高强混凝土施工技术研究
关键词：高强混凝土；泵送工艺；施工技术
0. 引言
目前对高强混凝土的界定是指混凝土抗压强度等级C50以上的混凝土，其主要通过添加外加剂以及掺合料，使新拌混凝土在水泥硬化后具有较高强度。由于高强混凝土具有普通混凝土所没有的特殊优势，使其在众多工程中得到应用，尤其是高层和超高层建筑，应用更为广泛，可预测的是高强混凝土将成为以后混凝土应用的一个重要发展方向。尽管如此，高强混凝土的施工并不与普通混凝土的施工技术相同，它具有其独特的一面，若施工技术措施不当，都会导致高强混凝土未达到预期的强度。因此，高强混凝土的施工技术研究对于高强混凝土的应用起着至关重要，本文基于这点出发，着重讨论高强混凝土配合比等施工技术，并通过工程实例加以剖析，提出关于高强混凝土施工的注意事项与要求，以供同类施工提供参考。
1. 高强砼的独特优势
与普通混凝土相比，高强混凝土具有其独特的优势，以使其在高层和超高层中逐渐广泛应用。其主要有以下几方面的优势：
（1）高强度。强度高时高强混凝土本质优势，其强度高归根到底是得意于外加剂、掺合料以及高效减水剂在高强混凝土中的应用。可以说，若高效减水剂未出现，真正的高强混凝土也未真正得到实现。
（2）密度大、变形小。高强砼的强度高从另外角度也反映了其内部密度是异常大，特别有利于在高层结构中的应用。
（3）耐久性、抗冻性能好。高强混凝土的耐久性能好也是一个重要的优势，其耐久性比普通混凝土要高得多，使用高强混凝土建造的结构比用普通混凝土建造的要约长2倍左右。所以，其可用于应用于年限要求较长的建筑中。另一方面，用其所建造的建筑可在恶劣的环境中保存较久，使用寿命长。
（4）高强混凝土的强度高促使结构构件的界面尺寸大大减小，因此结构自重得到有效的降低，而结构刚度不但未减小反而提高，这就是其在高强建筑中得到广泛应用的另一原因。
2. 高强砼的原材料要求
高强混凝土具有普通混凝土无法比拟的优势，但要配置高强混凝土的要求较高，对高强混凝土的原材料、外掺剂以及掺合料等均有较严格的要求，高强混凝土的试配、泵送、浇筑以及养护等因素都会对其质量造成不同程度的影响，施工时也需配有合理的质量管理水平。要配置高强的混凝土，原材料的选取是很关键，对水泥、高效减水剂等原材料都必须严格符合高强混凝土的技术规定。
2.1高效减水剂
高强混凝土的配置首要就是低水灰比，这样才能达到高强度的目的，但由于水灰比的低下，混凝土的流动性和塌落度根本无法满足要求。因此，必须使用高效减水剂来调节，其对高强混凝土的配制相当重要，可使不改变混凝土性能前提下大幅度地减小用水量要求，在不用改变低水灰比前提下仍可有效地增加混凝土新拌合物的流动性。但使用高效减水剂时必须得当，否则难以得到预期效果。施工前先确定好是选用哪种高效减水剂，例如选用引气性还是非引气性高效减水剂，再加上减水剂种类的繁多，选用时必须针对当前工程选用。另外，选用高效减水剂的用量很关键，用量一般是水泥用量的0.8%~2.0%之间，用量过多或过小都会影响高强混凝土的配制效果。
2.2水泥
水泥是影响高强混凝土水灰比的重要参数，根据笔者的施工经验，高强混凝土配制时水泥用量适宜在450~550kg/m3之间，至于所用的水泥一般采用铝酸三钙，水泥含量适宜小于8%，其细度适中即可。若配制配制混凝土抗压强度等级C60以上的高强混凝土，则至少选用42.5号或更高标号的硅酸盐水泥。
2.3骨料
一般情况下，混凝土强度随骨料强度的增加而增加。另外，骨料含量决定新拌混凝土是否离析的一个主要参数，而骨料粒径的大小、含泥量、颗粒级配等又影响着高强混凝土的流动性及强度。因此在配制高强混凝土时，应严格要求选取骨料，对于骨料的用量，骨料的大小都不会忽视。目前，配制高强混凝土时应选用高强度的骨料，以工程经验来说，选用的骨料多为抗压强度120～140MPa的花岗岩碎石或者抗压强度100～120MPa的石灰岩。对于粗骨料的粒径多采用连续级配的，方便密实填充。而且选用的粒径还必须考虑到泵送问题，粒径不可超过泵管内径，适宜选用粒径小的骨料；对于细骨料则适宜选用中砂。目前，我国现行规范规定不超过31mm，实际工程中适宜选取粒径为20～25mm之间。
2.4掺合料
配制高强混凝土时也会用到掺合料，掺合料的加入一方面其本身可以填充混凝土拌合物之间的空隙，从而提高高强混凝土拌合物的密实性；另一方面，掺合物减小混凝土拌合物的用水量，有效地降低混凝土水灰比，直接有效地提高混凝土的强度和抗渗性。施工中，对于掺合物的量宜介于水泥用量的10%～30%之间，且掺合物中镁元素和二氧化硫的含量均应小于5%。
3. 高强砼的泵送
高强混凝土泵送是高强混凝土施工的重点，其难度远比普通混凝土大，因为高强混凝土一般用于高层或超高层建筑中，但高强混凝土又恰是要求低水灰比，这必然到时混凝土的流动性低，导致混凝土与泵管之间的摩阻力大，不利于高层甚至超高层的泵送。因此，高强混凝土的泵送与自身的高强度就成为了一对矛盾关系。上述所提到的原材料选取问题都会直接影响高强混凝土的泵送施工。除此之外，高强混凝土的泵送施工技术也会直接影响高强混凝土的施工。
3.1泵送管线的布置原则
（1）整个线路应尽量短，且以直线为主尽量少用弯管，若不可避免地使用弯道，也要选用曲率半径较大的弯管；泵送管的布置应以便于清洗、拆装和更换为原则。
（2）泵送混凝土时若外界气温高时，应用湿草袋覆盖高强混凝土泵送管并经常洒水降温，以防止阳光直接照射泵送管，导致高强混凝土的水分蒸发，使泵送高强混凝土的难度增大。泵送时若外界气温过低时，应用毛毡包裹泵送管道以保温混凝土避免受冻。
3.2泵送的其他施工技术
（1）在泵送高强混凝土前，应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁，以防止泵送管道堵塞，再泵送与欲泵送混凝土相同配合比的水泥砂浆润滑泵送管道内壁。
（2）开始泵送混凝土时，泵送速度应均匀且以慢速为主，不宜过快；待观察高强混凝土泵各系统压力和工作情况正常运转后，再以正常泵送速度进行。
（3）由于高强混凝土强度比较早强，因此为了避免出现施工缝，泵送混凝土过程应连续，不宜中途中断泵送混凝土，必要时采取放慢泵送速度方式来保证泵送的连续性。若不得已中断泵送，则中断时间也不得超过混凝土搅拌至浇注完毕所允许的时间。
4. 高强砼的浇注和养护
根据工程经验，高强混凝土的应先浇筑墙柱、后浇注梁板。浇注时采用短插密振的方法逐层振捣，同时要求混凝土振捣密实，内部空气须全部排除，以避免混凝土内部的再次收缩，达到混凝土的密实性，从而提高混凝土强度的目的。不同的部位浇注时采取不同的浇注方式，例如对于浇注楼板面的高强混凝土时，为了防止楼板面混凝土表面出现脱水龟裂现象，应在混凝土初凝后、终凝前用铁抹子反复拍实搓平楼板面。另外，浇捣过程中应注意泵压的变化，较高的泵压会造成混凝土塌落度损失较大，导致钢筋密集处的混凝土密实性得不到保证。在浇捣过程中为了防止混凝土出现离析，混凝土的自由下落高度不应超过6米。施工中对于高层的墙柱的混凝土自由下落高度可能大于6米，因此浇注高层的墙柱时可设置串筒或分次浇注。如笔者曾经有个工程，浇注首层墙柱高度有8米，超过6米，在施工中以4米为一段分两段进行浇注。
混凝土强度与水化速度和环境湿、温度紧密相关，而混凝土养护又与水化速度等相关，因此养护是高强混凝土施工工艺的重要环节，对于高强混凝土强度的增大或减小相关。另外，高强混凝土不应使用钢模板，因为钢模版极易传热容易导致模板内部混凝土的收缩，引气裂缝的出现，尤其高强混凝土自身水泥用量大，水化热远比普通混凝土高，更容易产生收缩裂缝。在工程中对于柱混凝土的养护尤为重视，等达到设计强度后，立即用塑料薄膜包裹，同时包裹麻袋保温，以避免混凝土内部水分的不均匀蒸发，引气裂缝出现。工程中，对于墙梁板的养护采用浇水方式，实践表明这种方式对墙梁板的养护所得到的效果很好，混凝土表面均无裂缝出现。
5. 结语与展望
本文详细探讨了高强混凝土的施工工艺，根据笔者的工程经验，对各个施工工艺提出相应的施工技术以确保高强混凝土的施工质量。尽管高强混凝土逐渐被广泛应用，但其应用还受到一些因素的影响，如施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较容易，但在整个施工过程中，都要求混凝土稳定在一定质量上就比较困难。一些在普通情况下不太敏感的因素，在高强混凝土的低水灰比情况下就显得相当敏感，因此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种工艺参数。这些反映了加强高强混凝土现场施工质量控制和管理的必要性。
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