)。該預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度空心板長 20 m ，寬 2 m ，高 0. 65 m ，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C80 ，預(yù)制施工于 2001 年 5 月 16 日開始， 6 月 16 日結(jié)束。
5. 1 施工所用材料
水泥：采用 42. 5 號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比為 0. 289 ;
細(xì)骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)實(shí)級(jí)配良好的信陽河砂，細(xì)度模數(shù) 2. 6 ，砂率為 0. 28 ，過篩后用水沖洗 ;
粗骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)實(shí)級(jí)配良好的 0. 5 ～ 1 cm 和 1 ～ 2 cm 石灰?guī)r碎石，粒徑不超過 2 cm ，針片狀顆粒不超過 5 % 。
摻合料：選用 1 級(jí)粉煤灰。
減水劑：選用 FDN 型高效減水劑。
5. 2 拌和工藝
(1) 施工中選用了如下配合比，如表 1 。
表 1 配合比
材料
單方用量 (kg)
配合比
水泥
522
1
砂
479
0.914
碎石
1231
2.358
粉煤灰
58
0.111
水
151
0.289
減水劑
8.7
0.017
(2) 采用 J S500 強(qiáng)制式拌合機(jī)，配用電子計(jì)量的自動(dòng)上料機(jī)，用水量采用以秒計(jì)的自動(dòng)加水器計(jì)量，并扣除減水劑溶液和砂石料中的含水量。配料方法采用二次投料工藝： 第一次投料：投入經(jīng)計(jì)量的碎石和砂，噴淋式灑水 W1 = 70 %W ，攪拌 1. 5 min 。第二次投料：在攪拌機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)條件下投入經(jīng)計(jì)量的水泥和粉煤灰，噴淋灑水 W2 = 30 %W ，攪拌 1. 5 min ，使各種原材料混合均勻，其后，投入高效減水劑溶液，攪拌不少于 30 s 。自開始投入骨料到卸混凝土拌合物，歷時(shí)約 4 min 。
(3) 控制混凝土施工溫度和時(shí)間
①夏季施工混凝土澆筑時(shí)間安排在夜間，施工溫度控制在 18 - 28 ℃。
②控制每盤混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗時(shí)間在 23 min 之內(nèi)，不超過混凝土初凝時(shí)間。
③每槽 3 塊空心板連續(xù)施工，縮短第一、三塊空心板混凝土澆筑間隔時(shí)間，便于控制鋼絞線放張時(shí)對(duì)拱度的影響。
表 2 混凝土試件抗壓強(qiáng)度(略）
④認(rèn)真做好坍落度的控制
設(shè)計(jì)坍落度為 120 mm 至 150 mm ，實(shí)際坍落度超出設(shè)計(jì)范圍± 30 mm 以外的混凝土禁止使用，按此管理辦法，曾作廢 3 盤不合格的混凝土，糾正了坍落度偏大現(xiàn)象。
(4) 混凝土試件強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)與強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定
監(jiān)理抽檢混凝土試件抗壓強(qiáng)度如表 2 。從第 1 槽到第 10 槽，混凝土生產(chǎn)條件保持一致性，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定混凝土強(qiáng)度，結(jié)論為評(píng)定合格。
關(guān)鍵詞 ：高強(qiáng)混凝土；材料；施工工藝
近年來，受工業(yè)化、城市化和人口增長對(duì)工程建設(shè)的需要所驅(qū)使，混凝土技術(shù)得到了迅速發(fā)展。自 20 世紀(jì) 90 年代起，通過使用高效減水劑和礦物摻和料 ( 粉煤灰、硅粉等 ) ，大幅度降低了混凝土的水灰比，使混凝土強(qiáng)度大大提高，由此產(chǎn)生了高強(qiáng)混凝土，并在施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
1 高強(qiáng)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)
高強(qiáng)混凝土是指用常規(guī)的水泥、砂石為原料，使用一般的制作工藝，主要依靠高效減水劑或同時(shí)摻入一定數(shù)量的礦物材料，使新拌混 凝土具有良好的工作性，在硬化后具有高強(qiáng)性能，強(qiáng)度等級(jí)在 C60 ～ C100 之間的水泥混凝土。
與普通混凝土相比，高強(qiáng)混凝土具有以下特點(diǎn)：
(1) 強(qiáng)度高，變形小，適用于大跨、重 載、高聳結(jié)構(gòu)
(2) 耐久性和抗?jié)B、抗凍性好，能承受惡劣環(huán)境條件考驗(yàn)
(3) 能減小截面尺寸，大大降低結(jié)構(gòu)自重和提高結(jié)構(gòu)剛度。
高強(qiáng)混凝土的配置技術(shù)要求較高，對(duì)水泥、砂、石和外摻劑、摻加料均有較嚴(yán)格的要求，且環(huán)境溫度、拌和工藝、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù) 等因素對(duì)其質(zhì)量均有影響，施工需有相應(yīng)的質(zhì)量管理水平。
2 高強(qiáng)混凝土配制的材料要求
2. 1 高效減水劑
強(qiáng)度等級(jí)超過 C60 的高強(qiáng)混凝土，水灰比已經(jīng)很低 ( 強(qiáng)度 80MPa 的混凝土水灰比小于 0. 3) 且對(duì)強(qiáng)度非常敏感，混凝土流動(dòng)性和坍落度主要依靠減水劑來調(diào)節(jié)，所以，高效減水劑的使用對(duì)配制高強(qiáng)混凝土有著至關(guān)重要的作用，主要有：
(1) 在保證混凝土工作性及水泥用量不變的條件下，可大幅度減少用水量。
(2) 在保證混凝土用水量及水泥用量不變的條件下，可增大混凝土拌和物的流動(dòng)性。
當(dāng)前施工中，一般選用非引氣性高效減水劑，如國產(chǎn)的 UF 、 KNF 、 FDN 、 SN 、 SM 等，用量一般掌握在水泥用量的 0. 8 % ～ 2. 0 % 左右。
2. 2 水泥
配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，水泥用量一般在 450 ─ 550 kg/ m3 之間，水泥中鋁酸三鈣 [ 3CaO · Al2O3 ] 的含量小于 8 % 為好， 其細(xì)度適中即可。配制 C60 等級(jí)及以上的高強(qiáng)混凝土，應(yīng)至少采用普硅 42. 5 號(hào)、硅酸鹽 42. 5 號(hào)水泥或更高標(biāo)號(hào)的水泥配制。
2. 3 骨料
骨料的性質(zhì)與混凝土性質(zhì)密切相關(guān)，骨料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、顆粒形狀和尺寸、骨料的彈性模量等都直接影響該混凝土的相關(guān)性質(zhì)。大體上，混凝土強(qiáng)度上限隨石料的強(qiáng)度成正比例提高。因此在配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，對(duì)骨料的選擇和要求是比較嚴(yán)格的，目前，粗骨料多采用堅(jiān)固石灰?guī)r ( 抗壓強(qiáng)度 100 ～ 120MPa) 和花崗巖 ( 抗壓強(qiáng)度 120 ～ 140MPa) ; 顆粒大小宜選用小粒徑骨料，粒度分布應(yīng)盡可能達(dá)到密實(shí)填充，這是因?yàn)樾×降拇止橇吓c水泥漿接觸界面相對(duì)狹窄，過渡層更窄，其間不易形成大的缺陷。國外一般認(rèn)為其粒徑不宜超過 10 mm ，我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定不超過 31. 5 mm ，通常取 20 ～ 25 mm 。細(xì)骨料應(yīng)選用潔凈的、顆位接近圓形的天然中粗河砂， 細(xì)度模數(shù) 2. 6 ～ 3. 2 為好 ; 同時(shí)，砂的級(jí)配應(yīng)當(dāng)好，大于 5 mm 和小于 0. 31 mm 的數(shù)量宜少，否則級(jí)配較差，使得成型的混凝土強(qiáng)度偏低。 0. 6 mm ，累計(jì)篩余大于 70 % ， 0. 315 mm 累計(jì)篩余達(dá)到 90 % ， 0. 15 mm 累計(jì)篩余率達(dá) 98 % ，此外，天然砂較人工砂需水量小，對(duì)硬化后期混凝土強(qiáng)度的增長有利。
2. 4 摻合料
在高強(qiáng)混凝土中摻加粉煤灰可提高混凝土拌合物工作度，減少用水量，使混凝土中空隙減小，提高其強(qiáng)度和抗?jié)B性，另外，也可減少混凝土本身的收縮，施工中對(duì)粉煤灰要求其燒失量小于 5 % ， Mg 含量小于 5 % ， SO 2 小于 5 % ，摻量一般為水泥重的 10 % ～ 30 % 。
2. 5 拌合水
水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，一般來說 PH > 4 的水即可使用。水的用量有嚴(yán)格限制，一般控制水灰比 (W/ C) 小于 0. 35 ，對(duì)強(qiáng)度 80MPa 的混凝土其水灰比小于 0. 3 。
3 拌和要求
高強(qiáng)混凝土施工宜采用強(qiáng)制拌和方式，并運(yùn)用二次投料法拌和，同時(shí)使用電子計(jì)量和自動(dòng)上料設(shè)備，確保拌合物的均勻性和滿足設(shè)計(jì)配合比要求。
4 施工的環(huán)境氣候和時(shí)間
高強(qiáng)混凝土拌合物粘度大、凝結(jié)硬化快，受環(huán)境氣候影響敏感，坍落度損失快，提高施工難度，所以選擇適宜溫度條件和控制施工時(shí)間是十分必要的措施。
5 實(shí)際應(yīng)用
在省內(nèi)一座互通式立交橋 20 m 邊跨的施工中采用了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土空心板結(jié)構(gòu)。該預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度空心板長 20 m ，寬 2 m ，高 0. 65 m ，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C80 ，預(yù)制施工于 2001 年 5 月 16 日開始， 6 月 16 日結(jié)束。
5. 1 施工所用材料
水泥：采用 42. 5 號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比為 0. 289 ;
細(xì)骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)實(shí)級(jí)配良好的信陽河砂，細(xì)度模數(shù) 2. 6 ，砂率為 0. 28 ，過篩后用水沖洗 ;
粗骨料：選用質(zhì)地堅(jiān)實(shí)級(jí)配良好的 0. 5 ～ 1 cm 和 1 ～ 2 cm 石灰?guī)r碎石，粒徑不超過 2 cm ，針片狀顆粒不超過 5 % 。
摻合料：選用 1 級(jí)粉煤灰。
減水劑：選用 FDN 型高效減水劑。
5. 2 拌和工藝
(1) 施工中選用了如下配合比，如表 1 。
表 1 配合比
材料
單方用量 (kg)
配合比
水泥
522
1
砂
479
0.914
碎石
1231
2.358
粉煤灰
58
0.111
水
151
0.289
減水劑
8.7
0.017
(2) 采用 J S500 強(qiáng)制式拌合機(jī)，配用電子計(jì)量的自動(dòng)上料機(jī)，用水量采用以秒計(jì)的自動(dòng)加水器計(jì)量，并扣除減水劑溶液和砂石料中的含水量。配料方法采用二次投料工藝： 第一次投料：投入經(jīng)計(jì)量的碎石和砂，噴淋式灑水 W1 = 70 %W ，攪拌 1. 5 min 。第二次投料：在攪拌機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)條件下投入經(jīng)計(jì)量的水泥和粉煤灰，噴淋灑水 W2 = 30 %W ，攪拌 1. 5 min ，使各種原材料混合均勻，其后，投入高效減水劑溶液，攪拌不少于 30 s 。自開始投入骨料到卸混凝土拌合物，歷時(shí)約 4 min 。
(3) 控制混凝土施工溫度和時(shí)間
①夏季施工混凝土澆筑時(shí)間安排在夜間，施工溫度控制在 18 - 28 ℃。
②控制每盤混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗時(shí)間在 23 min 之內(nèi)，不超過混凝土初凝時(shí)間。
③每槽 3 塊空心板連續(xù)施工，縮短第一、三塊空心板混凝土澆筑間隔時(shí)間，便于控制鋼絞線放張時(shí)對(duì)拱度的影響。
表 2 混凝土試件抗壓強(qiáng)度(略）
④認(rèn)真做好坍落度的控制
設(shè)計(jì)坍落度為 120 mm 至 150 mm ，實(shí)際坍落度超出設(shè)計(jì)范圍± 30 mm 以外的混凝土禁止使用，按此管理辦法，曾作廢 3 盤不合格的混凝土，糾正了坍落度偏大現(xiàn)象。
(4) 混凝土試件強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)與強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定
監(jiān)理抽檢混凝土試件抗壓強(qiáng)度如表 2 。從第 1 槽到第 10 槽，混凝土生產(chǎn)條件保持一致性，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定混凝土強(qiáng)度，結(jié)論為評(píng)定合格。