高强高性能混凝土施工工艺必须解决的主要问题是拌合物的高黏性与坍落度损失。由于这种新型混凝土胶凝材用量大,水灰比又小,使混凝土黏性大,流动慢,因而多采用强制式搅拌机,如双轴式搅拌机等。第二,高强高性能混凝土多采用集中搅拌、罐车运输和泵送工艺——只有这种高度工业化控制的生产体系,才能生产出匀质性好、质量稳定的“高档”产品。因而,与黏性大相矛盾的要求是混凝土坍落度必须足够大,最低不小于180mm,甚至有要求大到270mm的。而且坍落度经时损失要越小越好,要远小于现行泵送剂标准的规定值。通常高性能混凝土1h坝落度保持率要求在90%~95%,甚至是100%,因而在施工工艺方面须采取相应措施。

1.搅拌

高性能混凝土必须使用性能好的强制式搅拌机,水和外加剂的计量装置在使用前应当校核检查,这是因为这种混凝土水胶比小,性能优劣对用水量很敏感。

搅拌时的喂料顺序也较普通混凝土不同,这主要是为了提高优质的高性能减水剂的效率,并减小坦落度经时损失。拌合普通混凝土的传统方法是把所有原材料一起倒入搅拌机,并把外加剂溶在拌合水中一起加入。用这种程序搅拌高性能混凝土是不对的,会导致坍落度加速损失,影响拌合物的质量,其结果是若要保证质量只好在配制时多用胶凝材料和加大外加剂掺量,不仅增加了生产成本,还往往达不到预期指标,事倍而功半。

较理想的喂料顺序是:先将称量好的水泥、掺合料、砂和水混合搅拌40s左右,再投入粗骨料和减水剂搅拌1min才出机。

这样做的优点是:①总体上缩短了搅拌时间;②改善流动性(由于后掺减水剂),拌合物泌水低;③强度提高10%左右;④强度值的离散性约小75%。

中国土木工程学会高强高性能混凝土委员会在《高强混凝土设计与施工指南》中建议的顺序如下:先将粗、细骨料和一部分拌合水投入搅拌机并拌和30s,再加入水泥、矿物拨合料拌和30s,将剩余量拌合水加入,最后加入高性能减水剂拌合60s,共拌合120s。第3种喂料顺序是当前最广泛采用的,不过效果稍差于前述2种方法,其顺序是:先将砂石倒入搅拌机,再加入水泥和矿物换合料干拌30s,然后加入拌合水,最后加入外加剂液体并搅拌120~150s出机。经验证明搅拌总时间不宜少于3min,而研究也表明,搅拌时间少于75s,混凝土强度值的变异性很大,而且,平均抗压强度随搅拌时间的增加而提高。

搅拌好的拌合物如果经检验坍落度或扩展度不够,不宜加水而应适当增加减水剂掺量。国外大都采用外加剂后拨法或分批掺入法,即在工地现场卸料前再掺在搅拌机内拨剩余量的那部分量,并且搅60s后卸料。

2.运输

现场搅拌的高性能混凝土输送可以用皮带或溜槽,也常用吊斗和手推车,但以皮带输送或溜槽为好。

从搅拌站到工地的运输最好使用混凝土搅拌车,稍次的方案是用自卸卡车。国外则要求限时,前者为90min,后者为60min。环境温度超过25℃时,无论哪一种运输方式,从搅拌到浇筑完毕限时60min,环境温度低于25℃时可以延长到120min。我国规定强度等级高于C30的混凝土高温限时60min,低温限时90min(均指从出机到浇筑完毕的延续时间)。

3.浇筑和振捣

浇筑是有讲究的。不是自密实混凝土浇筑时要注意浇筑点不要集中,钢筋布置复杂的部位宜从四个方向向当中浇筑,有窗洞的墙宜先浇。施工部门应事先提出对混凝土中骨料最大粒径的要求。

浇筑完毕的高强高性能混凝土需要高频振捣,试验表明,即使坍落度达到270mm的流态混凝土,振与不振的混凝土强度也会相差30%。

对于自密实(免振捣)高性能混凝土在浇筑钢筋间距小,断面狭小或窗台下方转角处等部位,仍宜进行振捣,不应机械地理解“免振捣”的字面意义。

4.养护

由于高性能混凝土水灰比小,通常低于0.30.胶结材含量高又使其水化迅速,因此早期就要开始潮湿养护。除自密实混凝土外,拆模应在浇筑后24h内做完,跨度大的梁、板跨中支柱除拆模后及时保水养护,尤其对大面积构件如楼板、底板基础等。浇筑后尽早用塑料薄膜复盖,且薄膜应紧贴混凝土表面。初凝后进行搓平表面,至少二遍后,继续复盖,或搓光后喷撒养护剂。待终凝后即行浇水养护。养护剂主要用来代替终凝前的塑膜复盖,不能代替浇水养护。高性能混凝土不仅必须保持内部水分外。

尽量少蒸发,还需要从外部环境中补充水,否则就增大自干燥收缩而引起开裂。因此这种混凝土保水养护十分重要,尤其是早期。早期保水养护不够会导致混凝土开裂,即使未见明显裂缝,对混凝土的强度增长和耐久性也都不利。粉煤灰混凝土则更敏感。足够的早期保水养护可以使拨粉煤灰混凝土最终强度比28d强度高50%~100%。掺磨细矿渣、沸石粉或其他火山灰质换料与此相同。美国混凝土协会(ACI305C)发表的数据表明:41℃,相对湿度小于90%;35℃,相对湿度小于70%;24℃相对湿度小于30%;混凝土有出现塑性裂缝的可能,因失水而造成的裂缝可宽达0.1~3mm,长达1m。

保水养护的时间不少于7d。墙体或柱的混凝土结构可用麻袋、草帘、专用覆盖物包裹后外包塑料薄膜,内部定期浇水使表面不见干。

高性能混凝土的养护温度也很有讲究。试块的标养温度是20℃,但那也只是环境温度。而现场的混凝土结构内温度一般远高于20℃,有限的水分和高的水化温升会明显影响水化过程。

试验表明,早期高温度下的硅灰混凝土(很普遍的达到70℃)强度明显低于标养试件。掺硅灰的高强混凝土如果养护过程中没有外界水补充,强度会随龄期发展而下降。掺粉煤灰或矿渣细粉的混凝土强度则随养护温度的升高而升高。掺矿物细掺料的混凝土(水胶比0.3~0.4)40℃养护强度增长最好,温度再高强度也不倒缩,没有矿物细挂料的混凝土60d后强度不再增长而85℃时强度比7d还倒缩。掺30%粉煤灰的混凝土内部温度40℃时强度比20℃提高很多。