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第五章 高强及高性能混凝土施工 主讲人：李惠强 混凝土是当今建设工程中使用最广泛、最大宗 的工程材料。现代混凝土科学技术致力于提高和改 善混凝土的性能，即致力于发展高性能混凝土。混 凝土的高性能主要包括两个方面的内涵，首先是新 拌混凝土的施工性能，其次是硬化混凝土的使用性 能。一般高性能混凝土应具备如下特征： （1）高性能混凝土拌合物应具有良好的流变性能， 不泌水，不离析，甚至可自流密实，不需振捣即可 保证混凝土施工浇筑质量； （2 ）高性能混凝土在硬化过程中体积稳定，水化热 低，温升小，冷却后温度收缩小，干燥收缩小； （3 ）高性能混凝土硬化后，结构密实，孔隙率低， 强度高，并且不易产生裂缝，具有优异的抗渗、抗 冻及耐久性能； （4 ）高性能混凝土配比中，水胶比宜控制在0.25～ 0.38左右，并应尽可能多使用粉煤灰、超细矿物掺 和料。不仅可改善混凝土性能，而且利用了工业废 料，减少了生产水泥的能源消耗和CO2排放量，有 利于改善全球生态环境。 本章将主要介绍高强混凝土及免振自密实混凝 土施工有关技术问题。 5.1 高强混凝土概述 5.1.1 高强混凝土的应用 用常规水泥和砂石原材料配制的现代高强混凝 土技术是在高效减水剂发明之后从70年代开始发展 起来的，它克服了过去配制高强混凝土只能是干硬 性混凝土不能工业化预拌生产和泵送施工的根本缺 陷。在拌料的工作度和混凝土的强度、体积稳定性 与抗渗能力等方面具有综合的优良性能，因而又被 称为高性能混凝土，并被看作是将对土建工程的发 展起到重要推动作用的新一代建筑结构材料。 现代高强混凝土的应用已遍及桥梁工程、房建 工程、港口海洋工程、地下工程等各个土建工程领 域。现在有的发达国家的施工现场已能获得强度为 80～100MPa的商品高强混凝土，更高强度的混凝 土也能供应。我国对高强混凝土的研究始于70年 代，80年代后期已开始应用到工程中，现在建设部 已将C50～C80的混凝土列入今后重点推广的新技 术项目。 高强混凝土在房屋建筑和一般构筑物中的应用场合主 要有： ①高层建筑。高层建筑中采用高强混凝土可以大 幅度缩小底层钢筋混凝土柱子的截面尺寸，扩大柱网 间距，增大建筑使用面积。上下柱子采用不同强度等 级混凝土，有利于统一柱子尺寸和模板规格，方便施 工，并可利用高强混凝土的早强特点加快施工进度。 高强混凝土还因徐变小、弹性模量高，可以减少柱子 的压缩量和增加结构刚度，这对超高层建筑来说也是 非常重要的。 ②大跨屋盖。大跨屋盖的自重要占到全部设计荷载中 的绝大部分，所以采用高强混凝土空间结构或预应力 结构就变得十分有利，可以显著降低结构的重量。 ③处于侵蚀环境下的建筑物或构筑物。高强混凝土有 较强的抵抗化学物质腐蚀的能力和耐磨能力，耐久性 优良，所以贮存某些化学物品(如亚硝酸类肥料，有腐 蚀性)的筒仓或贮罐，周围大气中含有较多盐份的工程 建筑物，以及直接受到侵蚀性物质作用或机械磨损的 厂房、车库、厩房等地面构件均宜用高强混凝土。 国外还有利用高强混凝土的坚固性来建造地下保 险库，以及利用高强混凝土的气密性来建造核反应 堆预应力混凝土安全壳的工程实例。至于将高强混 凝土用于预制构件的生产那就更为普及了。 ④利用混凝土早强来加快施工进度，许多工程尤其 是预应力工程结构往往着眼于早强，而高强混凝土 正具有早强的特点。 5.1.2 混凝土获得高强的途径 混凝土是多组分的集合料水化胶凝硬化后形成的 固体材料，其高强的获得涉及到胶结材料本身的强度 提高，骨料本身的高强，以及胶结料与骨料界面强度 等，详见图5-1 。 据国外资料报道，现在工业生产已能提供圆柱强 度133MPa的商品混凝土。试验室条件下可获得近 400MPa 的超高强混凝土。当采用加压加热的特殊方 法，例如当混凝土硬化于345MPa和150℃的条件下 曾制成强度达460MPa 的超高强混凝土。 图5-1 提高混凝土强度的途径 有研究指出，采用常规的材料和工艺制造高强混 凝土，抗压强度一般只能达到90MPa，超过90MPa 一般必须采用特殊的材料和工艺。 目前工程上获得高强混凝土主要是通过加高效 减水剂降低水灰比、添加外掺剂如粉煤灰、沸石岩 粉、硅粉及减小骨料粒径来实现的。 5.1.3 高强