摘要：高强混凝土是指将优质集料、高效减水剂等掺加在混凝土配制中使用常规生产工艺生产出比普通混凝土性能更佳、强度等级更高的混凝土。本文对高强混凝土的结构组成、施工工艺以及高强混凝土的技术特点等方面进行了分析，并对其应用前景进行了展望。

关键词：高强混凝土;施工工艺;材料

目前，在土木工程建设中高强混凝土是重要研究课题之一。在混凝土技术发展中高强混凝土技术是重要的发展方向之一。近年来，现代工程建设的结构均有改变，就需要提高混凝土的强度，减少工程结构构件的尺寸，减轻构件的自重，扩大建筑面积，提高其使用功能，因此高强混凝土能够改善桥梁工程、建筑工程承受恶劣环境条件、高耸发展的需求，能够改善建设工程的性能，提高建设质量。

一、高强混凝土的技术特点

（一）低水灰比

在混凝土强度控制中水灰比是重要的参数之一，用水量的多少在混凝土搅拌制中较为重要，对混凝土的耐久性、强度以及收缩性均有直接的影响。以往在拌制混凝土时水灰比的阈值不小于0.5，但高强混凝土的水灰比要比常规混凝土水灰比的配比要低，一般低于0.35，而超高强混凝土的水灰比降到了0.2，因此高强混凝土的强度与水灰比有直接联系。高强混凝土的低水灰比对混凝土的坍落度的影响并不大，仍然可以达到泵送的程度。但高强混凝土实现低水灰比的主要原因在于在进行高强混凝土拌制时将高效减水剂应用其中，能够使混凝土在保证高强度的同时还有具有较高的流动性。

（二）粗骨料粒径小

在拌制普通混凝土时一般在为了节省水泥时将多级配的粗骨料应用其中，以此提高普通混凝土的强度，尤其是大体积的混凝土用到了三级、四级配，但是加大骨料对于高强混凝土来说会降低其强度。相关研究表明，水泥浆、石子是高强混凝土的破坏面穿过的主要元素，其并不是围绕着骨料的表面，因此在高强混凝土的强度控制中骨料起到了决定性作用，往往是由骨料决定高强混凝土的强度上限。骨料是一种脆性材料，骨料的颗粒越大可能会导致出现更多的内部缺陷，因此骨料的尺寸越大，高强混凝土的强度就越低。骨料尺寸较小时就很少出现内部缺陷的情况，并且较小尺寸的骨料能够增加骨料与水泥浆之间的粘结面积，界面的受力也较为均匀。此外，相关文献显示，水泥水化物与石灰岩骨料表面能够形成化学反应，因此灰岩骨料虽然有时强度稍低，但配置出来的混凝土却有较高的强度[1]。

（三）抗压比例极限高

高强混凝土的弹性工作阶段为高强混凝土的抗压强度达到峰值的75%-90%之前，随着高强混凝土强度的提升，线性段的范围也会随之增加。而低强混凝土的中线性段的上限只能达到强度峰值的40%-50%，因此高强混凝土的弹性模量相比普通混凝土的要高，这也说明抗压比例极限高对增加高强混凝土结构刚度很有利。但高强混凝土的抗剪、抗拉强度相对来说较低，因此如果只考虑高强混凝土的抗压强度，并按照普通混凝土的配比概念进行推论就容易出错。

（四）低水泥用量

只增加水泥量并不能完全提高高强混凝土的强度，相关研究表明，400-550kg/m3是高强混凝土C50-C120所需要的水泥量，可以通过将硅粉、煤粉灰等矿物质掺加在高强混凝土的拌制中提高强度。将硅粉和煤粉灰等矿物质掺加在混凝土拌制中能够减少混凝土中存在的空隙，对提高混凝土强度、增加凝胶材料的活性均有促进作用。将一定能量的硅粉、粉煤灰双掺或将粉煤灰单独掺加在混凝土配置中要比增加相同重量的水泥所获得的强度要更大。同时，将硅粉、粉煤灰掺加在混凝土配置中还能够降低混凝土水化热、工作度与收缩量，对改善混凝土抗化学腐蚀有重要的作用。因此高强度混凝土中使用的硅粉、粉煤灰等矿物质后要比普通混凝土所使用的水泥量要低[2]。

（五）原材料生产要求严格

由于高强混凝土的强度高，因此对各种原材料的生产管理也有较高的要求，对原材料生产的每一个环节都必须有严格的质量控制。这也容易导致运输时间长而导致坍落度损失的情况出现，如果混凝土拌和物在不加减水剂的情况下，坍落度在半小时内的损失不超过10%-20%，而使用减水剂后坍落度就会随着时间的增长而出现较大的损失，特别是当温度较高时坍落度受到的影响更大。因此商品混凝土的缺点在于施工不便，质量不易保障。

二、高强混凝土原材料的选择与技术要求

（一）集料

集料与水泥砂浆界面的强度与集料与水泥的性质有直接的关系，由于水灰比的减少高强混凝土中水泥的强度也会有明显提高。而集料的性能对混凝土的强度也有较大影响，集料的性能包括集料的粒径、形状、级配、表面结构等因素，集料与水泥砂浆之间的化学吸附与物理吸附较好时，界面的强度就高，混凝土的强度也会提高。将有棱角、表面粗糙、形状近似正方形的碎石配置在混凝土中能够增加界面的粘接强度，形成的骨架也具有较高的摩擦力。高强混凝土中所使用的集料容重阈值应高于1.45g/cm3，且集料的强度应比混凝土的设计强度要高，优质集料的抗压强度均在100MPa以上，如石灰岩、火成岩等沉积岩。石子的料径、级配对高标号混凝土的配置非常重要。虽然在提高强度中采用间断级配的方式有一定作用，但是连续级配对混凝土的和易性会有影响。由于混凝土强度会随着粒径的增加而逐步下降，因此在进行高强混凝土配制时应以20-25mm以下为集料的最大料径控制范围。此外，在选择细集料时，应该选择质地坚硬、圆心颗粒以及级配良好的天然砂。

（二）水泥

并不是所有高强水泥均能配制出高强混凝土，在配制高强混凝土时应该从水泥的细度及水泥中的矿物质成分含量进行综合考虑，水泥中矿物质成分含量的高低对是否能够配制高强混凝土有直接影响。水泥的细度比表面积对水泥净浆的抗压强度有直接影响，水泥细度比表面积越高水泥净浆的抗压强度就越高。在选择水泥时应选择高于42.5r的硅酸盐水泥，普通的硅酸盐水泥中熟料的含碱量、矿物组成以及细度均会对减水剂的减水效果以及分散效应有直接的影响，因此在配置高强水泥时应该从水泥细度、强度、安定性等方面进行综合考虑。高强混凝土的配制需要较大量的水泥，混凝土的强度会随着水泥量的增加而增加，但在实际配制及使用过程中发现，当高强混凝土中的水泥量达到一定量时对提高混凝土强度的效果并不显著，并且当混凝土中水泥量增加时，也会增加水泥收缩度，因此在配制高强混凝土时应合理控制水泥用量[3]。

（三）外加剂

在配制高强混凝土时添加外加剂对提高其强度、增加耐久性、延缓混凝土凝结均有重要的作用。外加剂常用品种包括高效减水剂、早强剂、缓凝剂等。其中的高效减水剂的引气性低、减水率高，将其应用在高强混凝土配制中能够减少混凝土的用水量与水泥量，对提高混凝土密实度与强度有重要的作用。但将高效减水剂掺加在混凝土中容易提高混凝土的坍落度，因此应适当加入高效减水剂，同时也可将混凝剂与高效减水剂同时掺加其中。由于高强混凝度的水灰比较低、水泥用量较高因此高强混凝土有较高的早期强度，早强剂能够使强度发展加快，但对混凝土后期的强度有一定影响，因此在没有早期要求时，一般不会将早强剂应用在高强混凝土的配制中。此外，将缓凝剂掺加在混凝土的配制中对控制早期水化、避免冷缝形成有重要作用。在使用缓凝剂时应根据温度变化进行适当的调整，避免对混凝土后期强度产生影响。

（四）水灰比和砂率

水泥水化在一般情况下需要使用0.4倍水泥重量的水才能够完场，当水灰比阈值小于0.4时就会导致水泥水化不完全的情况出现。由于高强混凝土的水灰比较低，但在水灰比降低后，虽然会出现水泥水化不完全的情况，但没有水化的水泥颗粒也可作为填充料增加摩擦力。或者在配置水灰比时应该将超细矿物质应用其中代替多余的水泥，实现低水泥量，提高混凝土的强度。从理论上来说砂率会随着强度等级的增高而降低，主要原因是因为较低的砂率能够发挥粗集料骨架的作用，但如果砂率过低就会对混凝土的和易性造成影响，因此，在配制高强混凝土时应合理控制砂率范围。

三、高强混凝土的施工工艺要点

由于高强混凝土的水灰比较小，细颗粒的总量相比普通混凝土的要多，因此其拌和物内的聚性也较大，对拌和、施工环境气候等方面的要求较高。在拌和方面，由于普通的自由式搅拌设备很难将混凝土拌和均匀，因此一般采用强制拌和的方式，使用二次投料法进行拌和，以此在保障拌和物能够充分拌和均匀的同时满足设计配合比的要求。由于高强混凝土拌和物的黏度较大，容易凝结硬块，因此对温度及气候的敏感度较高，对施工有一定难度，因此在配制、拌和混凝土以及施工时应合理选择施工时间及温度条件。此外，在高强混凝土施工过程中应注意以下问题：1.在配制高强混凝土时为避免水泥与减水剂有直接的接触，应将减水剂后掺，减少混凝土出料与运输距离中的停留时间，以此减少混凝土坍落度损失。2.由于高强混凝土的粘性较大，对泵送施工会造成一定难度，对高强混凝土的强度也会有一定影响，为改善这一情况，应从原材料选择方面改善高强混凝土坍落度损失、粘性等问题。3.要注重高强混凝土的养护，早期阶段做好保水、保温的养护，高强混凝土早期水化反应会使用水量提高，因此当出现失水情况时对混凝土的强度有一定影响，且混凝土的表面也会出现干缩裂纹。对此应做好混凝土表面养护。

四、高强混凝土的应用范围

由于高强混凝土与普通凝土相比具有抗冻性、耐久性好，使用寿命长，且强度高，能够用于重载等结构，因此其应用范围较广，目前主要在高层建筑、水利水电工程、桥梁工程、混凝土制品、港口和海洋工程等领域应用。由于桥梁的自身重量较大，将高强混凝土应用在大跨桥梁建设中能够减少桥梁的自重，降低桥梁见面高度，对提高桥梁建设质量有重要作用。在高层建筑与底部柱子建设与剪力墙建设中高强混凝土均是理想材料，将其应用在高层建筑物抵不住自和剪力墙建设中不仅能够节约结构造价，还能够减少柱子的尺寸，满足建筑美观化的需求。并且将高强混凝土应用在高层建筑物底部柱子建设中能够增加柱子的刚度，减少结构因柱子承受较大负荷出现横向变形等情况。由于高强混凝土具有耐磨、抗冲等特性，在水利水电的泄洪建筑物、尾水管等结构建设中的应用能够较好的发挥作用。此外，其也在水利水电工程的抢险加固工程中也有应用价值[4]。

五、总结

综上所述，高强混凝土具有耐久性高、材料节省等优点，其在各个领域中的应用都较为广泛。并且随着我国经济的发展，建筑工程、桥梁工程项目也越来越多，对高强混凝土技术的要求也越来越高，因此在应用高强混凝土时还应注重加强对其后期的养护，促使在桥梁、建筑等土木建设工程中得到更广泛的应用。

参考文献

[1]高强. 试论高强混凝土在城市道路与交通工程中的应用[J]. 建筑·建材·装饰， 2020， 000（002）：194，200.

[2]李永. 高强混凝土在市政建筑施工中的应用探讨[J]. 砖瓦世界， 2020， 000（012）：41，145.

[3]罗云伟.高强混凝土在超高层建筑中的应用[J].科技创新与应用，2021，11（19）：158-160.

[4]高珊.高强高性能混凝土在建筑工程施工中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2021，23（4）：27-30.