高性能混凝土（HPC）在北京奧林匹克公園地下商業(yè)工程的應(yīng)用

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21世世紀(jì)將是高性能混凝土發(fā)展的時(shí)代。1994年我國(guó)發(fā)布的《中國(guó)21世紀(jì)議程--中國(guó)21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書(shū)》指出：“必須尋求一條人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和資源相互協(xié)調(diào)，既能滿(mǎn)足當(dāng)代人需求，而又不對(duì)滿(mǎn)足后代人需求的能力構(gòu)成危害的可持續(xù)發(fā)展的道路。”發(fā)展高性能混凝土，可以充分利用各種環(huán)保性材料、外加劑、摻合料來(lái)達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、降低工程造價(jià)的目的，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

吳中偉院士曾經(jīng)提出：高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代技術(shù)制作的混凝土，它具有強(qiáng)度高、耐久性好、原料來(lái)源廣、制作工藝簡(jiǎn)單、成本較底、適用于各種自然環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)不同用途要求，高性能混凝土對(duì)下列性能有重點(diǎn)地予以保證：耐久性、工作性、力學(xué)性、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性，是各工程領(lǐng)域混凝土材料的最新發(fā)展方向。

北京奧林匹克公園地下商業(yè)工程南側(cè)為奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)--“鳥(niǎo)巢”，西南側(cè)為國(guó)家游泳館--“水立方”，西側(cè)隔奧林匹克景觀大道與奧運(yùn)會(huì)國(guó)際新聞廣播中心相望；東側(cè)為地下通道，地下商業(yè)頂板上部為奧林匹克景觀水系--奧運(yùn)湖，地下商業(yè)是鑲嵌在奧林匹克公園中一棵璀璨的明珠。

地下商業(yè)工程總建筑面積173000平方米，南北長(zhǎng)405米，東西長(zhǎng)207米，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋砼框架—抗震墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為梁式筏板基礎(chǔ)，地下兩層，局部夾層，外墻為抗?jié)B砼C40S12，內(nèi)墻和獨(dú)立柱C50，框架梁、板

C35，地下一層頂板上部為景觀水系，頂板砼要求為抗壓、阻銹、抗?jié)B、抗凍、膨脹的高性能砼。

高性能砼的配制技術(shù)要求

高性能混凝土的配制除選用優(yōu)質(zhì)水泥、集料、水外，還須摻加足量的摻合料與高性能外加劑，即“雙摻法”。

雙摻法基本原理：摻入高性能外加劑能夠大幅度降低水膠比、用水量及水泥用量，改善混凝土的流動(dòng)性、和易性、技術(shù)性以及阻止鋼筋銹蝕；而摻入摻合料則能降低水泥用量、降低水化熱和混凝土堿含量，提高混凝土密實(shí)性和體積穩(wěn)定性，從而達(dá)到提高混凝土耐久性的目的。

采用常規(guī)生產(chǎn)工藝，利用碎石、碎卵石、天然砂和普通P.O42.5水泥，選用高性能的外加劑與一級(jí)粉煤灰配制高性能泵送混凝土，其性能指標(biāo)如下：

配制強(qiáng)度：fcu,28≥42Mpa，依據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及北京市地方性標(biāo)準(zhǔn)《混凝土礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》；坍落度：180±20毫米，60分鐘坍落度經(jīng)時(shí)損失不大于30毫米；擴(kuò)展度：D≥500毫米；摻合料摻量符合《混凝土礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》；砼外加劑選用西卡阻銹劑

901、UEA膨脹劑、泵送劑CON-10優(yōu)質(zhì)的外加劑；C35混凝土初凝時(shí)間6-8小時(shí)，終凝時(shí)間與初凝時(shí)間盡量縮短。

高性能混凝土具有優(yōu)異的工作性：流動(dòng)性大，粘聚性好，不離析、不泌水，能滿(mǎn)足汽車(chē)泵送要求。

高性能砼的原材料選擇及配合比確定

高性能砼所用的原材料，除傳統(tǒng)砼所用的水泥、砂、石和水外，還有化學(xué)外加劑和礦物外加劑。使用新型的高效減水劑和磨細(xì)礦物外加劑是使砼達(dá)到高性能的主要技術(shù)措施。前者能降低砼的水膠比，增大坍落度和控制坍落度損失，賦予砼高致密性和良好的工作性；后者能填充膠凝材料的孔隙，參與膠凝材料的水化，除提高砼的致密性外，還能改善砼的界面結(jié)構(gòu)，提高砼的耐久性和強(qiáng)度。

原材料的選擇

選用水泥的主導(dǎo)思想是：根據(jù)高性能砼的特點(diǎn)，選用水泥應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的流變性，并與目前廣泛應(yīng)用的高效減水劑有很好的適應(yīng)性，較容易控制坍落度損失，普通水泥和硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)完全可以滿(mǎn)足高性能砼配制的需要，最常使用的是P.O42.5水泥。

選用集料的主導(dǎo)思想是：集料是砼的主要組成材料之一，在砼中約占3/4。正確選擇集料的品種是配制高性能砼的基礎(chǔ)。集料在傳統(tǒng)砼中主要起骨架作用并減少由于膠凝材料在凝結(jié)硬化過(guò)程中干縮濕脹所引起的體積變化，同時(shí)還作為膠凝材料的廉價(jià)填充料。

集料應(yīng)優(yōu)選潔凈、級(jí)配良好、空隙較小的粗骨料，砼處于潮濕環(huán)境的地下工程應(yīng)選用低堿性骨料。細(xì)集料對(duì)砂的質(zhì)量要求主要包括：細(xì)度模數(shù)、顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量、堅(jiān)固性、有害雜質(zhì)含量和堿活性。高性能砼對(duì)粗集料的質(zhì)量要求主要包括：顆粒級(jí)配、針片狀顆粒含量、含泥量、泥塊含量、強(qiáng)度、堅(jiān)固性、有害雜質(zhì)含量和堿活性。

拌合水采用自來(lái)水。

外加劑方面，混凝土為泵送砼要求有較大的流動(dòng)性，并能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持這種性能，即塌落度損失小，黏性較好，砼不離析，不泌水，外觀要求達(dá)到清水砼標(biāo)準(zhǔn)。

粉煤灰能改善混凝土施工性能和力學(xué)性能、減少混凝土需水量、避免混凝土拌合物的離析、泌水，改善工作性、減少坍落度損失。

高性能混凝土配合比

混凝土配合比應(yīng)主控以下三個(gè)主要參數(shù)：水灰比，用水量和砂率。通常情況下水灰比的大小決定了砼的強(qiáng)度，用水量對(duì)砼的流動(dòng)性和密實(shí)性有很大影響，同時(shí)對(duì)砼配合比的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響顯著。砂率對(duì)砼的影響主要體現(xiàn)在流動(dòng)性和和易性。級(jí)配好、細(xì)度合適的砂子以及適當(dāng)?shù)纳奥?，?duì)砼的工作性、強(qiáng)度及耐久性有較大影響。

混凝土拌合物性能試驗(yàn)

高性能砼的優(yōu)良工作性，即包括傳統(tǒng)砼拌合物工作性中的流動(dòng)性、黏聚性和泌水性等方面，又包括現(xiàn)代砼為適應(yīng)泵送、免振等施工要求而要求的大流動(dòng)性、坍落度保留好等方面。加之高性能砼突出特點(diǎn)之一是在新拌狀態(tài)下具有與施工方法相適應(yīng)的優(yōu)良的工作性，高性能砼工作性的測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)就變得更為重要。測(cè)試工作包括以下幾個(gè)方面：混凝土拌合物工作性能試驗(yàn)、硬化混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)、混凝土耐久性試驗(yàn)，各項(xiàng)性能均達(dá)到要求才行。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1)要選擇具有良好生產(chǎn)能力的砼攪拌站，考察它是否具有高性能砼的配制、生產(chǎn)、供應(yīng)能力，站內(nèi)試驗(yàn)室是否對(duì)高性能砼具有配制和檢測(cè)能力。

2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)砼的措施，砼運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后要增大對(duì)砼的坍落度的檢測(cè)頻率，要求砼具有良好的和易性，不離析、不泌水。

3)嚴(yán)格控制攪拌站砼專(zhuān)用原材料進(jìn)站質(zhì)量，各項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)指標(biāo)必須符合試驗(yàn)時(shí)所用原材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選擇性能良好的砼外加劑，因?yàn)轫磐饧觿?duì)砼的各項(xiàng)性能的作用是越來(lái)越大，成為了名副其實(shí)的第五組分。應(yīng)用于砼中，改善砼拌合物的工作性，良好的坍落度保持性能，提高砼的均質(zhì)性，降低單方砼的堿含量，降低砼的收縮，提高體積穩(wěn)定性和耐久性，從而使得砼實(shí)現(xiàn)高性能化。

4)加強(qiáng)對(duì)砼澆注過(guò)程的控制，減少砼表面水的蒸發(fā)速度。在夏季高溫、多風(fēng)的天氣情況下，減少或避免砼表面的陽(yáng)光直射，降低砼表面的風(fēng)速都是減少砼表面水蒸發(fā)速度的有效措施。

5)養(yǎng)護(hù)前注意及時(shí)進(jìn)行表面收光，由于收縮裂縫在砼初凝前后均有出現(xiàn)的可能，所以應(yīng)注意及時(shí)進(jìn)行表面收光，初凝至終凝這段時(shí)間內(nèi)留意觀察表面狀況，并根據(jù)需要再進(jìn)行一次或多次收光。

6)要特別注意砼的及時(shí)養(yǎng)護(hù)，在初凝以后，如果在砼表面灑水而水泥漿不流失，則可盡早灑水養(yǎng)護(hù)，并覆蓋土工布、草簾等進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

7)通過(guò)在北京奧林匹克公園地下商業(yè)工程結(jié)構(gòu)頂面C35P12高性能混凝土的澆注施工實(shí)踐證明，利用多種高效外加劑及摻合料，采用科學(xué)的混凝土配合比配制C35P12高性能混凝土，采取嚴(yán)格、特殊的混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制措施和周密的施工部署，保持混凝土供應(yīng)和澆注的連續(xù)性，注重施工中從泵送、澆注到用麻布、塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)工序銜接配合。完全可以有效解決

C35P12高性能混凝土在大空間大面積上易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。確保拆模后混凝土外觀質(zhì)量光潔平滑，色澤均一，尺寸嚴(yán)整，達(dá)到清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。