高强高性能砼应用技术总结

一、简介

本工程在结构设计中大量采用高强高性能砼。地下部分全部采用C50、S12砼；地上部分1-8层墙柱采用C60砼、梁板采用C50砼，8-20层墙柱采用C50砼、梁板采用C40砼，C50、C60砼总用量为27500m3。如何解决砼高强度与砼工作性能这一对矛盾，是推广应用高强高性能砼的关键。现以C60砼为例对高强高性能砼技术运用进行总结。

二、原材料的选用

根据本工程的特点和结构设计的质量要求，我们选用浙江省境内最优质的原材料用于本工程，具体如下：

1、水泥：水泥的选用为整个砼生产施工的基础，其选用原则主要从水泥活性、标准稠度用水量以及水泥与外加剂间的适应性等指标着手。为此，我们对浙江省几家大型水泥厂近期出厂的统计数据作分析，见表1。

表1  主要水泥厂生产P.0 525#水泥的基本参数

    根据上表，本工程所选用水泥为浙江水泥厂生产的525#普通硅酸盐水泥，其主要技术参数见表2。

2、超细掺合料：为满足砼工作性能，掺合料选用杭州新宝水泥集团有限公司生产的超细矿粉，其化学成分和物理性能见表3。

3、砂、石：砂选用浙江桐庐生产的中河砂，细度模数为2.54-2.8；石子为杭州萧山石门石料厂生产的5-25mm连续级配石子。砂、石的主要性能和筛分结果见表4、表5。

表2  水泥的物理化学性能

表5  SF高强泵送剂性能指标

三、配合比的确定

为使砼达到高强度、高耐久性，就必须降低水灰比，以减少砼中水泥石的毛细管孔隙以及水泥石与骨料间的界面缝隙，提高砼的抗渗性，这就带来砼的工作性能（泵送性能）较差的矛盾，因而必须适量掺入高效减水剂，以增大砼的塌落度，但高效减水剂的掺入又导致砼塌落度损失加快，故而在选用能较好控制塌落度损失的高效减水剂的同时，以超细矿粉置换部分水泥以充分填充水泥颗粒间的空隙，满足泵送砼施工要求。

我们通过选用的原材料的各项性能指标可知，只要对其进行有机组合，砼在满足设计强度要求的情况下，其同样能满足泵送及其他工作性能的施工要求。

1、工艺参数的选择

    1）、水胶比的选择

在配置高强高性能砼时，要使水泥石达到最密实的结构状态，以及砼拌合物具有较高的工作性能，就必须选择合理的水胶比。水胶比过低，砼拌合物粘性增大，工作性能较差；而水胶比过高，将导致骨料与水泥石界面的泌水增多，界面结构松散，粘结力下降，影响砼强度及各项耐久性能。实践表明，当水胶比在0.30-0.40之间时，可配制出C60的HPC，水胶比在此范围内，应尽量降低水泥用量，并确保单方砼胶凝材料用量在500-600kg之间。

    2）、砂率的选择

由于高强高性能砼中胶凝材料用量较普通砼多，为保证砼的工作性能、强度和耐久性，其细集料的总表面积和需水量应尽量减少，由砂子选用情况可知，浙江桐庐生产的中河砂细度模数在2.54-2.8之间，砂子含泥量少，砂粒坚硬，砂粒级配较好，考虑到砼的流动性等工作性能，我们把砂率定在38%-40%之间，可满足要求。

    3）、超细矿粉掺量的选择

超细矿粉作为高强砼中一个重要组份，其主要效应有：填充效应、减水效应、增强效应。

●填充效应：超细矿粉的颗粒一般比水泥颗粒细小，能够填充到集料和水泥颗粒间空隙中，使颗粒级配更趋理想化，从而降低胶凝材料在标准稠度下的用水量，进一步提高砼的密实度。

●减水效应：由填充效应可知，由于超细矿粉中很大一部分是针状玻璃体，它能插入一些细小的孔隙而达到减水效果（它不同于硅粉或其他一些超细粉，由于比表面积大，其填充在水泥颗粒间孔隙而降低的用水量还不足以润湿超细粉粒子的比表面积），即超细矿粉能有效降低用水量，提高砼的流动性。

●增强效应：超细矿粉由于受水泥水化生成的Ca（OH）2的激发作用，其中的活性与Ca（OH）2反应生成胶凝物质，减少了对砼性能不利的Ca（OH）2浓度和局部富集现象，可有效的改善界面结构，增强集料与水泥石的粘结能力，相应提高砼强度。

为充分保证超细粉三种效应的发挥，保证超细粉与水泥的有机结合，超细粉按28%-30%等量取代水泥用量。

    4）、外加剂掺量的选择

外加剂的掺入，既要能有效达到减水效果，提高砼的塌落度，又要较好的控制砼塌落度损失。

SF高强泵送剂的主要成份为β-萘磺酸甲醛缩合物与保塑组份复合而成，对水泥具有高分散性，减水率达25%，并能有效控制砼塌落度损失和延缓砼的凝结时间，对砼早期强度影响不大。

通过对SF高强泵送剂性能指标的了解，我们选定其掺量为胶凝材料用量的1.2%。

2、配合比的确定

通过对以上参数选择的分析，结合工程设计要求，C60砼配合比见下表：

         水胶比 W/B ：    33%

         胶凝材料总量：   530kg/m3

         砂 率：          40%

         超细矿粉掺量：   28%  （与胶凝材料比值）

         外加剂掺量：     1.2% （与胶凝材料比值）

按上述配合比进行试生产，制作成试块后的抗压强度报告如下（以2组为例）：

四、现场实施要求

    本工程由杭州市华威砼有限公司和现场一座HZS75型砼搅拌站共同按照砼配合比进行，两座搅拌楼采用同一品种、同一规格的原材料进行生产，其生产过程从称量—投料—搅拌—出料实行全自动控制，砼运输或浇捣过程中均应严格按施工工艺或施工要求进行。

1、砼搅拌车装料前清洗搅拌筒并把积水排清后装料；

2、运输途中，拌筒以1-3r/min速度进行搅拌，卸料前应使拌筒以8-12r/min快速运转1-2min后，再反转卸料；

3、现场试验取样时，应以搅拌车卸料1/4后至3/4前的砼为代表，取样数量按施工规范进行。塌落度的测试在出站时和泵送前均应进行，塌落度在运输中的损失不应大于20mm；

4、若到达施工现场的砼和易性不能满足施工要求，需对外加剂和用水量进行调整时应由搅拌站驻现场技术人员确定；

5、本工程砼采用德国产SCHWING砼输送泵进行砼的泵送，泵管应按线路短、弯头少的原则布置，满足水平管与垂直管长度之比不小于1：4，且相差不小于30m的要求，同时做好泵管堵塞或爆管的预防措施；

6、本工程因同一结构层存在竖向与水平面砼不同等级的矛盾，在砼浇捣时采取措施控制低等级砼不得进入高等级标号砼区域；

7、砼应分层浇捣，分层厚度≤800mm，振捣采用插入式高频振捣器，局部采用插入式和附壁式振捣器共同振捣。振捣时应快插慢拔，插点沿梅花型、逐点按顺序进行，间距≤800mm，每点振捣时间以砼表面已呈现浮浆和不再沉落、不再冒气泡为度；

8、砼振捣应连续进行，如出现间歇时间，则应在前层砼浇捣前将次层砼浇捣完毕；

9、砼施工完毕后，即用砼专用养护液滚涂养护，厚大结构用湿麻袋覆盖养护，并保持麻袋湿水状态。

五、质量控制措施

作为高强度砼，其在生产、施工过程中的主要工序，拌合物的塌落度及其经时损失，凝结时间，砼早期强度和28天强度，是砼质量控制的关键所在。除制定完整的质量管理组织体系，明确各自的岗位职责外，还应从原材料的控制、生产工艺的保证、施工工艺的落实上着手，保证高强高性能砼满足要求。

1、原材料的控制：所有原材料均要有出厂检验单和合格证，到达现场的材料需抽样进行复测检验，合格后方能使用。各类材料在运输、存储、保管和使用过程中严格按管理制度执行，防止误装、互混和变质；

2、砼的拌制，必须注意原材料、外加剂的投料顺序，严格控制配料量，正确执行搅拌制度，特别是控制砼的搅拌时间，以防因搅拌时间过长而出现离析现象；

3、砼生产现场与施工现场之间应保持密切联系，及时反馈信息；

4、严格执行砼浇灌令制度，经过质量、技术和安全部门检查各项工作准备情况，合格后签发砼浇灌令进行砼的浇捣；

5、密切注意高等级砼与低等级砼间的施工配合，使两者交接面质量达到设计要求；

6、泵送机具的现场安装按施工方案执行，加强维修保养管理工作；

7、冬雨季施工，应采取相应措施，保证质量与安全；

8、砼浇捣后由专人负责砼的养护工作，确保养护质量；

9、各项检验和试验工作均应严格按《钢筋砼施工及验收规范》执行。

六、应用体会

1、在砼的配制过程中，采用“双掺”技术，即掺入超细粉和外加剂（高强减水剂），可配制出高强高性能砼，满足砼的设计强度和工作性能要求；

2、在地下室外墙砼施工中，为防止或减少有害的贯穿性裂缝出现，在砼中按0.8kg/m3掺入抗裂素，对高强度砼劈裂抗拉强度有所提高，而对砼的工作性能、其他力学性能无影响，实际使用效果较好；

3、在砼的养护过程中，为确保养护质量，在砼表面我们采用HG-88型砼养护剂进行喷洒养护，由于该养护剂喷洒在砼表面时，能使其表面形成一层致密的薄膜，有效的阻止砼内部多余水分的过早蒸发。该养护剂的使用，不仅保护水资源，节约养护费用，并有利于保护现场整洁，做到文明施工；

4、在砼工程施工中，我们偿试在一些次要部位结构中使用C80标号砼。由于有了C60砼配制基础，C80砼的研制开发工作较为顺利，其强度和工作性能均能满足设计要求，但大批量生产尚需进行更为详尽、严密的探讨，并需要多次的实践作为基础，且试验检测设施、制度需进一步完善，这是我们下一步攻关的重点所在。