高强混凝土应用于建筑工程施工中的方法研究

文／陈嘉旭 徐州大屯工程咨询有限公司 江苏徐州 221611

引言：

开发和应用新型建筑材料是激发建筑工程生命力的重要方式，作为最具代表性的新材料，高强混凝土受到了广泛关注，已经成为建筑工程施工的主要原料。从现实角度来看，加强高强混凝土技术在建筑工程施工中的深入推广和全面优化，更有利于技术革新与行业发展。因此，深入探究这一材料的实际应用方法十分必要。

1、高强度混凝土的特点与性能优劣势

从本质上来看，高强混凝土就是一种特殊类型的混凝土，作为建筑材料它被广泛应用在建筑工程施工领域；从概念上来看，所谓高强混凝土就是强度等级大于C60但小于C100的混凝土，是一种多原料混合料。在实际作业环节，高强混凝土仍然属于新型建筑材料的范畴，它主要应用在稳定性要求较高的建筑工程。高强混凝土制作原料与常规混凝土类似，但其配制环节对水泥、骨料的性能参数要求更高，而且必须使用高效减水剂和优质矿物掺料，采用合理配比，否则将会导致高强混凝土性能下降。

结合实践不难发现，应用于建筑工程中的高强混凝土展现出了极强的抗压强度与抗变形能力，这一材料的有效使用可以让建筑稳定性大幅提高，与普通混凝土结构相比高强混凝土结构的稳定性是前者的5-10倍。通常来说，基于高强混凝土建成的建筑可在6级以下的地震中保持稳定和完整。同时，高强混凝土还具有密度大和孔隙率低特点，这就让高强混凝土结构在密实度、抗渗性、抗冻性方面展现出极强的性能优势，建筑使用寿命远高于普通混凝土结构。当然，高强混凝土的优越性还表现在提高工程综合效益上。虽然，高强混凝土的单价高于普通混凝土，但从整体角度来看,施工高强混凝土可减少截面尺寸、节省受压与受弯构件混凝土用量、增加使用面积、降低返工重修几率。从这一方面来看，使用高强混凝土会让工程整体成本下降、建筑实用性提升，那么工程综合效益也会大增。在建筑工程施工中，高强混凝土还拥有高流动性特质，所以在泵送施工时能实现高效作业。

高强混凝土性能优势众多，但这并不意味着它没有缺点。事实上，高强混凝土也存在许多性能上的不足之处，这些不足也对此类材料的进一步推广和应用造成了一定阻碍。经过实践分析可知，高强混凝土存在延性差和脆性高的问题，而且当它与普通混凝土一起使用时，二者的交接处十分容易开裂，更容易向后者渗透。此外，由于高强混凝土的性能优越，所以其生产使用标准也相对较高，从原料选用到现场施工的每一个工作环节都需要严格按照标准作业，严控施工质量，否则就无法保障材料应用的实效性。

2、建筑工程施工中的高强混凝土应用要点

高强混凝土的性能优越性是其得到广泛应用的关键，而正如前文所言想要发挥材料性能必须强调每一个环节工作质效。为此，笔者从实际出发，对建筑工程施工中的高强混凝土应用要点加以总结。

2.1 制作选料选用

与普通混凝土相比，高强混凝土对生产原料的要求更高，材料选用环节必须实现精细化管理。在实际作业环节，高强混凝土原料选用的重点在于基础料、掺合料和添加剂三个方面。

2.1.1 基础料

高强混凝土制作的基础原料主要分为两种，其一水泥；其二是骨料（粗骨料与细骨料）。为保证混凝土强度达标，制作高强混凝土时必须使用硅酸盐水泥，而且必须保证水泥中的C3S含量高，水泥标号等于混凝土强度等级的1.5倍。通常来说，高强混凝土的制作环节的硅酸盐水泥用量不得超过550kg/m，若过量添加水泥不仅不利于高强混凝土性能发挥，更会造成严重的成本浪费。当前，建筑工程施工人员普遍选择使用525号硅酸盐水泥制作高强混凝土。

在选用粗、细骨料时，高强混凝土制作人员应该需要综合考虑粒径、岩石品种、物理性质等因素。实践中，粗骨料选用必须保证岩石质地坚硬，碎石必须具有一定的抗压强度（至少为混凝土强度的1/5）花岗岩和玄武岩的使用频率最高，使用中这两种会被打碎成粒径大于5mm的碎石。选用细骨料时，应该强调集配稳定性；实践中，人工砂以及河砂都十分常用，不过需要确保其中的含泥量不超过2%。需要注意的是，高强混凝土制作环节，粗细骨料选用时必须兼顾粗骨料的强度和细骨料的细度模数，并结合水泥用量需求合理控制砂（26-30%）。

2.1.2 掺合料

合理选用矿物掺合料，能让高强混凝土的和易性得以改善，进而通过减少泌水与离析从而降低高强混凝土结构缺陷发生几率。通常来说，可用于制作高强混凝土的矿物掺合料分为以下几种：（1）粉煤灰；（2）沸石粉；（3）磨细矿渣；（4）硅粉；其中大部分材料都是火山灰材料，当它们与水发生反应后能够产生凝胶物质让混凝土的孔隙被填充，进而起到修复高强混凝土结构缺陷和提升结构强度的作用。实际运用环节，加入矿物掺合料还能减少水泥用量，节约施工成本。

2.1.3 添加剂

实际作业环节，高强混凝土制作必须重视添加剂的选用。此时，应该结合高强混凝土的抗离析性要求以及混凝土拌合物的配比合理性以及包裹性要求选择适宜的外加剂；而且，被选中的试剂与水泥的相容性也需要符合标准。通常来说，建筑工程施工人员会使用高效减水剂以及缓凝剂来保证高强混凝土性能优越。最为常用的外加剂是4F矿粉增强剂。

2.2 混凝土配制

高强混凝土配制必须从工程实际要求出发，强调各种原料用量的合理控制。在这一环节，建筑工程施工人员必须向提出明确的建筑结构设计标准，为设计的高强混凝土配合比提供依据。通常来说，配制高强混凝土应该重视以下工作：

第一，强度。高强度是高强混凝土的基础性能，也是混凝土配制环节最需要关注的参数。此时，建筑工程施工人员应该严格遵照行业标准，按照试验强度等于1.5倍的工程需求强度为基准确定最佳强度以及高强混凝土的最佳配合比。

第二，水灰比。严格控制水灰比同样是高强混凝土配制的基础条件，高强混凝土的水灰比需保持在0.28和0.32之间。当混凝土强度过高时，必须降低水灰比，再利用添加剂来增强和易性，所以混凝土强度大于C60其水灰比就不得超过0.26。需要注意的是，高强混凝土配制环节的减水剂用量，应基于试剂类型以及水泥用量计算。比如，使用 NF 高效减水剂配制高强混凝土，则按水泥用量的1.5%添加减水剂，此时减水剂用量最多不超过水泥用量的2%。

第三，水泥与水量。前文提到，配制高强混凝土时可使用525号硅酸盐水泥，此时水泥用量不得超过550kg/m。在用水量计算方面，建筑工程施工人员应该基于水灰比进行计算。

2.3 施工工艺流程

将高强混凝土应用于建筑工程施工前，必须做好施工设计以及施工流程规划。相比于普通混凝土结构，高强混凝土建筑设计对强度要求更高，设计人员需要对后者的综合性能加以考量，以便保证施工有效性。实际作业环节，需重点关注高强混凝土的耐火性，强调收缩开裂几率计算；同时，还应该分析不同的原料以及配合比下的高强混凝土性能波动，重点关注集中受力部位的优化设计。不仅如此，为延长建筑使用寿命，建筑工程施工人员还需要提前做好碳化试验、抗氯离子渗透试验、抗冻性分析。做好设计与试验后，建筑工程施工人员应该按照最佳配合比配制高强混凝土，并按照顺序和标准规范作业，从而在工艺流程推进的过程中有效落实质控措施，保障技术应用可靠性。

2.3.1 拌和和运输

建筑工程施工人员应按照最佳配合制作高强混凝土，此时需要做好拌和与运输工作。实践中，施工人员严格依照标准，添加基础料、掺合料以及添加剂，保持用水量合理；若操作时出现误差，则必须保证误差值在额定范围之内。比如，高强混凝土制作环节的骨料定量的浮动范围，不得超过标准值的±3%；水泥用量的浮动范围，不得超过标准值的±2%；而添加剂、用水量以及掺合料的用量偏差与标准值之间的差距不能超过1%。高强混凝土拌和过程中，建筑工程施工人员必须全程保持谨慎，强调匀速搅拌、适量加水，确保混凝土搅拌机的搅拌性能达到标准。搅拌后，应基于拌和料质检来确定这一工序的工作质量，若质检结果合格则可进入运输工序。

高强混凝土运输环节，必须充实保水和保温，施工人员需要严格控制运输条件以避免高强混凝土质量受到外界环境的过度干扰。结合实践不难发现，高强混凝土存在坍落度损失快的情况，所以此类混凝土不宜长途运输，建筑工程施工人员应该尽可能地缩短运输距离和时长。比如，在施工现场周边拌和高强混凝土，以便缩短运输时长；严格控制运输路况，时刻关注运输阶段的高强混凝土是否存在泌水、离析情况，确保高强混凝土可用性。在高强混凝土运输阶段，需强调一鼓作气，不可中途停留以免出现压车情况，而且实践中也应该避免转运，必须强调内外部运输有效衔接，使高强混凝土入场后直接进入浇筑工序。

2.3.2 混凝土浇筑

高强混凝土浇筑方法与普通混凝土相同，但在施工时需基于浇筑方案确定浇筑顺序。通常来说，建筑工程施工阶段的高强混凝土浇筑，需按照强度由高到低的顺序浇筑，同一时段可采用交替浇筑法对不同等级的泵送混凝土进行浇筑。高强混凝土的最佳输送方式是泵送，但想要满足这一条件就必须保证材料具有高流动性且不会出现离析、泌水问题；实践中，满足泵送条件的高强混凝土坍落度大多控制在200-220mm，而且高强混凝土还需要保持低粘度。泵送阶段，建筑工程施工人员必须基于高强混凝土强度控制泵送速度，当混凝土强度过高时应适度降速以免出现堵泵问题。在实际作业环节，高强混凝土的泵送浇筑应开始于混凝土被高速旋转搅拌30s以后；而且，必须在高强混凝土初凝时间内所有的浇筑工作。建筑工程施工人员必须采取连续作业方法，避免浇筑过程发生中断。

在高强混凝土浇筑阶段，建筑工程施工人员需要严格控制浇筑质量。此时，应重点关注如下内容：（1）单层浇筑厚度；（2）浇筑间隔；（3）浇筑高度。现场施工环节，应以2m为最佳浇筑高度，而且必须严格按照规定标准控制浇筑厚度和间隔。需要注意的是，在建筑工程施工中往往会采用高强混凝土与普通混凝土混合应用的方法开展实践，前者主要用于制作竖向构件而后者则主要用于制作横向构件。为避免浇筑后的高强度混凝土流入低强度混凝土，浇筑环节应该利用钢丝网实现混凝土分隔。

2.3.3 振捣与养护

振捣和养护是高强混凝土浇筑的后续环节，在这两道工序中施工人员需要尽量消除高强混凝土中存在的细小问题，从而保证高强混凝土性能有效发挥。高强混凝土振捣的时长应该控制在20s左右，振捣过程中必须以消除气泡和提升密实度、强度为目标。因此，建筑工程施工人员普遍采用垂直插入、快插慢拔方式振捣，实践中需使用的混凝土振捣器。从现实角度来看，高强混凝土必须保证全面性和彻底性，绝对不能遗漏任何细节；当高强混凝土的表面不再有气泡时即可停止振捣。对于建筑工程施工人员来说，高强混凝土振捣环节混凝土振捣器的移动间距必须小于振捣半径的3.75倍，单次振捣时间不得低于10s。特殊情况下，需要对高强混凝土进行二次振捣，施工中依然需要强调振捣的彻底性，但必须保证时机准确、操作规范。比如，初凝前的1小时进行二次振捣，按照结构特征选用差异化振捣器；综合考量气温、水泥品种，基于高强混凝土坍落度、水灰比以及强度等级合理开展振捣。

养护是基于人工干预提高高强混凝土性能的过程，此时需要保障混凝土硬化，使其强度增长至标准值。现阶段，最为常见的高强混凝土养护方法分为两种：其一是通过洒水或覆膜实现的自然养护；其二是利用蒸汽实现的蒸汽养护；这两种方法的有效应用，都能为提高高强混凝土整体性、稳定性和耐久性提供保障。建筑工程施工中，竖向高强混凝土构件的养护，可以采用木模板保水养护法实施；养护工作应该在高强混凝土浇筑8小时以后开始，养护期总时长为14天。在养护阶段，施工人员不仅需要注意保湿，更应该重视保温，在为高强混凝土表面浇水时，需要使用与混凝土温度洁净的水，从而避免混凝土开裂。需要注意的是，若采用蒸汽养护法施工，则现场工作人员必须重视用蒸养设备检修和运维，强调安全规范施工、保证用电规范，以免发生安全事故。此外，为了保证高强混凝土养护质量，在养护期间施工人员必须每天进行巡检，并且严格按照天数详细记录养护过程。

3、高强混凝土在建筑施工中的注意事项

现阶段，高强混凝土的应用范围不断拓展，在施工中难免遇到恶劣、复杂的施工环境。为保证施工质效，建筑工程施工人员需要特别关注高强混凝土的冬季施工要点，并了解高强混凝土结构的裂缝成因和控制措施。为此，笔者从实际出发对高强混凝土施工的注意事项进行了简单总结。

3.1 裂缝预防措施

裂缝是超高层建筑高强混凝土施工中出现频率最高的质量问题，施工质量控制人员应将裂缝预防作为首要工作任务，积极采取措施避免裂缝出现影响超高层建筑高强混凝土施工质量。

优化施工所用原材料的性能，原材料性能不达标是造成高强混凝土出现裂缝的原因之一，为优化高强混凝土施工质量，相关人员需遵循以下原则选择混凝土原材料。第一，选用的水泥应为普通水泥或硅酸盐水泥，同时保证水泥的强度高于超高层建筑施工要求。第二，在配制混凝土时合理运用高效减水剂，进一步提高混凝土的强度，降低裂缝出现的概率。第三，保证骨料干净未被污染，根据超高层建筑高强混凝土施工需要制定骨料强度选择标准。第四，科学运用混凝土外加剂，充分发挥外加剂保持高强混凝土活性的作用，降低高强混凝土的沁水性避免混凝土硬化后出现裂缝。

优化高强混凝土各原材料的配合比，提高高强混凝土的性能，有效减小裂缝出现的概率，保证超高层建筑高强混凝土施工的质量。第一，结合超高层建筑施工质量需要调整混凝土配合比，并在实际施工前制作样本检验混凝土硬化过程中是否出现裂缝。第二，检测高强混凝土的砂量，控制混凝土砂量在28%至34%之间。第三，严格控制高强混凝土中水泥的占比，水泥占比过高会导致混凝土硬化过程中释放大量热量，增加混凝土出现裂缝的概率，对超高层建筑高强混凝土施工质量产生消极影响。第四，分析超高层高强混凝土施工情况得出最合适配合比，反复验证该配合比高强混凝土的性能。

规范高强混凝土的浇筑、振捣与养护工作，有效降低高强混凝土出现裂缝的概率。首先，严格控制混凝土浇筑速度，结合高强混凝土施工情况设置合理下料速度。其次，熟练掌握高强混凝土振捣方式，避免高强混凝土浇筑中出现分层现象。最后，重视对浇筑后的高强混凝土进行保养，消除外界因素对高强混凝土的不利影响，以免高强混凝土出现裂缝影响施工质量。

3.2 冬季施工要点

受气候条件影响，冬季开展超高层建筑高强混凝土施工难度更大，为控制高强混凝土施工质量，相关人员应明确冬季施工要点保证施工质量。第一，为高强混凝土施工所需设备搭建保温棚，同时清理设备周围积雪，为设备运行创造基础环境。第二，延长高强混凝土振捣时间，保证高强混凝土被振捣均匀。第三，高强混凝土浇筑工作完成后，采取保护措施维持混凝土硬化需要温度。第四，控制高强混凝土与自然温度的温差在合理范围内，增加保温层拆除的时间，避免超高层建筑高强混凝土出现冻害现象，降低高强混凝土施工质量。

结语：

综上所述，在建筑工程中应用高强混凝土，可以从根本上为提高施工质效提供保障，能让工程综合效益得以提升。在实践中，应用高强混凝土必须重视其特点与功能发挥，结合实际合理调配原料，而且还应该保证施工工序的完整性和操作行为的规范性。对于建筑施工人员来说，使用高强混凝土必须重视养护和质控。