耐久性混凝土技术分析

摘要：文章阐述了复掺技术的耐久性混凝土发展与应用的必经之路，结合合宁客运专线的耐久性混凝土的应用，配合比设计围绕混凝土的工作性能、使用性能、经济性能、耐久性等方面的要求，并充分分析了粉煤灰、矿渣粉、UC-IA高效减水剂三者联合复掺对混凝土性能的贡献。文章对产生的有关试验现象及机理也进行了一定的分析，充分论述了使用于合宁客运专线中的耐久性混凝土优点及配制技术。

关键词：耐久性混凝土；粉煤灰；矿渣粉；UC-IA

近年来，国内外许多专家学者提出生态环保混凝土理念，并认为这是混凝土材料发展的方向，而发展应用各种掺合料配制高性能混凝土（HPC）带来的经济和社会意义，以及技术性的保证，已为广大科研人员认同。尤其耐久性混凝土在客运专线中满足100年以上的生命需求的概念，在实际使用中，不断被社会认可和强化。

高性能混凝土（HPC）是20世纪90年代发展起来的一种良好施工性能、力学性能、体积稳定性能、耐久性能、经济性能为基本特征的预拌复掺混凝土。由HPC理念的出现，使人们进一步认识各类掺合料的“火山灰质效应”、“微集料效应”、“颗粒形态效应”对混凝土的影响作用。尤其作为脆性材料的混凝土，抗裂效果是HPC重要衡量指标，因此“复掺”的概念在混凝土的配制技术中被广泛运用。

本文以合宁城际铁路项目Ⅲ标工程为对象，对耐久性混凝土部分技术进行研究论述。我们局在合宁城际铁路项目中标金额为7.18亿人民币，其中襄滁河特大桥和万寿河特大桥、永宁河特大桥，结构混凝土约337413立方米，根据设计要求，均需采用耐久性砼设计及施工工艺，混凝土强度等级均需满足高于C30要求。针对混凝土浇筑设计要求，基础部分区域要考虑防止水化热形成温度裂缝，又要考虑大面积混凝土浇灌时，收缩裂缝的产生；同时由于设计事实，造成混凝土基础块体自身约束条件存在变截面变化，以及防腐蚀的要求。而我们以前从来没有接触过耐久性混凝土，因此，我们在混凝土施工前3个月内进行详细试验研究。

一、混凝土配合比设计原则及材料检验

（一）设计原则

2．混凝土电通量（C30）56天龄期，测试应低于1500Q。

3．混凝土单方总碱含量应低于3000g。

5．运输浇筑过程要求坍落度损失：2h内，25～34℃条件下，损失不大与30mm。

6．混凝土采用泵送施工工艺，应具有良好的泵送性能，不离析，抗渗等级P8。

7．混凝土成型后，不因混凝土收缩或局部水化热影响出现而形成的贯通性破坏裂缝。

8．混凝土成型、放腐蚀能力达Ⅲ级以上。

9．现场新鲜混凝土温度≤32℃。

（二）材料试验

2．粉煤灰。华能南京电厂生产的工级粉煤灰（该灰曾用于三峡工程）。

3．矿渣粉：采用磨细矿渣粉S95。

二、设计与结果分析

（一）混凝土配合比设计

（二）粉煤灰的掺加分析

2．由于粉煤灰早期活动性相对较低，水化热释放也相应延缓，因此，掺加粉煤灰后C30-2坍落度损失相对较小。

3．C30-7与C30-2号较比较，粉煤灰的掺量大幅增加，混凝土的坍落度却减损，而且C30-7混凝土显示出一定的粘滞性，流动度不好。原因分析认为：粉煤灰颗粒呈球状表面带孔结构，其表面湿润需一定水分，由于现试配的混凝土水胶比相对较低，用水量相对较小，加入了过量的粉煤灰后，由于现水分可能不足以湿润粉煤灰的颗粒表面，从而形成混凝土干涩、工作性不佳的现象。也就是说混凝土配制掺加粉煤灰时，其掺量大小应考虑混凝土的用水量能否能确保粉煤灰颗粒表面充分湿润后，它才能体现出良好的工作性能。

因此，对粉煤灰合适的掺量在混凝土设计时应优化选择，建议用量15%～30%，根据分析：合适的粉煤灰掺量，有一定的减水作用，并能有效促使混凝土强度的发挥，有利于高强度等级混凝土的配制；如过量掺加粉煤灰，会影响高等级混凝土的现场施工工作性能，并对其强度产生减损。对于为满足泵送性能的低强度等级混凝土，作者认为粉煤灰宜采用“超掺”，而对于高强度等级、高流动性的混凝土，建议合适等量取代，不宜“超掺”。

（三）矿渣粉掺加分析

C30-3与C30-1、C30-8比较：磨细矿渣粉的掺入，混凝土的流动度得到相应的增加，凝结时间大幅推迟，也就是水泥水化热释放相对得到延缓。混凝土初始流动性和流动性经时变化（损失率）较小。我们知道：磨细矿粉颗粒属多角形，但由于它与水泥颗粒之间或矿渣颗粒之间接触点面积较小，而且矿渣粉颗粒的斥水作用，因此，用矿粉替代部分水泥时，就改善了浆体的流动性，减少浆体流动性损失，而且掺入矿渣粉，随着掺量增加，其初始流动性也能增加，与FA掺量加大性状相反。

（四）耐久性分析

该混凝土具有非常好的抗渗性能，说明混凝土结构密实，孔隙结构合理。分析认为：其抗渗性最大的贡献是具有微膨胀性能的UC-V1，次之是矿渣粉的掺加。

（五）强度分析

三、结语