高效能混凝土是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土效能的基礎上採用現代混凝土技術製作的混凝土。下面由小編為大家分享高效能混凝土配製施工技術方法，歡迎大家閱讀瀏覽。
1 高效能混凝土的效能特點
耐久的混凝土必須能抵抗風化作用、化學侵蝕、磨耗和其他破壞過程，這表示高效能混凝土不僅應有高強度，而且應具有高剛度，體積變化小，實際上不透水，氯離子難以滲透，高彈性模量，收縮徐變小，熱應變小等特點。因此，高效能混凝土在組成和結構上與普通混凝土應有所不同，首先應具有以下結構特點[1]：
1) 孔隙率很低，而且基本上不存在大於100nm的大孔;
2) 水化物中Ca(OH)2含量減少，C-S-H和Aft含量增多;
3) 未水化顆粒多，未水化顆粒和礦物細摻料等各級中心質效應增多，中心質網路骨架得到強化;
4) 介面過渡層厚度小，並且孔隙率低，Ca(OH)2數量減少，取向程度下降，水化物結晶顆粒尺寸減少，更接近於水泥石本體水化物的分佈，因而得到加強。
其次，高效能混凝土的配製特點是低水膠比、摻加高效減水劑和礦物細摻料，故從組成和配比來看，高效能混凝土還應具有以下特點：
1)水灰比(W/C)≤0.38
按照Rüch提出的相圖[2]，當水灰比>0.38時，水泥全部水化後，水泥石中含有水泥凝膠、凝膠水、毛細水和空隙。而毛細水在混凝土中是可以擴散滲透的，也就是說，W/C>0.38時，混凝土中有毛細管存在，抗滲性降低，耐久性降低。所以配製高效能混凝土時，水灰比不應大於0.38。
2)高效減水劑是降低混凝土中水灰比的必須材料，也是高效能混凝土不可或缺的組分。為使混凝土具有良好的工作效能，高效減水劑除了具有高的減水率外，還應具有有效控制塌落度損失的功能。
3)礦物摻合料是高效能混凝土的功能組分之一，它可以填充水泥的空隙，在相同的水膠比下，能提高流動性，硬化後也能提高強度。更重要的是能改善混凝土中水泥石與集料的介面結構，使混凝土的強度、抗滲性與耐久性均得到提高。
4)對高效能混凝土有抗凍或其他要求時，應摻加引氣劑，以及其他有關的外加劑，如阻鏽劑等。
因此配製高強高效能混凝土時，應根據工程實際的耐久性、流動性與強度要求及所處的環境，確定原材料的品種與質量(如膠凝材料、外加劑、摻和料、集料及粗集料最大粒級、品種等)，選擇合理的工藝引數，確定混凝土配合比。此外，高效能混凝土的施工需要進行嚴格的質量控制。
2 高效能混凝土的組成材料
HPC和NC一樣，要應用水泥、集料和水，同時必須使用外加劑和礦物細摻料，但是由於高效能的要求，HPC對材料質量的要求更高，其組成材料的數量和比例與NC明顯不同。為了獲得高強度、大流動性的高效能混凝土，除水泥、水、集料等應選用優質原材料外，還必須採取以下技術措施：
1.摻加活性較高的礦物摻合料，如矽灰、磨細礦渣微粉、超細粉煤灰、天然沸石粉等，充分利用超細粉的填隙作用以形成細觀緊密體系，改善混凝土孔結構，提高混凝土的密實度，同時改善混凝土介面結構，提高介面粘結強度。
2.摻加優質高效減水劑，如採用緩凝高效減水劑既可保證混凝土有足夠流動性，又能有效控制混凝土的坍落度損失。
3 高效能混凝土的配合比設計
3.1高效能混凝土配製目標和影響因素
1)耐久性：如前所述，HPC配製的目標主要是耐久性，由於大多數造成混凝土劣化的物理或化學侵蝕都是有害介質通過水的浸入而發生的，所以低的滲透性是混凝土的第一道防線。影響混凝土滲透性的主要因素是拌合物的均勻性、穩定性，以及硬化混凝土的密實度、中心質網路的形成、介面結構、尺寸穩定性和所用原材料的品質等。
2)強度：由於具有減少高層建築柱和大跨度橋樑等構件的斷面、降低結構物自重、擴大使用面積等優勢，在允許減小斷面的部位，應儘量提高混凝土的強度。目前，結構設計中對混凝土的要求仍以抗壓強度為主要指標，因此混凝土配合比可見的設計依據首先也還是抗壓強度。影響強度和密實度的主要因素是水膠比和礦物摻合料的用量，同時受介面的影響，粗集料的粒徑、砂率和漿體數量也會對強度有所影響。
3)工作性：HPC的工作性很重要，是保證混凝土澆築質量的關鍵。HPC應具有高流動性、可泵性，拌合物應具有體積穩定、不離析、不泌水等特性，同時為了保證施工質量，在配料時還應考慮減少流動性損失。影響HPC拌合物工作性的主要因素有水泥漿用量(涉及水膠比、膠凝材料用量及砂率等)、集料級配、外加劑品種及其摻量等。
3.2高效能混凝土配合比法則
根據高效能混凝土的特點，在配合比設計時應遵循以下法則：
1)灰水比法則：混凝土的強度與水泥強度成正比，與灰水比成正比。灰水比一經確定，不能隨意變動。這裡的“灰”包括所有膠凝材料，也可稱為膠水比。
2)混凝土密實體積法則：可塑狀態混凝土的總體積為水、水泥(膠凝材料)、砂、石的密實體積之和。這一法則是計算混凝土配合比的基礎。
3)最小單位用水量或最小膠凝材料用量法則：在灰水比固定、原材料一定的情況下，使用滿足工作性的最小加水量(即最小的漿體量)，可得到體積穩定、經濟的混凝土。
4)最小水泥用量法則：為降低溫升，提高混凝土抵抗環境因素侵蝕的能力，在滿足混凝土早期強度要求的前提下，應儘量減少膠凝材料中的水泥用量。
3.3高效能混凝土配合比引數的選擇
高效能混凝土的配合比引數主要有水膠比、漿集比、砂率和減水劑用量。
1)水膠比：水灰比(或水膠比)不僅極大的影響混凝土的強度，同時會極大的影響混凝土的抗滲效能和耐久性，水灰比大的水泥石的毛細孔隙較大，滲透性增加，耐久性降低。《普通混凝土配合比設計技術規程》中由於對耐久性有要求，規定了最大水灰比與最小水泥用量。對於高效能混凝土，為達到低滲透性以保證混凝土的耐久性，其水灰比不宜大於0.35～0.40。有研究表明，矽酸鹽水泥水化時，結合水約佔水泥重量的22%，即在目前所用水泥和高效減水劑的條件下，採用普通的拌合、澆築和養護技術措施，最佳水灰比約為0.22。水灰比小於0.22，則水泥石達不到足夠的密實程度，因此高效能混凝土的水灰比取值範圍應為0.22～0.35。如陝西鍾佳牆採用0.236的水膠比，摻加Ⅱ級粉煤灰配製出C80的泵送達流動性混凝土[3]。
2)漿集比：水灰比確定以後，膠凝材料總量就反映了水泥漿和集料的比例，即漿集比。試驗證明，HPC中水泥漿/集料的體積比宜為35/65。即為保證混凝土具有良好的流動性，要求有較大的膠凝材料總用量，但隨膠凝材料用量的增加，混凝土的彈性模量會有所下降，混凝土的收縮也會有所增加。根據經驗，HPC的膠凝材料總量以不超過550 kg/m3為宜，並隨混凝土強度等級的下降而減少，但最少不能低於300 kg/m3。
此外由於水灰比較低，水泥用量較高時，高效能混凝土會有較高的水化熱，溫升較高，容易引起體積變形，產生溫度裂縫。因而從技術性能與經濟上考慮，需要摻加輔助膠凝材料，以減少混凝土的溫升和幹縮，提高抗化學侵蝕的能力，增加密實度，並降低成本。一般以10%～30%的輔助膠凝材料取代水泥，可以單獨摻加矽灰、礦渣、粉煤灰，也可以摻加矽灰與粉煤灰或矽灰與礦渣的混合物。
3)砂率：在水泥漿量一定的情況下，細集料對混凝土配合比的`影響比粗集料更為顯著，重量一定時，細集料的表面積比粗集料大得多，所有集料的表面都需要有膠凝材料漿體包裹，因而砂的顆粒級配以及砂率的大小均對漿體的需要量有直接的影響。高效能混凝土膠凝材料用量較大，若細集料用料較少，粗集料用量較大，則可以減少漿體用量，比較經濟，也可以獲得較高的強度，故在和易效能滿足施工要求的條件下，可以選擇較小的適宜的砂率。a認為[2]，應用適當的粗集料，水泥漿/集料的體積比為35/65的條件下，可以製造出尺寸穩定性好的高效能混凝土，在粗集料最大粒徑為12～19mm時，推薦的砂率為36%～39%。通過對國外典型工程和實驗室配合比的統計，發現對於28d抗壓強度為60～120的高效能混凝土，砂率大多在34%～44%範圍內;當強度在80～100之間時，砂率主要集中在38%～42%之間;且隨混凝土強度的增高，砂率呈減少的趨勢。如內蒙古杭美豔採用0.36的砂率，摻加650㎡/kg的超細礦渣配製出C80的高效能混凝土[4]。
4)減水劑摻量：在上述低水灰比的條件下，要拌制高施工效能的混凝土是十分困難的，必須要應用高效減水劑。高效減水劑具有較強的分散作用，其減水率可以高達30%以上，在水泥用量大或水泥顆粒相對較細時，分散作用更為顯著。高效減水劑的摻量一般以水泥質量的1.0%左右較為適宜，或者摻加0.8%～1.0%的高效減水劑和0.2%左右的木質素磺酸鈣，以適當控制混凝土的坍落度損失。當膠凝材料用量較大時，高效減水劑的摻量需要增加。
4 高效能混凝土的施工與質量控制
如果材料選擇與配合比設計正確，高效能混凝土的耐久性在很大程度上決定於施工質量是否優良，混凝土的製造和施工決定了混凝土的效能。加料順序正確，拌和徹底、均勻、運輸與搬運過程混凝土拌合物不離析、振搗密實、養護充分等均是保證高效能混凝土質量的重要因素。
高效能混凝土可以應用普通混凝土的施工裝置進行施工，但其施工質量控制應該更加嚴格，配料計量誤差要在允許的範圍之內，原材料質量變化的檢查次數要增加，混凝土的拌和要徹底均勻，應保證新拌混凝土具有良好的施工效能。HPC特別強調的一個方面就是應具有適宜的和易性以保證滿意的澆築質量，為利於澆築，HPC通常需要較大的，如10～20cm的坍落度。但由於HPC膠凝材料用量大，水灰比較小，混凝土拌合物比較粘稠，坍落度損失較快，如果坍落度損失過大將不利於混凝土的澆築、密實和均勻化，影響結構整體質量。因此，在高效能混凝土施工過程中除要求高效減水劑具有良好的控制塌落度損失效能外，還應特別注意施工組織安排，儘量減小混凝土坍落度損失。
此外，由於高強和高效能混凝土均有較高的水化溫升，根據混凝土成分和環境條件的不同大約在澆築後24～48h到達最高溫度，所以HPC施工一般不應過早拆模，同時拆模後不宜立即移走模板，應持續保護幾小時，以避免冷擊。同時，正確的抹面和水養護是獲得不透水錶面的重要步驟[5]，對於低水灰比的HPC，不僅需要保持內部水分不蒸發，還要注重從外部環境中補充水分，應進行外界潮溼養護，以保證混凝土充分水化，提高混凝土的綜合性能。
參考文獻：
[1]吳中偉，廉慧珍.高效能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999
[2]馮乃謙編著.高效能混凝土[M].北京：中國建築工業出版社，1996
[3]鍾佳牆，劉凱等.Ⅱ級粉煤灰在C80泵送大流動性混凝土中的試驗研究.第三屆全國商品混凝土大會論文集，2006
[4]杭美豔，趙根田，高春彥.用超細礦渣微粉配製C80混凝土的研究.混凝土，2007
[5]張傳倉，楊利民等.大體積混凝土測溫技術工程實踐應用.混凝土，2007，(4)
