常年高寒冻土地区特殊混凝土技术及应用

常年高寒冻土地区特殊混凝土技术及应用
【摘要】对于常规环境下的混凝土技术和应用都比较成熟，但是在高寒冻土地区工程中，由于工程所需的高寒冻土特殊地区的混凝土用量非常大，然而由于地处偏远高寒地区，当地没有成熟的特殊混凝土配合数据，无法为工程顺利实施提供混凝土保障，为了保证工程保质保量顺利进行，我们专门设立了特殊环境下的特殊混凝土研究开发课题，研究开发能满足当地环境要求和工程需要的特殊混凝土。

【关键词】高寒冻土；特殊混凝土技术；研究；应用
一、特殊混凝土的重要性
传统的混凝土虽然已有近200年的历史，也经历了几次大的飞跃，但今天却面临着前所未有的严峻挑战，因此，现今，一种新型的特殊混凝土被广泛的使用，特殊混凝土的钢筋混凝土结构的使用寿命可达百年以上，这是普通度混凝土所不能比的，矿物质粉体是特殊混凝土的第六组份，为了达到低水灰比，还必须使用新型高性能减水剂，低水胶比、使用矿物质超细粉的品种、数量和质量，是特殊混凝土具有长寿命的关键，这种特殊混凝土是一种充满生命力的建筑材料，随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高，对特殊混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调，特殊混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体，同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不
断涌现和推广，使特殊混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求，发展很快，让普通混凝土发生改变的就是化学，而且，因为化学的神奇，用常规混凝土原料生产的特殊混凝土并不会改变原有混凝土的性质，因为特殊混凝土必须满足两项性能才能投入使用，即耐久性和安全性，特殊混凝土都是按70年的耐久性和对人体无任何伤害的标准设计的，造价虽高于普通混凝土的10%，可其综合效益却是普通混凝土的倍数，这种混凝土被号称：“与环境共生”是混凝土技术发展的新方向。

特殊混凝土材料是由胶凝材料、骨料及其他填充料组成的一种具有一定强度特性的人工建筑材料，由于它本身就是由几种不同物质组合在一起形成的一种混合物材料，其强度和变形特性与各组成材料的性质及所占比例有很大关系，因此，这也就给广大的研究混凝土材料的学者提供了一个广阔的空间，通过改变混凝土材料中集料的级配、选用不同的集料、添加各种外加剂（如减水剂、引气剂等）以及添加一些其他的填料（如纤维、各种聚合物材料等）来改善混凝土的某些方面的性能，由此，人们已经得到了许多具有良好品质的混凝土材料，但是，在特殊条件下特殊混凝土施工大体积混凝土施工水下混凝土施工冬季混凝土施工等其施工方法除满足普通混凝土施工工艺要求外，还应满足一些特殊工艺要求。

二、高寒冻土地区特殊混凝土的技术要求研究
特殊混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性、水泥配比、矿物掺和料、外加剂、细骨料、粗骨料。

和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能，和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。

强度是特殊混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力，混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度，其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。

特殊混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形，非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等，水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。

特殊混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力，包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

水泥应选用硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。

水泥中c3a含量应不大于8%，细度控制在10%，碱含量小于0.8%，氯离子含量小于0.1%。

水泥中的c3a含量高、细度高，比表面积就会增大，混凝土的用水就会增加，从而造成混凝土落度损失过快，有时甚至会出现急凝和假凝现象，这不仅会影响混凝土的外观质量，同时也将直接影响其耐久性，为了更好地达到各项指标，水泥的存放时间以3天为宜。

矿物掺和料对混凝土具有减水、活化、致密、润滑、免疫、填充的作用，它能延缓水泥水化过程中水化粒子的凝聚，减轻坍落度损失。

矿物掺合料选用品质稳定的产品，矿物掺合料的品种宜为粉煤
灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰。

其各项指标应满足：粉煤灰的细度≤20%，烧矢量≤5%，含水量≤0%，氯离子含量≤0.02%。

外加剂与水泥相适应性、减水率、流动性、含气量、掺量都将影响混凝土的工作性，高速铁路外加剂宜采用聚羧酸系列产品，其技术指标主要包括：减水率不应低于20%，硫酸钠含量小于10%，碱含量不得超过10%，硫酸钠含量小于10%，外加剂中的氯离子含量不得大于0.2%，含气量不小于3%。

含泥量、泥块含量也是影响高性能混凝土各项技术指标的重要原因之一，含泥量、泥块含量过高，不仅能降低混凝土强度，同时易造成内部结构的毛细通道不能有效的阻止有害物质的侵蚀。

对于高速铁路工程来说，细骨科应选用处于级配区的中粗河砂，砂的细度模数要求为2.6—3.0。

粗骨料宣选用二级配、三级配碎石，保持良好的级配能增加混凝土强度。

在选择粗骨料时，一定要控制大骨科的含量，大骨料的含量超标，将直接影响保护层外侧混凝土的质量，会导致混凝土的表面干裂纹，影响表观质量。

碎石粒径宜为5mm-20mm，最大粒径不应超过25mm，级配良好，压碎指标不大于8%，针片状含量不大干10%，含泥量低于1.0%，骨料水溶性氯化物折合氯离子含量不超过集料质量的0.02%。

三、高寒冻土地区特殊混凝土的应用
随着材料科学的不断发展，耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标，特殊混凝土具有易于浇注、捣实而
不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性，目前，特殊混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物，它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥，另外，由于特殊混凝土可以显著降低结构的重量，显著提高受弯构件刚度，在预应力结构中则可施加更高的预应力值，并可利用早强特点提高张拉。

并且，特殊混凝土还具有较强的抵抗大气环境作用和化学物质侵蚀的能力以及耐磨能力，可以广泛应用于露天工程或地下工程以及道路桥梁工程当中。

伴随着现代工程建设的需要和科学技术的不断发展，特殊混凝土的应用越来越广泛，对特殊混凝上进行质量控制，以保证施工质量，从而充分发挥混凝土材料优势，就显得非常之重要。

总结：
由于各工程的特殊性，需要混凝土具有不同的使用性能，因而特殊混凝土被广泛使用，特殊混凝土配合比设计，要保证混凝土强度、耐久性、施工工艺易于操作，选用合适材料及材料用量，对设计结果进行试配、调整，使之达到工程要求，设法降低成本。

参考文献：
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[2]小议在路桥施工中特殊混凝土的应用-科技创新与应用-2010年第23期（2）.
[3]锂渣特殊混凝土强度的灰预测-新疆水利-2012年第5期（4）.。