高性能混凝土在挡潮工程中的应用
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摘要：高性能混凝土具有高工作性、高强度、高耐久性，是挡潮工程施工质量最佳保障。本文以阐释高性能混凝土的内涵为切入点，结合当前高性能混凝土在挡潮工程中的应用现状及应注意问题的分析，提出了高性能混凝土在挡潮工程应用中采用的主要技术内容和技术指标。
关键词：高性能混凝土；挡潮工程；技术指标
中图分类号：TU528文献标识码： A
1引言
传统钢筋混凝土结构水利工程在氯盐及硫酸盐侵蚀、干湿交替、海水反复冲刷等多种因素的交替作用下，部分工程极易发生钢筋锈蚀及混凝土开裂情况，许多工程在使用寿命未满甚至使用年限很短的情况下就发生了安全问题，这类水利工程在设计施工过程中未能充分考虑到外部环境对混凝土结构的破坏作用，造成了经济、社会与环境效益的多重浪费。故此，提高混凝土结构耐久性和防腐性对挡潮工程及其它水利工程均具有非常重要的现实意义。
2高性能混凝土释义
所谓高性能混凝土，区别于传统混凝土结构，是新型的高科技混凝土，其以耐久性为主要设计指标，添加使用新型高效减水剂和矿物掺合料，新型高效减水剂能有效降低混凝土的水胶比，增加坍落度和控制坍落度损失; 矿物掺合料则填充了胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，使混凝土的密实度得以提高。同时，矿物掺合料的使用，使混凝土的抗硫酸盐和抗氯离子侵蚀能力及防碳化性能显著提高，从根本上提高混凝土保护钢筋的能力，突破了传统钢筋混凝土防腐蚀效果差及耐久性不足的缺陷。
3高性能混凝土在挡潮工程中应用现状及需注意的问题
3.1高性能混凝土在挡潮工程中应用现状
与传统的钢筋混凝土不同的是,耐久性是高性能混凝土的首要性能指标，因此，在工程使用中应重点保证其使用耐久性、持久工作性、体积稳定性等。对于挡潮类水利工程而言,其在设计施工过程中，应侧重于高性能、抗渗性、体积稳定性、强度与优良的抗冲击疲劳性等。以临海国家荷兰为例,在对已经投入使用三年至六十三年的多座高性能混凝土结构工程的调研中发现,其结构大致完好、氯离子扩散系数仅为普通混凝土工程的十分之一到十五分之一。
通过国内外水利工程实践可以发现，当前对高性能混凝土的耐久性评价主要基于抗渗透性、碱--骨料反应、抗硫酸盐侵蚀性以及抗冻性四个方面。混凝土的抗渗性被认为是评价混凝土耐久性的重要指标,高性能混凝土由于具有很高的密实度,按现行国家标准用加压透水的方法难以准确评价其渗透性,混凝土的渗透性不只对要求防水的结构物是有意义的,更重要的是评价混凝土在抵抗环境中侵蚀介质侵入和腐蚀的能力；碱--骨料反应也是影响混凝土耐久性的一个重要方面，由于碱--骨料反应而发生破坏的时间随反应类型、集料活性大小、碱含量、使用环境等的不同而明显地变化,碱--骨料反应造成的开裂破坏随时间变化而加剧,维修困难,费用十分昂贵,因此己引起世界各国的高度重视；对混凝土有侵蚀性的硫酸盐分为内部和外部两种,外部硫酸盐存在于某些地区的土壤、工业生产排放的固体或液体的废气物和海水中,当混凝土中使用某些外加剂或某些含石膏的增强剂时,由于某种原因使水泥中的石膏未完全反应,就成为混凝土硬化后期剩余的内部硫酸盐，硫酸盐侵蚀的结果是硫酸盐与水泥中的含铝含钙成分,或者早期生成的单硫型水化硫铝酸盐反应,生成体积膨胀的钙矾石,侵蚀和分解水泥的主要水化物C、S、H,生成硅灰石膏,从而破坏混凝土；在寒冷地区,混凝土受冻融循环作用往往是导致混凝土劣化的主要因素,冻融循环还常和除冰盐共同作用,加剧混凝土的劣化,抗冻性可间接地反映混凝土抵抗环境水侵入和抵抗冰晶压力的能力,因此,抗冻性常作为混凝土耐久性的重要指标。
3.2高性能混凝土在挡潮工程中使用中需注意的问题
通常情况下，高性能混凝土在挡潮工程使用中应注意如下问题：首先，在混凝土搅拌好后,应立即运送并浇注；其次，在运送、浇注混凝土过程中,应尽可能不出现或少出现离析现象。在高性能混凝土的运输及浇注时应注意，要按预定方案进行混凝土运送和浇注，同时确认混凝土没有发生材料离析后才可以进行浇注。混凝土自由下落的高度要控制好,以不超过5m为宜；第三，在进行分层浇注时,最好考虑采取连续浇注的方式，对混凝土流动性则采取全面检查的方法。此外，振捣器等机械设备作为紧急情况时使用,应提前准备好；在高性能混凝土的表面修饰及养护方面，要选择适当时机修饰抹平,为防止表面干燥,在初期阶段要特别注意潮湿养生。第四，模板应设计为液压方式,浮力也必须进行验算,以确保设计安全度，并要考虑防止水泥浆泼出的措施。当有坡度时,应进行模板坡度验算。脱模时要确认混凝土的强度。在抗离析剂和高性能减水剂合用时,对二者之间的性能是否相互影响,应事先做试验进行确认。
4高性能混凝土在挡潮工程中主要技术内容和技术指标
4.1高性能混凝土在挡潮工程中的主要技术内容
高性能混凝土具有较高的耐久性和强度，既能满足施工所需要的大流动性又不易发生离析、泌水等现象。由于其中胶凝材料的用量较高、砂率偏高、粗骨集料含量和水灰比相对偏低，同时高效减水剂掺量较大，因此必须含有足够的超细矿物掺合料。根据挡潮工程的要求，施工中应首先选用高性能混凝土，水泥选用质量稳定、强度等级不低于42.5级的低碱普通水泥或硅酸盐水泥；在矿物掺和料使用方面，应选用粉煤灰或磨细矿渣粉，矿物掺和料质量检验应符合国家标准，且其需水量不应大于100%。对粉煤灰还应控制其烧失量，烧失量越大，其含碳量越高，混凝土的需水量就越大，不利于水泥水化；其次，矿渣粉的表面积应控制在350--500m²/kg之间；再次，骨料的选用要符合混凝土配制强度要求，且在整个设计年限内不对混凝土性能产生有害影响。粗骨料宜选择质量致密坚硬、强度高的硬质砂岩、花岗石、大理石、石灰岩、玄武岩、辉绿石等品种母岩的碎石；细骨料应选用硬质洁净的天然河砂或碎石砂。骨料含泥量应小于1.0%，且不含有机物、硫化物和硫酸盐等杂质；最后，选用减水率高、坍落度损失小、与水泥相容性好、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的外加剂，复合型外加剂应通过检验合格后方可使用。
4.2高性能混凝土在挡潮工程应用中的主要技术指标
高性能混凝土的配合比是生产混凝土的重要技术参数，直接关系到混凝土的质量与生产成本，是混凝土质量控制的重要环节。可以参照普通混凝土的配合比设计，但应进行严格的混凝土流变性能检测、强度检测、抗渗性和抗冻性检测。此外还应注意以下几个方面：
4.2.1水灰比和胶凝材料用量的控制
水灰比影响混凝土强度的同时还会极大影响混凝土的抗渗性和耐久性，水灰比大的水泥石其毛细孔隙较大，渗透性增加，耐久性降低。高性能混凝土水灰比应控制在 0.35～0.4之间。胶凝材料的总量应控制在500kg/m³以下，如胶凝材料用量过多，会使单位体积内的骨料量减少，从而影响混凝土的强度，易造成混凝土后期开裂，降低耐久性。
4.2.2水泥用量控制
保证混凝土密实性和耐久性的重要措施是通过保证足够的水泥用量和控制水泥的超量实现。超量的水泥会降低混凝土的体积稳定性，而使用矿物掺合料替代水泥不仅可以填充水泥的空隙，在相同的水胶比下，能提高流动性，也能提高硬化后的强度，更重要的是能改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。
4.2.3砂率控制
在水泥量一定的情况下，砂率对混凝土配合比的影响较为显著。砂率过小，在减少浆体用量的同时获得较高的强度，但影响了混凝土的泵送性能；而砂率过大，混凝土的粘聚性增大，影响了混凝土的泵送性能。
4.2.4高效减水剂应用
可借助使用高效减水剂或高效减水剂与矿物质超细粉料双掺的方式降低单方混凝土用水量，这也是混凝土获得高性能的重要途径。
5小结
实践证明,高性能混凝土能够有效提高建筑结构的耐久性，同传统的普通混凝土结构相比，高性能混凝土的耐久性及使用寿命大幅提高,因此，基于工程耐久性和安全性考虑，挡潮工程及其它水利工程施工中应予以优先考虑。
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