吴长荣
天津建城基业集团有限公司
摘要：针对高性能混凝土的原材料的选择，进行介绍及讨论，预应力桩质量问题讨论。
关键词：高性能混凝土、配合比原材料选择、预应力混凝土管桩、质量
高性能混凝土的研究和应用受到人们的重视，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。预应力混凝土管桩生产在工艺上大同小异，基本在在生产过程中出现各种各样的质量问题，主要大部分为原材料问题，混凝土特性问题影响强度。
一、正确选择原材料
从混凝土技术进展过程看，混凝土材料体系组成正在由四元体系（水泥、水、砂、石）向多元体系发展（水泥、水、砂、石、矿物外加剂、化学外加剂等），高性能混凝土必须同时具有好的施工性能、满足机构设计的物理力学性能和优异的耐久性。因而其混凝土组成体系的多元化是必然的，这种多元化研究体系是的正确选择原材料尤其重要。
1、胶结材料的选择
1.1掺合料;高性能混凝土是以综合耐久性为主要设计指标的，粉煤灰等掺合料对混凝土工作性、力学性能及混凝土内部组成、结构的改善，大大提高了混凝土的耐久性，克服了硅酸盐水泥混凝土存在的许多潜在的及现实的问题，因而这类能显著改善混凝土耐久性和工作性的活性矿物掺合料是配制高性能混凝土必不可少的组分。清华大学覃维祖的实验表明，当水胶比为0.30,磨细矿渣掺量达到1:1（与水泥用量质量比）时，其28d强度比纯水泥混凝土还高。
1.2水泥：除水泥标号外，水泥矿物组成和细度都对高性能混凝土的性能有影响。一般说来，配制高性能混凝土用的水泥、C3A含量（质量分数）应低（一般不应超过8%），ACI技术报告认为如果混凝土不要求较高的早期强度，一般不应使用C3A含量高的Ⅲ型水泥。Ⅲ型水泥水化速度较快，易产生较大的水化热，形成温度裂缝。此外，当使用的高效减水剂含有大量的自由硫酸盐时，用C3A含量高的Ⅲ型水泥配制的混凝土坍落度损失较快。
二、配制目标及其主要影响因素
1、强度
混凝土的强度是其最基本的性能特征。高层建筑、大跨度桥梁等都对混凝土强度提出了更高的要求。一般认为，只要水胶比低于0.4，各种强度等级的混凝土都可做成高性能混凝土。、影响强度的主要因素使水胶比和矿物细掺料的用量。
2、耐久性
高性能混凝土配合比的选择首先要保证其满足耐久性要求，这与普通混凝土不同。耐久性要求包括抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性和体积稳定性以及碱-集料反应等。由于大多数造成混凝土劣化的原因都是有害介质通过水的侵入而发生的，所以混凝土抗渗性直接影响到混凝土的耐久性。
3、工作性
高性能混凝土拌合物的工作性比强度还重要，是保证混凝土浇筑质量的关键。高性能混凝土拌合物具有高流动性（坍落度应不小于120mm）、可泵性，砼时还应具有体积稳定、不离析、不泌水等特性。影响高性能混凝土拌合物的因素主要有水泥砂浆用量、集料级配、外加剂品种及用量等。
三、对集料的要求
对于普通混凝土，适当加大粗集料的最大粒径可在同一坍落度下稍许减少水的用量，对混凝土的工作性和强度有利。但对高性能混凝土来水，加大集料尺寸可使混凝土性能下降，因此，高性能混凝土应使用最大粒径小的混凝土。我国高强混凝土委员会制订的《高强混凝土结构设计和施工指南》规定C60~C80的混凝土所用石子最大粒径不大于25mm。
与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少（水胶比一般小于0.35）、集料的性能对混凝土的强度、工作性等将起着极其重要的作用。粗集料的强度、集料-水泥浆界面粘结强度对高强混凝土的强度影响很大。
粗集料强度一般宜为混凝土强度的1.5~2倍，或压碎指标宜低于10%。一般宜选密实坚硬的石灰岩或身成火成岩，在各种类型的碎石中，通畅以石灰岩为最佳，这可能是石灰岩的矿物成分能与水泥浆有较好的结合所致。集料的表观密度、吸水率对高性能混凝土影响很大。配制高强混凝土的粗、细集料的表现密度应在2.65g/cm2以上，粗集料的吸水率应在1%左右，袭击了的饱和吸水率应低于2.5%。
集料级配好坏对节约水泥、保证混凝土具有良好的工作性有很大的影响。
四、外加剂
配制高性能混凝土的关键之一是选择与水泥相容性好的外加剂。外加剂与水泥的适应性较好时表现为：新拌混凝土工作性能得到明显的改善；根据需要能有效控制混凝土凝结时间；坍落度损失小；混凝土密实性好，各龄期强度有较大的提高；混凝土各耐久性指标有较大提高。普通减水剂在正常掺量下减水率约8%~10%，用量过大则又会导致过度缓凝活利息等故障现象。经大量反复试验，发现用同为奈系高效减水剂的不同厂家产品按比例复合后（命名为SN）用于混凝土，可收到既具有高减水率又不离析的效果。这是因为不同奈系高效减水剂的产品，原材料来源不同，使其分子结构中有杂环存在，还犹豫磺化程度或中和剂的差别，影响了产品组分、分子结构和杂质存在的方式。将两种奈系高效减水剂按比例配合使用，会使掺合后的产品各组分间的作用相互调节，发挥其各自的优势。出选用坍落度损失小的新型高效减水剂外，实践中还可通过采用多种复合外加剂（如高效减水剂与普通减水剂、活缓凝减水剂等符合使用），参入部分活性掺合料，改变外加剂的掺入时间，适当增加外加剂的掺量、增加混凝土中外加剂残留率等途径来改善外加剂与水泥的相容性问题。
高性能混凝土是与高效减水剂大剂量相联系的。高效减水剂的掺量（占胶凝材料质量分数）一般为1%~2%，由于高性能混凝土一般为低水灰比和低用水量，在某种情况下，混凝土坍落度的加大是以增加高效减水剂的掺量来实现。
五、管桩生产中高性能混凝土配比对产品的影响
混凝土原材料是提高混凝土的管桩质量的第一要素，原材料质量的好坏，直接影响混凝土的性能和产品质量的稳定性。
（1）水泥：优先采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。高性能混凝土有高流动性、高强度、高耐久性，但水泥必须与所用高效减水剂相容性好，使混凝土拌合物在满足工作性条件下用水量尽可能的低，坍落度小。
（2）骨料（砂、石）：在混凝土中骨料约占混凝土体积的70%，它在混凝土中起着骨架作用，砂率主要影响混凝土的工作性。高性能混凝土中粗集料用量应该比中的强度等级混凝土中多一些。当水胶比不同时，高性能混凝土中的最优砂率也有所不同。一般而言，随着混凝土砂率的增加，强度呈增长的趋势，而弹性模量则呈下降趋势。
（3）外加剂：减水率＞18%，且与水泥的适应性强，对钢筋无锈蚀作用，匀质性好。高性能混凝土的高效减水剂的掺量要根据混凝土坍落度来确定。一般情况下，用量越大，坍落度增加越高，但超过一定量后效果不在显著，也不经济。高效减水剂均有其最佳掺量，大多数在1%~2%之间，以此为参照可以确定高效减水剂掺量。
（4）掺合料：常用有粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等，掺合料的活性一般比水泥小，早期强度较低。但在碱性介质和硫酸盐的激发下可增大其活性（二次水化反应），对混凝土的后期强度有利。此外，掺合料还可以改善混凝土性能，提高强度。
（5）水：采用自来水或洁净的河水，严格控制氯化物和硫酸盐含量，不得使用海水。
七、结束语
高性能混凝土作为一个新型混凝土，具有普通混凝土不具备的高性能，高特点，并使用矿物细掺料及其他工业废渣，有利于降低成本，保护环境。在管桩生产质量方面有着较大的优越性，因此高性能混凝土是可持续发展的混凝土。
参考文献：
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