高强度混凝土技术在城市建筑工程的应用

高强度混凝土技术在城市建筑工程的应用

刘颖田全

河南内陆建筑工程有限公司河南周口466000

摘要：新的经济社会背景下，城市建设规模扩大，对于施工质量提出了更高的要求。实践证实，应用高强度混凝土技术，能显著提高工程的经济效益和社会效益。本文首先分析了高强度混凝土的特点，然后指出在城市建筑工程中的应用范围，最后阐述了施工技术要点，以供参考。

关键词：高强度混凝土；城市建筑；应用范围；技术要点

高强度混凝土，指的是强度等级在C60及以上的混凝土，是由水泥、砂子、石子、减水剂、矿渣等拌制而成，由于密度大、孔隙率低，因此抗压强度大、抗变形能力强。近年来，随着建筑行业的快速发展，高强度混凝土在城市建筑中的应用更为广泛，改进现有的工艺技术、提高工程质量，成为从业人员的研究重点，以下结合实践经验进行探讨。

1．高强度混凝土的特点

1.1密实度高

相比于普通混凝土，高强度混凝土的最大特点就是密实度高、强度高。从混凝土的破坏机制来看，是内部裂隙不断发展扩张引起的，而高强度混凝土中加入了细小的活性颗粒，在水泥浆的空隙中能发生水化反应，通过充填毛细孔，实现增密、增强的效果。在施工应用中，为了减少裂缝出现、方便泵送作业，会掺入高性能的外加剂，因此它的密实度更高。

1.2脆性大

高强度混凝土是由多相复合而成，在内外因素的影响下，水泥发生水化反应的同时，内部难免会形成毛细孔，继而出现细微的裂隙。虽然这些裂隙是随机发生的，具有分离间断的特点，一旦外界环境中的湿度、温度、荷载等发生变化，或者受到基础沉降的影响，裂隙就会继续发展并贯通，最终导致混凝土断裂。因此，高强度混凝土因为密实度高的优势，为工程应用提供了保障；又因为脆性大的特点，限制了自身强度的继续发展。

1.3自重轻

高强度混凝土的成本要高于普通混凝土，但是由于截面减小，因此结构自重明显减轻，用在自重占荷载主要部分的建筑中具有较高价值。此外，由于梁柱的截面减小，提高了梁柱结构的美观性，有利于增加使用面积。以深圳的贤成大厦工程为例，使用C60混凝土取代C40混凝土，其底层建筑面积增加了1060m2，可见经济效益显著。此外，在自重轻的基础上，配合一定的轴压比和配箍率，高强度混凝土框架结构的抗震性能得以提高。

2．高强度混凝土在城市建筑工程中的应用范围

2.1高层建筑

高层建筑成为城市建设的一大标志，施工期间高强度混凝土成为一种主要材料。有研究显示，混凝土强度等级从C30提高至C60，受压构件可节省混凝土数量30%-40%，受弯构件可节省混凝土数量10%-20%。将其应用在高层建筑中，一方面可以扩大建筑面积，另一方面提高了建筑材料的使用效率，降低整体造价成本。此外，高强度混凝土的施工工艺简单，有利于加快施工进度，在规定时间内完成建设任务，避免工期延误。

2.2预应力结构

预应力结构的特征，是利用混凝土较高的抗压强度，来弥补抗拉强度的不足，从而避免或延迟混凝土开裂破坏。高强度混凝土的徐变小，弹性模量高，有利于提高构件刚度，将其应用在预应力结构中，不仅能减轻结构自重，而且使用过程中可以减少应力损耗，保证结构整体的强度和稳定性。

2.3大跨度屋盖

大跨度建筑指的是跨度超过80m的建筑，在我国现行的钢结构规范中，规定跨度在60m以上的结构属于大跨度结构，常用于影剧院、体育馆、展览馆等公共建筑中。大跨度屋盖在施工期间，对于混凝土提出了较高要求，普通混凝土难以满足施工条件。对此，高强度混凝土的强度高、稳定性高，用于大跨度屋盖施工，能提高建筑结构质量，减轻屋盖的荷载量，保证大跨度建筑的使用性能。

2.4侵蚀构筑物

侵蚀性构筑物，指的是处于恶劣环境中的建筑物，会遭受雨雪、风化、冻融等天气的影响。高强度混凝土的耐久性、耐腐蚀性强，在侵蚀性构筑物中具有良好的应用价值。以海洋港口工程为例，在海水侵蚀、海浪冲刷作用下，必须提高混凝土的综合性能，利用高强度混凝土，可以显著提高工程的使用寿命；而在软弱基础或地下室部位，利用高强度混凝土可有效应对高水位、不良地质，避免不均匀沉降引起的裂隙，提高建筑的安全性。

3．高强度混凝土的施工技术要点

3.1原材料选择

高强度混凝土在原材料选择上，技术要点如下：①水泥使用等级在52.5以上的硅酸盐水泥，各项性能要满足规范标准，进场后进行质量检验，合格后才能使用。②砂子使用中砂，其细度模数控制在2.6-3.0之间，满足2区级配要求，各项性能指标满足《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的要求，将含泥量控制在2%以内。③石子主要选择石灰岩、花岗岩的碎石，直径在0.5-2.0cm之间，最大粒径不超过3.2cm。依据《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》，要求质地坚硬，针片状占比在5%以内，压碎指标在9%-12%之间，将含砂率控制在1%以内。④F矿粉增强剂的用量在6%以上，细度控制在0.08方孔筛的筛余量为1%-3%。结合工程实践，在高强度混凝土中掺入10%的矿粉，单位混凝土可节省水泥用量40-50kg，不仅保水性改善，而且坍落度增大，有利于泵送作业。⑤减水剂的使用，要满足《混凝土外加剂质量标准》的要求。⑥水采用自来水。

3.2配合比设计

高强度混凝土的配合比设计，要结合施工条件和技术方案，以满足建筑物的强度要求，并且考虑到环境温度、运输条件等要素。一般情况下，水灰比按照0.35控制，强度达到80-100MPa；水泥用量控制在400-500kg/m3之间，强度在80MPa以上水泥用量可超过500kg/m3。此外，还要通过外加矿物、外加剂的含量，来调整水泥的用量，以满足和易性、保水性、坍落度要求。

3.3混凝土拌制

高强度混凝土在拌制时，要按照投料顺序和搅拌流程进行，合理控制施工配合比。第一，在定量允许偏差上，水、减水剂、掺合料的用量偏差控制在1%以内，水泥用量偏差控制在2%以内，砂石用量偏差控制在3%以内。第二，在用水量的控制上，应该扣除砂石中的含水率，辅助利用自动称量装置、含水量自动检查装置等，开展配料工作，在搅拌的过程中不能随意加水。第三，使用粉剂减水剂时，首先要制成溶液，加水时扣除溶液用水，搅拌时采用滞水工艺，在最后一次搅拌时再加入减水剂。第四，搅拌时间不低于60秒，确保拌合料搅拌均匀。

3.4运输和浇筑

高强度混凝土的运输和浇筑，对于时间具有严格要求，由于坍落度损失快，因此必须在短时间完成。结合实际施工情况，应该合理设置运输路线，协调拌制、运输、浇筑等工序之间的关系。在浇筑期间，为了提高混凝土的密实度，应该利用高频振捣器，采用分层浇筑、分层振捣的方法。值得注意的是，如果混凝土等级存在差异，应该先浇筑高等级混凝土，然后浇筑低等级混凝土，并且加强技术管理，避免出现移位、积水、形变等情况。

3.5后期养护

高强度混凝土的养护，要在浇筑完成后的8小时开始，能避免温度差异过大引起的裂缝，防止强度受损。养护时，可以采用薄膜覆盖、洒水等方法，促使混凝土表面处于湿润状态，将养护时间控制在14天。

结语

高强度混凝土具有密实度高、脆性大、自重轻的特点，在城市建筑工程中的应用广泛，常见如高层建筑、预应力结构、大跨度屋盖、侵蚀构筑物等。文中从原材料选择、配合比设计、混凝土拌制、运输和浇筑、后期养护等方面，介绍了施工技术要点，以期提高工程质量，促进城市建设可持续发展。

参考文献

[1]周月月.高强度混凝土的应用优势与应用规范刍议[J].才智,2011,(3)：32.

[2]郭忠宾.建筑工程中预应力高强度混凝土管桩的应用[J].江西建材,2015,(16)：50-50,58.