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

21世世紀將是高性能混凝土發(fā)展的時代。1994年我國發(fā)布的《中國21世紀議程--中國21世紀人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》指出：“必須尋求一條人口、經(jīng)濟、社會、環(huán)境和資源相互協(xié)調(diào)，既能滿足當(dāng)代人需求，而又不對滿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、摻合料來達到節(jié)約能源、保護環(huán)境、降低工程造價的目的，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，它具有強度高、耐久性好、原料來源廣、制作工藝簡單、成本較底、適用于各種自然環(huán)境等優(yōu)點，針對不同用途要求，高性能混凝土對下列性能有重點地予以保證：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)為奧運會主會場--“鳥巢”，西南側(cè)為國家游泳館--“水立方”，西側(cè)隔奧林匹克景觀大道與奧運會國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405米，東西長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，提高混凝土密實性和體積穩(wěn)定性，從而達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粉煤灰配制高性能泵送混凝土，其性能指標(biāo)如下：

配制強度：fcu,28≥42Mpa，依據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(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)時損失不大于30毫米；擴展度：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混凝土初凝時間6-8小時，終凝時間與初凝時間盡量縮短。

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

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礦物外加劑是使砼達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，選用水泥應(yīng)具有足夠的強度，同時具有良好的流變性，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度等級完全可以滿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)硬化過程中干縮濕脹所引起的體積變化，同時還作為膠凝材料的廉價填充料。

集料應(yīng)優(yōu)選潔凈、級配良好、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。細集料對砂的質(zhì)量要求主要包括：細度模數(shù)、顆粒級配、含泥量、泥塊含量、堅固性、有害雜質(zhì)含量和堿活性。高性能砼對粗集料的質(zhì)量要求主要包括：顆粒級配、針片狀顆粒含量、含泥量、泥塊含量、強度、堅固性、有害雜質(zhì)含量和堿活性。

拌合水采用自來水。

外加劑方面，混凝土為泵送砼要求有較大的流動性，并能在較長時間內(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度，用水量對砼的流動性和密實性有很大影響，同時對砼配合比的經(jīng)濟指標(biāo)影響顯著。砂率對砼的影響主要體現(xiàn)在流動性和和易性。級配好、細度合適的砂子以及適當(dāng)?shù)纳奥?，對砼的工作性、強度及耐久性有較大影響。

混凝土拌合物性能試驗

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性、坍落度保留好等方面。加之高性能砼突出特點之一是在新拌狀態(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試和現(xiàn)場檢驗就變得更為重要。測試工作包括以下幾個方面：混凝土拌合物工作性能試驗、硬化混凝土力學(xué)性能試驗、混凝土耐久性試驗，各項性能均達到要求才行。

經(jīng)驗總結(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)試驗室是否對高性能砼具有配制和檢測能力。

2)加強現(xiàn)場檢測砼的措施，砼運至施工現(xiàn)場后要增大對砼的坍落度的檢測頻率，要求砼具有良好的和易性，不離析、不泌水。

3)嚴格控制攪拌站砼專用原材料進站質(zhì)量，各項技術(shù)檢測指標(biāo)必須符合試驗時所用原材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選擇性能良好的砼外加劑，因為砼外加劑對砼的各項性能的作用是越來越大，成為了名副其實的第五組分。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，從而使得砼實現(xiàn)高性能化。

4)加強對砼澆注過程的控制，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)護前注意及時進行表面收光，由于收縮裂縫在砼初凝前后均有出現(xiàn)的可能，所以應(yīng)注意及時進行表面收光，初凝至終凝這段時間內(nèi)留意觀察表面狀況，并根據(jù)需要再進行一次或多次收光。

6)要特別注意砼的及時養(yǎng)護，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，并覆蓋土工布、草簾等進行保濕養(yǎng)護。

7)通過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)護等各項工序銜接配合。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，尺寸嚴整，達到清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。