C80高强高性能混凝土的控制与应用

C80高强高性能混凝土的控制与应用

梁成文

广州市建筑集团混凝土有限公司广东广州510700

摘要：高强高性能混凝土主要是指强度不低于C60的混凝土，该种混泥土与普通的混凝土相比较，混凝土的结构尺寸更小，而且能够降低结构自重力、地基荷载，使得施工材料用量得以降低，并减少占地面积，增加了建筑空间。当前，随着建筑技术的不断发展，C80高强高性能混凝土也在施工中得到了广泛的应用，成为了新型节能环保材料，对于提高资源的利用效率具有重要作用。

关键词：C80高强高性能混凝土；应用；配制；质量；施工

一、前言

当前，随着社会的不断发展，建筑行业的施工质量、性能要求逐渐提高。尤其在建筑物的功能化、高层化、地下化的发展趋势下，混凝土的耐久性、高强性更是被提出了更高的要求。广州市华南国际港航服务中心（一期）工程，位于广州市黄埔区黄埔大道东路983号，为一类建筑工程，总建筑面积约140443.5平方米。其中地上52层，屋面标高为249.5米，地下4层，基坑最大深度24米。主体采用钢筋混凝土核心筒，外筒钢管混凝土柱结构，核心筒部位要求使用C80等级高强高性能泵送混凝土，且具有一次泵送高度大、质量要求高等特点。实践应用证明，以耐久性为标志的高强高性能混凝土除了强度以外，还包涵新材料、新技术和新施工工艺的应用，其所具有的优势是普通混凝土无法替代的。

二、C80高强高性能混凝土的应用分析、配制要求与生产质量管理

应用分析：

高强高性能混凝土所具有的特点是其它材料无法替代的，基本性能包括以下五个方面：

1、高耐久性。能在正常使用环境下具有超长的使用年限但花费较少的维护费用；在特殊使用条件下，能满足抗侵蚀、抗冻融等特殊要求。

2、高施工性能。在具体的施工条件下，能顺利地完成混凝土的运输、浇筑，并得到密实性和均匀性优越的混凝土。

3、较高的强度。能满足设计承载力所提出的强度要求，且具有足够的后期强度增长能力。以保证在正常的使用条件下，结构混凝土强度不倒缩。

4、高体积稳定性。混凝土凝结前不分层、不离析，硬化后体积变化小，具有较好的抗裂能力。

5、能满足环境保护和可持续发展的要求。

配制要求：

成功配制C80高强高性能混凝土的关键因素是选择优质的原材料，水泥作为混凝土的主要胶凝材料，是影响混凝土工作性能及强度的第一大因素，选用华润水泥（平南）有限公司生产的P.Ⅱ42.5R硅酸盐水泥，其矿物成分中的C3A含量不超过8%，碱含量低于0.6%，这种水泥对高强高性能混凝土的性能影响较小，混凝土拌合物和易性较好。

粗骨料选用清远贵田石场最大粒径为20mm连续级配的优质花岗岩反击破碎石，其粒形圆整、强度较好、压碎指标3.6%，含泥量0.2%，泥块含量0.1%，针片状含量2%。

细骨料主要采用清远北江优质天然河砂，含泥量0.3%，泥块含量0.2%，细度模数2.8，且级配较好，其通过0.315mm的颗粒含量大于15%以上。

外加剂使用的是佛山市华轩新材料有限公司生产的FST-6聚羧酸高性能缓凝减水剂[1]，该型号产品减水率大于25%，与水泥相容性好，经多次试配验证混凝土和易性好，无泌水和板结等现象，终凝时间一般在15h左右。

复合掺合料使用的是活性掺合料，以发挥其在混凝土中的减水效应、活性火山灰效应以及微集料填充效应，使得混凝土施工性能、强度、耐久性得到有效提升。通过采用多种掺合料组合的正交试验设计法,对C80高强高性能混凝土的最佳配合比进行大量的对比试验，最终确定复合掺合料主要由硅粉和矿渣粉等活性细掺合料组成。硅灰选用埃肯国际贸易（上海）生产的EM920D等级，比表面积(BET-N2吸附法)≥18000m2/kg，密度2200kg/m3，二氧化硅含量≥85%，为降低硅灰对混凝土拌合物粘度影响和减少混凝土收缩等，硅灰掺量不宜大于10%；矿粉选用鞍山钢铁集团公司生产的S95级矿渣粉，比表面积均在400m2/kg以上，28天活性指数平均在110%左右。以上两种活性掺合料双掺使用效果较好，完全能够满足C80高强高性能混凝土的应用要求。

配合比设计首先应保证结构设计强度要求，配制强度应不低于混凝土强度等级的1.15倍，水胶比控制在0.24～0.28范围内，水泥用量不宜大于500kg/m3,胶凝材料总量不宜大于600kg/m3。并充分考虑施工工艺要求的拌合物工作性能、施工运输、环境温度和耐久性等因素。

高强混凝土配制强度应按《高强混凝土应用技术规程》〔JGJ/T281-2012〕的要求确定：

＝1.15×80＝92.0MPa

式中：——混凝土配制强度（MPa）；

——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

C80高强高性能混凝土试配配合比的选定

以水胶比控制在0.24～0.28范围内的原则，砂率在35%～42%之间等变量使用正交法进行多种原材料组合试验，根据试配强度试验结果，最终选定以下三个配合比（见表1）绘制强度和胶水比的线性关系图（见图2），并通过插值法确定最终配合比。

表1C80高强高性能混凝土试配配合比及强度

图2C80高强高性能混凝土试配强度与胶水比线性关系图

跟据试配结果使用插值法确定混凝土配合比

W/B=0.26+［（0.28-0.26）/（93.2-86.3）］×（93.2-92）＝0.26

故取值0.26，经过验证最后确定序号２对应配合比为所选配合比。

生产质量管理：

C80高强高性能混凝土质量受生产、运输、浇筑、养护等因素影响较大，在实际生产质量控制过程中，还需要进行综合性的管理。

采用搅拌性能良好的珠海仕高玛MAO4500双卧轴强制式搅拌机，搅拌机工艺如下：先投砂，再将粉料（水泥、矿渣粉、硅粉等）投进搅拌机干拌5～6秒，再将外加剂和水投进搅拌机湿拌20秒，干拌和湿拌的时间不低于30秒。然后再投碎石，从全部投料结束到开仓门卸料，搅拌时间不得低于120秒。为确保每盘混凝土搅拌性能良好，规定单盘搅拌混凝土数量为3.5立方米，严格限制最大单盘生产量不得高于原设计搅拌方量的80%。

调整配料系统参数，生产C80混凝土时的系统参数按下图（见表3）中“C80混凝土参数”进行调整。

表3搅拌工艺技术参数要求

安排机修人员检验计量系统，确保混凝土原材料计量允许偏差不应大于规定的范围（见表4），并保证每次生产C80混凝土时检查不得少于一次。

表4混凝土原材料的计量允许偏差（按质量计，%）

安排材料员提前组织材料入库，并做好特殊材料的分仓工作，3#地仓和1#地仓存放10mm～20mm反击石和C80专用砂，生产线机楼顶2#石仓和4#砂仓，分别用于存储生产C80混凝土专用的反击石和专用砂，4#粉料仓储存硅粉、3#外加剂罐储存FST-6聚羧酸高性能缓凝减水剂，以上材料只能用于生产C80混凝土，普通混凝土不得使用。

安排配料员打开搅拌机排料闸门开动搅拌机将搅拌机内积水清排干净，检查C80专用砂和反击石是否上满仓，检查生产使用志美CB4500操作系统界面上的仓号和名称是否有C80专用砂石、S95级矿渣粉、硅粉、FST-6聚羧酸高性能缓凝减水剂，确认仓号与材料是否相符合。

安排试验员对砂、石含水率进行检验，并将检验数据在生产电脑中输入数值。注意核对C80生产配方，注意检查配方物料名称是否对应生产系统的仓号名称，配合比核对工作完成后上报试验室主任复核。

要求做好首盘开盘鉴定工作，跟据混凝土的情况做出首盘鉴定后才能连续生产混凝土。每车装载完毕后，对该车取样检验工作性能，确保拌合物应具备不泌水、不离析、高稳定等特征，具有很强的保塑性和较好的流动度。出机坍落度应控制在260±10mm，扩展度控制在600±30mm，且倒筒流速时间尽量控制在10S以内，并保持两个小时内的坍落度损失不应大于20mm。

要求质检员时时监控砂、石含水变化情况，每连续生产四个小时应检测一次砂、石含水，配料员与试验室质检班长紧密配合，根据混凝土状态变化及时动态调整砂、石含水率。

要求搅拌车司机装料前必须反转倒清筒体内的积水、积浆，实际装载方量严格控制在最大装载量的80%以内，运输过程和卸料时不得往搅拌车内加水，卸料结束后必须及时清洗搅拌车。搅拌车在运输过程中，应保证搅拌罐按一定的速度旋转，给混凝土泵喂料前应使搅拌罐高速旋转30s以上再卸料。

供应进程中，调度应随时掌握车辆供应情况，合理调配混凝土车辆，避免混凝土车辆在工地等候卸料时间过长。C80混凝土从出机到工地卸料结束，应严格控制在三个小时之内，最长不超过四个小时。

泵送时应采用固定高压泵和高压泵管，泵机压力宜控制在15MPa～20MPa之间。混凝土泵送时速度不宜过快。泵机宜连续泵送混凝土，不宜空泵时间过长，避免混凝土在泵管停留时间过长而造成塞管。遇到下雨天时，必须采取覆盖遮挡等措施。

三、C80高强高性能混凝土的应用优势

混凝土强度等级可以从C30提升至C80，其受压构件混凝土用量较少，大约可以节约10%-20%的混凝土用量。相对来说，C80高强高性能混凝土的成本要比普通的混凝土成本更高，但由于截面少，且结构的自重较轻，能够有效提高自重荷载力，确保建筑物的稳定性。另外，由于梁柱截面较小，使得建筑物的美观性得到大大提升，并增加了建筑物使用面积。同时，C80高强高性能混凝土密实性能较好，且具有良好的抗冻性、抗渗性，具有诸多应用优势。高强混凝土除了能够用于高层、大跨度等工程的施工，还可以用于海洋工程、港口工程的施工，其抗侵蚀能力、抗冲刷能力明显要优于普通的混凝土，使得工程寿命周期得到大大延伸[4]。另外，C80高强混凝土的变形较小，使得构件刚度有所保障，能够避免建筑物出现较大变形，确保了建筑物的使用性能。

四、C80高强高性能混凝土的施工质量控制分析

高强高性能混凝土在施工过程中，需要加强各环节的施工质量管理，以确保施工的顺利进行。施工前施工单位应根据C80高强高性能混凝土的性能特点，按照《混凝土结构工程施工和验收规范》〔GB50204-2015〕的规定，制定混凝土专项施工方案，并对相关人员进行充分的技术交底。

高强高性能混凝土浇筑时应一次连续、分层浇筑，上层混凝土应在下层混凝土初凝之前浇筑完毕。每层浇筑厚度不宜大于500mm，入模的自由倾落高度不宜超过3m，在不出现分层离析的情况下，最大落料高度应控制在6m以内。

因核心筒剪力墙部位因布筋较密，采用φ50mm和φ30mm两种型号的振捣棒交叉作业，按分层浇筑厚度分别进行振捣，振动捧的前端应插入前一层混凝土中，插入深度不应小于50mm。振捣应能使模板内各个部位混凝土密实、均匀，不应漏振、欠振或过振。

由于C80高强高性能混凝土由于水胶比较小，混凝土是否能够做到保湿养护，直接关系到混凝土强度是否能够正常发展，防止混凝土产生裂缝等不利因素影响结构耐久性等，因此高强砼表面保湿养护非常重要。对早期浇筑的混凝土在接近终凝时就必须立即开始保湿养护，宜采用喷雾方式养护，喷雾次数应保持混凝土处于湿润状态，雾化水的温度尽量与混凝土表面温度相适应。对于侧模混凝土必须带模养护，在墙体上面覆盖麻袋专人保湿养护不少于7天，确保混凝土内外温差以不大于30℃为宜，温差过大容易导致表面产生温度裂缝。

拆模时间应控制在砼内部温度与外部大气温度接近时为宜，拆模后立即采取喷洒养护液等措施。正确的养护和拆模对防止高强高性能砼表面产生裂缝，保持高强砼的耐久性能和强度正常发展有重要意义。

五、结束语

当前，随着建筑工程技术的不断革新，现代建筑物逐渐向着高层化、轻量化、地下化发展，使得建筑工程的工程质量、施工要求不断提升，并对混凝土的稳定性、牢固性、耐久性等提出了更高的要求。在这种环境下，高强高性能混凝土得到了较快的发展。相对来讲，C80高强高性能混凝土有着诸多的运用优势，尤其是其密实性、抗冻性、抗渗性良好，且梁柱截面较小，可以大大提高建筑面积。然而，由于其黏性较强，且浆量大，流动速度慢，因此在施工过程中，其振动时间要比普通的混凝土更长，且不易充盈模腔。所以，在施工过程中，要进行多种施工技术的有效应用，以及加强现场施工质量控制管理等，确保高强高性能混凝土整体施工质量满足结构要求。

【参考文献】

[1]张全贵,杨建宁,周金金等.C80高强高性能混凝土在石家庄地区的应用[J].商品混凝土,2016,06(11):64-66.

[2]蒋韶鑫,孙芳荣,白蓉,王成洋.C80高性能混凝土配合比设计与应用[J].建筑技术,2016,47(01):25-27.

[3]高瑞军.高强高性能混凝土:让千米煤炭深井披上“钢筋铁骨”[J].中国建材科技,2016,07(05):3-4.

[4]赵晓芳.关于高强混凝土的施工技术措施[J].中国建材科技,2015,06(02):175-176,187.

[5]石景锋.高性能混凝土的施工质量控制及应用探析[J].公路交通科技(应用技术版),2014,13(05):250-252.

[6]李彦昌，王海波，杨荣俊《预拌混凝土质量控制》－北京：化学工业出版社，2016.4