高性能混凝土在水利施工中的应用

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【摘要】高性能混凝土以自身的特点在水利工程建设中具有广阔的应用前景，它能提高水利工程质量，满足水泥工程施工质量的要求，本文介绍了高性能混凝土的性能及其在建筑中的应用，以供参考。
【关键词】高性能混凝土；水利施工；应用
前言
高性能混凝土（HPC）是20世纪90年代初提出的一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，以耐久性为主要设计指标，针对不同用途和要求，采用现代技术制作、低水胶比的混凝土。
1、高性能混凝土的定义
高性能混凝土是一种全新的混凝土，是以混凝土的结构耐久性设计为基础，通过提高普通混凝土的性能并利用现代混凝土技术而生产出来的新型混凝土，于20世纪90年代初由一些发达国家所提出。高性能混凝土以结构耐久性为主要设计指标，并凭借其大量的优良特性，目前已在桥梁、海港建筑、高层建筑等重要工程中得到较多的应用。因其具有较高的耐久性能，所以可能将基础设施工程的使用寿命延长到100年。不仅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、环境条件的适应性、经济合理性等方面也产生了明显的效益。
2、高性能混凝土的性能
与普通混凝土相比，HPC具有如下优良性能：
2.1 工作性
坍落度是评价混凝土工作性的最主要指标，在振捣的过程中，HPC粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性更好。同时，由于HPC的水灰比较低，自由水少，且掺入超细粉，基本上避免了泌水，所以其水泥浆的粘性大，几乎不会产生离析的现象。
2.2 耐久性
配合使用高效减水剂和矿物质超细粉，能够有效的减少用水量，同时减少混凝土内部的空隙，能使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，并且能节约用水，提高强度。耐久性是HPC应用的主要目的。
2.3 力学性能
由于混凝土是一种非均质拌合材料，影响强度的因素很多，水灰比是影响混凝土强度的最主要因素，对于普通混凝土，降低水灰比，能增大混凝土的抗压强度，HPC中的高效减水剂对水泥的分散能力很强、减水率更高，可大幅度降低混凝土的用水量，节约用水。在HPC中掺入矿物超细粉，可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善其界面结构，进而提高混凝土的密实度，提高强度。
2.4 体积安定性
HPC具有较高的体积安定性，即使得混凝土在早期的硬化过程中具有较低的水化热，且硬化后期的收缩变形也比较小。
2.5 经济性
HPC较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。HPC良好的耐久性可以降低结构的维修费用，延长结构的使用寿命；HPC还可以减小构件尺寸，减小自重，增加使用空间，节约材料；HPC良好的工作性也可以减少工人的工作强度，加快施工速度，减少成本。虽然HPC本身的价格偏高，但是其优异的性能使其具有了良好的经济性。简单说，高性能混凝土就是能更好地满足工程结构要求和施工工艺要求的混凝土，并能最大限度地延长混凝土结构的自然使用年限。前苏联学者的研究表面，用C110～C137的高性能混凝土替代C40～C60的普通混凝土，能节约15%～25%的钢材和30%～70%的水泥。
3、水利工程项目中高性能混凝土的应用
3.1 原材料的选择
高性能混凝土的原材料主要包括水泥、水以及粗细骨料，它们按照一定的比例进行组合，为了提高高性能混凝土的强度和耐久性，减少水泥的使用，可以加入适量的化学添加剂和无机矿物的粉料，然后经过搅拌和硬化形成。原材料的选择对于保证高性能混凝土的质量有重要作用。在进行原材料的选择时应参考工程的实际要求以及施工环境的影响。选择水泥时要选择水化热较低的水泥，选择粗骨料时为了提高骨料颗粒和水泥浆间的黏着力进而提高混凝土的强度，应当选择表面积较大的角状骨料，细骨料可以选择质地硬碎石砂，它可以影响拌合物的性能，选择掺合料时，粉煤灰应使用I级，矿粉使用II级，以保证技术性能符合工程要求。
3.2 设计配合比
普通混凝土配合比的设计主要考虑工程的强度要求，而水利工程还要考虑工程的耐久性，高性能混凝土的配合比的设计要综合考虑它的强度性能和高耐久性。选择优质的原材料有助于保证混凝土的施工的顺利进行，高性能混凝土的配合需要通过试配和优化实现。高性能混凝土的配合比设计中要尽可能采用低的水胶比，减少水泥的用量，使用更多的无机矿物质掺合料，对骨料最大粒径进行控制。
3.3 施工要點
高性能混凝土搅拌时投料的顺序依次为砂石骨料、水泥、掺合料、外加剂，投料完成后进行搅拌，出料后进行运输的过程中要采用土罐车进行运输，运输过程中要进行中速搅拌。施工缝预留位置应该在施工的方案中确定，在进行施工缝接槎处理时应保证混凝土强度高于12MPa，然后清除混凝土表面的浮浆以及松动的石子，冲洗干净后用高标号的水泥砂浆将表面浇抹再用混凝土捣实，保证混凝土之间密实结合。振捣时要严格按照制定好的施工方案来进行，对施工人员做好技术培训，避免由于振捣方式不正确造成混凝土的分层、以及表面浮浆等质量问题，减小在混凝土硬化后裂缝的可能性，提高工程的耐久性。在高性能混凝土拌制时中，加入掺和料以及其他外加剂并缓凝4h的时间内已浇表面容易产生裂缝，为了防止裂缝的产生，振捣时可采用二次振捣表面，它不仅可以防止表层裂纹的出现，可以提高混凝土的强度。高性能混凝土中水泥比较小，混凝土表面的水分蒸发后内部的水分不易迁移，需要加强高性能混凝土前期养护，可以采用湿麻袋对混凝土表面提前覆盖，同时通过喷水雾措施来保湿，降低表面干缩，尽可能防止开裂的产生。如果周边环境的温差较大，需要不断检测温度的变化，当高性能混凝土温度最高时将麻袋揭除，用保温材料覆盖高性能混凝土表面，降低它的内外温差。
结束语
随着水利工程项目建设投入的持续增加，防洪工程、水网建设以及城乡供水工程和农田水利等工程项目的建设将应用到大量的混凝土和水泥制品，由此在实际的施工过程中，应通过精细施工保证工程项目的施工质量，在水利工程项目中进一步推广高性能混凝土以及水泥制品的应用。
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