吴中伟院士曾经提出:高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土,它具有强度高、耐久性好、原料来源广、制作工艺简单、成本较底、适用于各种自然环境等优点,针对不同用途要求,高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证:耐久性、工作性、力学性、适用性、体积稳定性和经济合理性,是各工程领域混凝土材料的最新发展方向。
北京奥林匹克公园地下商业工程南侧为奥运会主会场――“鸟巢”,西南侧为国家游泳馆――“水立方”,西侧隔奥林匹克景观大道与奥运会国际新闻广播中心相望;东侧为地下通道,地下商业顶板上部为奥林匹克景观水系――奥运湖,地下商业是镶嵌在奥林匹克公园中一棵璀璨的明珠。
地下商业工程总建筑面积173000平方米,南北长405米,东西长207米,主体结构为钢筋砼框架―抗震墙结构,基础形式为梁式筏板基础,地下两层,局部夹层,外墙为抗渗砼C40S12,内墙和独立柱C50,框架梁、板C35,地下一层顶板上部为景观水系,顶板砼要求为抗压、阻锈、抗渗、抗冻、膨胀的高性能砼。
高性能砼的配制技术要求
高性能混凝土的配制除选用优质水泥、集料、水外,还须掺加足量的掺合料与高性能外加剂,即“双掺法”。
双掺法基本原理:掺入高性能外加剂能够大幅度降低水胶比、用水量及水泥用量,改善混凝土的流动性、和易性、技术性以及阻止钢筋锈蚀;而掺入掺合料则能降低水泥用量、降低水化热和混凝土碱含量,提高混凝土密实性和体积稳定性,从而达到提高混凝土耐久性的目的。
采用常规生产工艺,利用碎石、碎卵石、天然砂和普通P.O42.5水泥,选用高性能的外加剂与一级粉煤灰配制高性能泵送混凝土,其性能指标如下:
配制强度:fcu,28≥42Mpa,依据JGJ 55-2000《普通混凝土配合比设计规程》及北京市地方性标准《混凝土矿物掺合料应用技术规程》;坍落度:180±20毫米,60分钟坍落度经时损失不大于30毫米;扩展度:D≥500毫米;掺合料掺量符合《混凝土矿物掺合料应用技术规程》;砼外加剂选用西卡阻锈剂901、UEA膨胀剂、泵送剂CON-10优质的外加剂;C35混凝土初凝时间6-8小时,终凝时间与初凝时间尽量缩短。
高性能混凝土具有优异的工作性:流动性大,粘聚性好,不离析、不泌水,能满足汽车泵送要求。
高性能砼的原材料选择及配合比确定
高性能砼所用的原材料,除传统砼所用的水泥、砂、石和水外,还有化学外加剂(亦称为砼的第五组分)和矿物外加剂(亦称为砼的第六组分)。使用新型的高效减水剂和磨细矿物外加剂(或称矿物掺合料)是使砼达到高性能的主要技术措施。前者能降低砼的水胶比,增大坍落度和控制坍落度损失,赋予砼高致密性和良好的工作性;后者能填充胶凝材料的孔隙,参与胶凝材料的水化,除提高砼的致密性外,还能改善砼的界面结构,提高砼的耐久性和强度。
原材料的选择
选用水泥的主导思想是:根据高性能砼的特点,选用水泥应具有足够的强度,同时具有良好的流变性,并与目前广泛应用的高效减水剂有很好的适应性,较容易控制坍落度损失,普通水泥和硅酸盐水泥的强度等级完全可以满足高性能砼配制的需要,最常使用的是P.O42.5水泥。
选用集料的主导思想是:集料是砼的主要组成材料之一,在砼中约占3/4。正确选择集料的品种是配制高性能砼的基础。集料在传统砼中主要起骨架作用并减少由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化,同时还作为胶凝材料的廉价填充料。
集料应优选洁净、级配良好、空隙较小的粗骨料,砼处于潮湿环境的地下工程应选用低碱性骨料。细集料对砂的质量要求主要包括:细度模数、颗粒级配、含泥量、泥块含量、坚固性、有害杂质含量和碱活性。高性能砼对粗集料的质量要求主要包括:颗粒级配、针片状颗粒含量、含泥量、泥块含量、强度(岩石抗压强度和压碎指标值)、坚固性、有害杂质含量和碱