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摘要：高强度混凝土强度等级高，密实性能好，一般运用于高层建筑、大跨度桥梁等结构中，已被列为建设事业“十一五”重点推广技术领域重点推广项目之一，如果混凝土的配合比设计不合理，会影响到混凝土的强度，缩短混凝土构件的使用寿命。本文论述了高强混凝土的优点及高强度混凝土施工工艺应注意的一些要点。
关键词：高强度混凝土，施工工艺
Abstract: high strength concrete strength level is high, close-grained performance is good, generally used in high-rise buildings, large span bridge structure, has been listed as the cause of building the "eleventh five-year plan" key popularized technology key popularized project, one of the concrete mixture ratio design if not reasonable, it will affect the strength of concrete, shorten service life of the concrete members. This paper discusses the advantages of high strength concrete and high strength concrete construction technology of some key points should be paid attention to.
Key words: high strength concrete, construction technology
中圖分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1 概述
随着科学技术的进步和社会的发展,现代建筑不断向大跨度、高层、超高层、重型建筑结构、预应力结构方向发展。混凝土强度高,可在满足结构受力和结构功能下,减少结构构件的截面尺寸,降低自重,减少用钢量,增大建筑空间。一般情况下,混凝土强度等级由C30 提高到C60 ,其结构可减轻1/ 3 ,自重可减少1/ 3 ,受压构件节约混凝土30 %～40 % ,受弯构件节约混凝土15 %～20 %。高强混凝土具强度高、耐久性好、变形小等优点。由于化学外加剂的出现和发展,使配制高强混凝土成为可能。此外,用高效减水剂配制的高强混凝土还具有坍落度大、早期强度高等优点,因而便于现场浇注混凝土和加快模板周转速度,其应用越来越受到人们的重视。
高强混凝土在工程中的应用虽只有30 多年,但发展较快,我国北京、上海等地对高强混凝土的应用较多,技术也比较成熟,深圳市作为改革开放的经济特区,近年来高强混凝土得到了迅速发展,如贤成大厦使用了C60 混凝土,赛格广场使用了C80 混凝土。除节省材料费用外，与钢结构相比，加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点。
2 高强混凝土的优点
高强混凝土的概念，并没有一个确切的定义，在不同的历史发展阶段，高强混凝土的涵义是不同的。由于各国之间的混凝土技术发展不平衡，其高强混凝土的定义也不尽相同；即使在同一个国家，因各个地区的高强混凝土发展程度不同，其定义也随之改变。在我国以前高强混凝土一般是指强度等级在C45级以上的混凝土，但随着科学技术的进步，当今高强混凝土是指强度等级在C60级以上的混凝土。高强混凝土，顾名思义，其主要的优点就是强度高。除此之外，高强混凝土还具有耐久性好，致密性好等优点，下面就高强混凝土的优点进行详细地介绍：
2.1 高强混凝土的抗压强度高，目前，我国规范上给的混凝土强度等级达到了C80，而实际上可达C100 甚至更高，而活性粉末混凝土的强度等级可达C200。由于高强混凝土抗压强度高，可增加构件的承载力，在使构件达到相同承载力的时候，可减小构件的截面尺寸。例如，1000mm×1000mm 的C30 混凝土柱的抗压强度设计值约为，14300kN，而相同承载力的C80混凝土柱，其截面尺寸仅为631mm×631mm。因此在实际工程中使用高强混凝土柱就可大大减小柱子的截面尺寸，增大房屋的使用面积，并且节约成本，节约材料。
2.2 使用高强混凝土意味着减小结构的自重，当结构自重占的比例较大时，应用高强混凝土就有着特殊的意义，并且大大减轻了地基基础的荷载。
2.3 使用高强混凝土对地下工程来说，就意味着减小结构构件的截面尺寸，意味着减小土方的开挖量，地下部分的费用通常占整个建筑的大部分，这大大节约了成本。
2.4 高强混凝土具有结硬快，早期强度大的特点，这可缩短工期，缩短工期意味着减少工人的工资，提高模板等的使用效率，提前使建筑交付使用，这也间接地节约了成本。
2.5 高强混凝土致密、坚硬，这使得高强混凝土结构的耐久性好，抗渗性好。这使得高强混凝土结构的应用范围更加广阔，它可在遭受海水侵蚀的环境中使用，可在受高速流体冲刷得环境中使用，可在遭受酸碱盐的环境中使用，可在遭碰撞损害的工程中使用。对于地下建筑，由于地下的环境比较恶劣，且地下工程多为基础工程，因此高强混体土更能发挥其优势。
3 高强混凝土在工程中的应用
20 世纪90 年代以后，高层建筑、超高层建筑如雨后春笋般在各大城市中出现。大部高层及超高层建筑都是使用了高强混凝土。例如，竣工于1990 年的美国芝加哥311 瓦克大厦，使用了C85 的高强混凝土；马来西亚双塔大厦在1997 顺利建成，是新吉隆坡的象征，共有88层，C80 高强混凝土被应用在该著名的建筑中；上海金茂大厦位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，工程占地面积2.3 万m2，地下三层、地上八十八层，建筑面积约29 万平方米，金茂大厦建筑总高度为420.5m，为目前已建工程的国内第一、亚洲第二、世界第三高度。工程结构设计独特，并获世界结构工程协会颁发的国际建筑结构设计最高奖。
4 高强混凝土的关键技术
高强混凝土通常包括以下几个关键技术以前高强混凝土一般是指强度等级在C45 级以上的混凝土。随着科学技术的发展, 高强混凝土是指强度等级在C60 级以上的混凝土。现代高强混凝土在施工中要解决下列技术问题:
4.1 低水灰比, 大坍落度
高强混凝土一般要求低水灰比, 这种低水灰比的混凝土早在60 年代末, 我国就有过研究与应用, 但由于混凝土在低水灰比的情况下, 坍落度很小, 甚至没有坍落度, 其成型和捣实都很困难, 无法在现浇混凝土施工中应用。
4.2 坍落度损失问题
现代城市混凝土施工, 一般采用预搅或商品混凝土。施工工地往往与搅拌站相距很远, 要把混凝土从搅拌站运到工地需用较长的时间。混凝土在运输的过程中, 其坍落度随时间的增加而减小, 这对高强混凝土来说无疑又增加了难度。
4.3 混凝土可泵性问题
泵送混凝土几乎是高层建筑施工的唯一方法。所以高强和泵送几乎是不可分割的。所以对高强混凝土要解决混凝土可泵送的要求。
4.4 高性能的混凝土外加剂
要解决上述一系列技术难题, 关键是研制一种高性能的外加剂。
( 1) 对原材料的选择
配置C60 级高强混凝土, 不需要用特殊的材料, 但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选, 它们除了要有比较好的性能指标外, 还必须质量稳定, 即在施工期内主要性能不能有太大的变化。
( 2) 工时的质量控制和管理
一般来说, 在试验室配置符合要求的高强混凝土相对比较容易, 但是要在整个施工过程中, 混凝土都要稳定在要求的质量水平功能上就比较困难了。一些在普通情况下不太敏感的因素, 在低水灰比的情况下会变得相当敏感, 而对高强混凝土, 设计时所留的强度富余度又不可能太大, 可供调节的余量较小, 这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化, 并且要根据这些变化随时调整配合比和各種工艺参数。对于高强混凝土, 一般检测技术如回弹、超声等在强度大于50MPA 后已不能采用。唯一能进行检测的钻心取样法来检验高强混凝土也有一定的困难( 主要是研究资料较少和标准不完善) 。这说明加强现场施工质量控制和管理的必要性。
( 3) 超细活性掺合料的应用
对于强度等级为C80 或更高的混凝土需要采取一些特殊的技术措施- 掺入超细活性掺合料。混凝土强度达到一定极限后就不可能再增加了, 因为混凝土强度在水化时不可避免地会在其内部形成一些细微的毛细孔。如果要使其强度进一步提高, 就必须采取措施把这些孔隙填满, 进一步增加混凝土的密实性。最常用的方法是用极细( 微米级) 的活性颗粒掺入混凝土, 使它们在水浆中的细微孔隙中水化, 减少和填充混凝土中的毛细孔, 达到增密和增强的作用。但是这些极细的颗粒需水量很大, 就需要大量高效减水剂加以塑化, 否则难以施工。再者, 超细活性颗粒在混凝土搅拌时, 到处飞扬, 很难加入混凝土中, 故必须对超细活性颗粒进行增密处理后才能使用。
5 结语
高强混凝土质量管理与施工，与普通混凝土存在一些差异，应引起足够的重视。对于高强混凝土性能的控制是一个综合性的问题，需经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今对混凝土性能研究的不断深入、材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信高强混凝土施工问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）［S］. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2] 张应立.《现代混凝土配合比设计手册》［M］. 北京：人民交通出版社，2002. [3] 梁兴文，王社良，李晓文等. 混凝土结构设计原理[M].北京：科学出版社，2003，
[4] 袁荣涛. 混凝土质量管理[M]. 北京:水利电力出版社，1988.
[5] 吴中伟等. 高性能混凝土[M]. 北京:中国铁道出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高强度混凝土，施工工艺
Abstract: high strength concrete strength level is high, close-grained performance is good, generally used in high-rise buildings, large span bridge structure, has been listed as the cause of building the "eleventh five-year plan" key popularized technology key popularized project, one of the concrete mixture ratio design if not reasonable, it will affect the strength of concrete, shorten service life of the concrete members. This paper discusses the advantages of high strength concrete and high strength concrete construction technology of some key points should be paid attention to.
Key words: high strength concrete, construction technology
中圖分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1 概述
随着科学技术的进步和社会的发展,现代建筑不断向大跨度、高层、超高层、重型建筑结构、预应力结构方向发展。混凝土强度高,可在满足结构受力和结构功能下,减少结构构件的截面尺寸,降低自重,减少用钢量,增大建筑空间。一般情况下,混凝土强度等级由C30 提高到C60 ,其结构可减轻1/ 3 ,自重可减少1/ 3 ,受压构件节约混凝土30 %～40 % ,受弯构件节约混凝土15 %～20 %。高强混凝土具强度高、耐久性好、变形小等优点。由于化学外加剂的出现和发展,使配制高强混凝土成为可能。此外,用高效减水剂配制的高强混凝土还具有坍落度大、早期强度高等优点,因而便于现场浇注混凝土和加快模板周转速度,其应用越来越受到人们的重视。
高强混凝土在工程中的应用虽只有30 多年,但发展较快,我国北京、上海等地对高强混凝土的应用较多,技术也比较成熟,深圳市作为改革开放的经济特区,近年来高强混凝土得到了迅速发展,如贤成大厦使用了C60 混凝土,赛格广场使用了C80 混凝土。除节省材料费用外，与钢结构相比，加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点。
2 高强混凝土的优点
高强混凝土的概念，并没有一个确切的定义，在不同的历史发展阶段，高强混凝土的涵义是不同的。由于各国之间的混凝土技术发展不平衡，其高强混凝土的定义也不尽相同；即使在同一个国家，因各个地区的高强混凝土发展程度不同，其定义也随之改变。在我国以前高强混凝土一般是指强度等级在C45级以上的混凝土，但随着科学技术的进步，当今高强混凝土是指强度等级在C60级以上的混凝土。高强混凝土，顾名思义，其主要的优点就是强度高。除此之外，高强混凝土还具有耐久性好，致密性好等优点，下面就高强混凝土的优点进行详细地介绍：
2.1 高强混凝土的抗压强度高，目前，我国规范上给的混凝土强度等级达到了C80，而实际上可达C100 甚至更高，而活性粉末混凝土的强度等级可达C200。由于高强混凝土抗压强度高，可增加构件的承载力，在使构件达到相同承载力的时候，可减小构件的截面尺寸。例如，1000mm×1000mm 的C30 混凝土柱的抗压强度设计值约为，14300kN，而相同承载力的C80混凝土柱，其截面尺寸仅为631mm×631mm。因此在实际工程中使用高强混凝土柱就可大大减小柱子的截面尺寸，增大房屋的使用面积，并且节约成本，节约材料。
2.2 使用高强混凝土意味着减小结构的自重，当结构自重占的比例较大时，应用高强混凝土就有着特殊的意义，并且大大减轻了地基基础的荷载。
2.3 使用高强混凝土对地下工程来说，就意味着减小结构构件的截面尺寸，意味着减小土方的开挖量，地下部分的费用通常占整个建筑的大部分，这大大节约了成本。
2.4 高强混凝土具有结硬快，早期强度大的特点，这可缩短工期，缩短工期意味着减少工人的工资，提高模板等的使用效率，提前使建筑交付使用，这也间接地节约了成本。
2.5 高强混凝土致密、坚硬，这使得高强混凝土结构的耐久性好，抗渗性好。这使得高强混凝土结构的应用范围更加广阔，它可在遭受海水侵蚀的环境中使用，可在受高速流体冲刷得环境中使用，可在遭受酸碱盐的环境中使用，可在遭碰撞损害的工程中使用。对于地下建筑，由于地下的环境比较恶劣，且地下工程多为基础工程，因此高强混体土更能发挥其优势。
3 高强混凝土在工程中的应用
20 世纪90 年代以后，高层建筑、超高层建筑如雨后春笋般在各大城市中出现。大部高层及超高层建筑都是使用了高强混凝土。例如，竣工于1990 年的美国芝加哥311 瓦克大厦，使用了C85 的高强混凝土；马来西亚双塔大厦在1997 顺利建成，是新吉隆坡的象征，共有88层，C80 高强混凝土被应用在该著名的建筑中；上海金茂大厦位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，工程占地面积2.3 万m2，地下三层、地上八十八层，建筑面积约29 万平方米，金茂大厦建筑总高度为420.5m，为目前已建工程的国内第一、亚洲第二、世界第三高度。工程结构设计独特，并获世界结构工程协会颁发的国际建筑结构设计最高奖。
4 高强混凝土的关键技术
高强混凝土通常包括以下几个关键技术以前高强混凝土一般是指强度等级在C45 级以上的混凝土。随着科学技术的发展, 高强混凝土是指强度等级在C60 级以上的混凝土。现代高强混凝土在施工中要解决下列技术问题:
4.1 低水灰比, 大坍落度
高强混凝土一般要求低水灰比, 这种低水灰比的混凝土早在60 年代末, 我国就有过研究与应用, 但由于混凝土在低水灰比的情况下, 坍落度很小, 甚至没有坍落度, 其成型和捣实都很困难, 无法在现浇混凝土施工中应用。
4.2 坍落度损失问题
现代城市混凝土施工, 一般采用预搅或商品混凝土。施工工地往往与搅拌站相距很远, 要把混凝土从搅拌站运到工地需用较长的时间。混凝土在运输的过程中, 其坍落度随时间的增加而减小, 这对高强混凝土来说无疑又增加了难度。
4.3 混凝土可泵性问题
泵送混凝土几乎是高层建筑施工的唯一方法。所以高强和泵送几乎是不可分割的。所以对高强混凝土要解决混凝土可泵送的要求。
4.4 高性能的混凝土外加剂
要解决上述一系列技术难题, 关键是研制一种高性能的外加剂。
( 1) 对原材料的选择
配置C60 级高强混凝土, 不需要用特殊的材料, 但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选, 它们除了要有比较好的性能指标外, 还必须质量稳定, 即在施工期内主要性能不能有太大的变化。
( 2) 工时的质量控制和管理
一般来说, 在试验室配置符合要求的高强混凝土相对比较容易, 但是要在整个施工过程中, 混凝土都要稳定在要求的质量水平功能上就比较困难了。一些在普通情况下不太敏感的因素, 在低水灰比的情况下会变得相当敏感, 而对高强混凝土, 设计时所留的强度富余度又不可能太大, 可供调节的余量较小, 这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化, 并且要根据这些变化随时调整配合比和各種工艺参数。对于高强混凝土, 一般检测技术如回弹、超声等在强度大于50MPA 后已不能采用。唯一能进行检测的钻心取样法来检验高强混凝土也有一定的困难( 主要是研究资料较少和标准不完善) 。这说明加强现场施工质量控制和管理的必要性。
( 3) 超细活性掺合料的应用
对于强度等级为C80 或更高的混凝土需要采取一些特殊的技术措施- 掺入超细活性掺合料。混凝土强度达到一定极限后就不可能再增加了, 因为混凝土强度在水化时不可避免地会在其内部形成一些细微的毛细孔。如果要使其强度进一步提高, 就必须采取措施把这些孔隙填满, 进一步增加混凝土的密实性。最常用的方法是用极细( 微米级) 的活性颗粒掺入混凝土, 使它们在水浆中的细微孔隙中水化, 减少和填充混凝土中的毛细孔, 达到增密和增强的作用。但是这些极细的颗粒需水量很大, 就需要大量高效减水剂加以塑化, 否则难以施工。再者, 超细活性颗粒在混凝土搅拌时, 到处飞扬, 很难加入混凝土中, 故必须对超细活性颗粒进行增密处理后才能使用。
5 结语
高强混凝土质量管理与施工，与普通混凝土存在一些差异，应引起足够的重视。对于高强混凝土性能的控制是一个综合性的问题，需经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合。随着当今对混凝土性能研究的不断深入、材料科学的不断发展和建筑技术水平的不断提高，相信高强混凝土施工问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）［S］. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2] 张应立.《现代混凝土配合比设计手册》［M］. 北京：人民交通出版社，2002. [3] 梁兴文，王社良，李晓文等. 混凝土结构设计原理[M].北京：科学出版社，2003，
[4] 袁荣涛. 混凝土质量管理[M]. 北京:水利电力出版社，1988.
[5] 吴中伟等. 高性能混凝土[M]. 北京:中国铁道出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。