隨著混凝土技術的不斷發展，高效減水劑和高活性的混凝土摻和料不斷得到開發與應用以及工程結構向大跨度、高層、超高層及超大型發展的需要，混凝土強度、性能不斷提高，特別是越來越多的大跨橋梁、高層建筑、地下、水下建筑工程的修建和使用，使高強和高性能化的混凝土已逐漸成為主要的工程結構材料。由于工程建設的范圍與規模不斷擴大，要求混凝土具有高強、高體積穩定性、高彈性模量、高密實度、低滲透性、耐化學腐蝕性及高耐久性并具有高工作性等特性。因此，高強高性能混凝土在工程建設中將占據主要地位。
現就南方某地下工程C80高強高性能混凝土的研制與應用作如下簡述。
1.C80高強高性能混凝土的研制
C80高強高性能混凝土是一種新型高技術混凝土，它是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上，采用現代混凝土技術，選用優質原材料，在嚴格的質量管理條件下制成的。除了水泥、水、集料外，必須摻加足夠數量的礦物質超細粉與高效外加劑。它是重點保證耐久性、工作性、各種力學性能、適用性、體積穩定性和經濟合理性的一種新材料。
1.1 C80高強高性能混凝土的技術要求
C80高強高性能混凝土是在嚴酷環境下使用的，要求易于泵送、澆筑、搗實，不離析，能長期保持高強、高韌性與體積穩定性，且使用壽命長。因此它必須具有工程設計和施工所要求的優異的綜合技術特性，具體如下：
（1）具有高抗滲性和高抗介質侵蝕能力。高抗滲性是高耐久性的關鍵。
（２）具有高體積穩定性，即低干縮、低徐變、低溫度應變率和高彈性模量。
（３）高強、超早強，即滿足工程結構或構件較高要求的承載能力。
（４）具有良好的施工性，即滿足施工要求的高流動性、高黏聚性，坍落度損失小，泵送后易于振搗，甚至免振達到自密實。
（５）經濟合理，應利于節約資源、能源及環境保護。
1.2 C80高強高性能混凝土的研制技術途徑
C80高強高性能混凝土作為一種新型高技術混凝土，它的研制要求我們必須從原材料，配合比，施工工藝與質量控制等方面綜合考慮。首先必須優先選用優質原材料。其次在配合比研制時，在滿足設計要求的情況下，盡可能降低水泥用量并限制水泥漿體的體積；根據工程的具體情況摻用一種及一種以上礦物質超細粉摻和料；在滿足流動度的前提下，通過優選高效減水劑的品種與劑量，盡可能降低混凝土的水膠比。第三是正確選擇施工方法，合理設計施工工藝并強化質量控制意識與措施，以保證C80高強高性能混凝土滿足工程結構的需要。
1.3 原材料的優選與配合比設計
1.3.1 原材料的優選
（１）水泥。配制C80高強高性能混凝土宜選用52.5及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，在選用硅酸鹽水泥時還需考慮硅酸鹽水泥的礦物組成和細度。
水泥的主要成分C3S，C2S和C3A對混凝土的性能影響較大，C3S對混凝土的早期強度和后期強度均有貢獻；C2S水化較慢，通常只對后期強度有利；C3A的水化速度最快，但C3A的含量引起水泥與高效減水劑的相互適應問題，C3A含量高于8%時，混凝土的流動度損失較快，不利于混凝土的泵送與振搗。高細度的水泥早期強度較高，但后期強度增長較少，且早期產生的水化熱較高。因此，在選用水泥時，應根據工程的具體情況，綜合考慮凝結時間、強度、變形性和耐久性等方面的特殊要求，本著經濟合理的原則，宜優先選用C3S含量高，C3A含量低于8%的硅酸鹽水泥。在保證強度的前提下，還需滿足質量穩定、需水量低、流動性好、活性較高等要求。
（２）細集料。宜優先選用細度模數中等偏粗（控制在2.7～3.1），質地堅硬、粒形良好的天然河砂。對0.315mm篩孔的通過量不應少于15%，對0.16mm篩孔的通過量不應少于5%，含泥量不應大于1%（不含泥塊）。另外，細集料應具有良好的級配，且云母含量按質量計不宜大于1%；輕物質含量按質量計不宜大于1%；硫化物及硫酸鹽含量（按SO3質量計）不宜大于0.5%；有機質含量按比色法評介，顏色不應深于標準色。
（３）粗集料。粗集料的性能對高強高性能混凝土的性能有較大影響，其中最主要的是集料的強度與界面的黏結力，以及骨料的物理性能和化學成分。粗集料的顆粒強度、針片狀顆粒含量、含泥量及最大粒徑等也是高強高性能混凝土強度和性能的控制因素。
粗骨料的強度對高強高性能混凝土的強度影響很大，因此應選用質地堅硬未風化的巖石，骨料母材的抗壓強度不應小于混凝土強度標準值的1.3倍，宜優先選用致密的輝綠巖、玄武巖、火成巖、花崗巖、大理石等。
粗骨料針片狀顆粒含量不應大于5%，壓碎指標值不應大于7%，表觀密度應大于2650kg/m3，堆積密度應大于1450 kg/m3，吸水率應小于1.0%。
粗骨料的最大粒徑不應大于25mm；含泥量不應大于0.5%，不含泥塊。粗骨料中不得混入風化和軟弱顆粒，且粗骨料應具有良好的顆粒級配。
對于C80高強高性能混凝土，由于碎石的界面黏結力優于卵石混凝土，所以配制C80高強高性能混凝土宜優先選用碎石。
由于堿集料反應對高強高性能混凝土有巨大的破壞作用，所以應盡量選擇無堿活性的骨料，且骨料中不含有機質、硫化物和硫酸鹽等雜質。
（４）外加劑。新型高效減水劑是配制C80高強高性能混凝土的必需組分。新型高效減水劑對膠凝材料的分散能力強、減水率高，可大幅降低混凝土的單方用水量，不僅能增加混凝土拌和物的流動性，保持混凝土坍落度損失功能好，而且能大幅度地提高混凝土的強度和彈性模量，對減少徐變，提高混凝土的耐久性也非常有利。
在選擇高效減水劑時，既要考慮到工程特點、施工條件、耐久性要求，也要考慮到高效減水劑的種類、用量、混凝土強度與水泥的適應性等。對于C80高強高性能混凝土考慮到混凝土拌和物的坍落度損失及現場施工是否便利，可采用與緩凝劑復合的高效減水劑。另外，所選用的高效減水劑的減水率不宜小于18%。
（５）外摻料。優質粉煤灰中含有大量活性較強的SiO2和Al2O3，摻入混凝土拌和物中能與水泥水化產物Ca(OH)2進行二次反應，生成穩定的水化硅酸鈣凝膠，具有明顯的增強作用。優質粉煤灰中含有70%以上的球狀玻璃體，這些玻璃體表面光滑、無棱角、性能穩定，在混凝土中起潤滑作用，減小了混凝土拌和物之間的摩擦阻力，能顯著改善混凝土拌和料的和易性，提高混凝土拌和物的可泵性。此外，混凝土中摻加優質粉煤灰還可以降低水化熱、降低混凝土干燥收縮率，有效提高混凝土的抗滲性、抗凍性、彈性模量等，還可提高混凝土抗硫酸鹽腐蝕性能，抑制堿硅反應的膨脹。配制C80高強高性能混凝土應采用Ｉ級粉煤灰，且SiO2和Al2O3的總含量超過70%。
硅粉中含有大量的非晶體球形顆粒SiO2，顆粒極細、活性較強，摻入到水泥混凝土中，其增強作用表現在：均勻分布于水化產物中，具有良好的微填充效應，使混凝土密實化；對混凝土早、中期的強度發展特別有利；使混凝土中游離的Ca(OH)2減少，原片狀晶體尺寸縮小，在混凝土中的分散度提高；且使混凝土中界面結構得到明顯改善。這些特性導致混凝土的強度和耐久性得到顯著提高。用于C80高強高性能混凝土的硅粉應符合下述質量指標：一是活性無定形二氧化硅含量不小于90%；二是比表面積（BEF－N2吸附法）不小于18000m2/kg；三是密度在2200kg/m3左右；四是平均粒徑0.1mm～0.2mm。
（６）拌和水。配制C80高強高性能混凝土的用水，采用飲用水，水中不得含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質，pH值應大于4。
1.3.2 原材料的確定
根據施工現場材料供應情況，配制C80高強高性能混凝土實際選用原材料如下：
（１）水泥。東莞華潤pll 52.5，實測28d強度不低于60Mpa。
（２）粗骨料。選用本地產花崗巖機械破碎的碎石，5mm～25mm連續級配，母材抗壓強度不小于110Mpa。
（３）細骨料。選用藤橋河砂、中砂。細度模數2.7～3.0，其他指標滿足配制C80高強高性能混凝土的要求。
（４）外加劑。選用上海麥斯特產麥斯特SP－8HR超高效緩凝泵送劑。
（５）礦物摻和料。粉煤灰采用海口馬村Ｉ級粉煤灰；硅粉采用挪威埃肯活性無定性二氧化硅。
（６）采用飲用水。
（７）根據經驗，粉煤灰（Ｉ級）摻量控制在10%～30%，硅粉5%～15%（占膠凝材料總量）。
1.3.3 C80高強高性能混凝土配合比設計
C80高強高性能混凝土配合比設計步驟（要求配制坍落度在180mm左右）。
經過23組試配，篩選配比如下：m（水泥）∶m（砂）∶m（碎石）∶m（水）∶m（減水劑）∶m（粉煤灰）∶m（硅粉）＝1∶1.40∶1.93∶0.25∶0.25∶0.13∶0.053。
以該配合比試拌的混凝土拌和物，初凝時間4.75h，終凝時間6.75h，坍落度180mm，坍落度損失60min為20mm，抗壓強度R3＝73.2 Mpa，R7＝84.0Mpa，R28＝99.6Mpa。
2.C80高強高性能混凝土施工工藝與質量控制
C80高強高性能混凝土的組分較多，對性能影響的因素較為復雜，因而對施工工藝和質量控制有更嚴格的要求，必須對C80高強高性能混凝土的外加劑摻量與用水量進行嚴格控制。高強高性能混凝土適宜于商品混凝土攪拌站生產，攪拌站應配有計算機自動控制系統，自動精確計量原材料，并能對原材料品質均勻性、配合比參數的變化等通過人機對話進行監控與反饋分析。
2.1C80高強高性能混凝土的攪拌
攪拌時應注意外加劑應在加水到一半時開始加入，加入后約20ｓ，攪拌均勻后才可投入粗骨料。全部材料投入攪拌機后，至少攪拌40ｓ才能出料。
2.2 C80高強高性能混凝土的運輸
C80高強高性能混凝土采用混凝土攪拌運輸車，攪拌運輸車應保持清潔。裝料前應反轉倒清筒體內積水、積漿。運輸過程中和卸料時不得往筒體內注水，運輸結束后應及時清洗。攪拌運輸車在運輸過程中，應保持筒體按一定速度旋轉。運送至澆筑地點給混凝土泵喂料前，應中高速旋轉攪拌筒，使混凝土拌和均勻，然后卸料。
2.3 C80高強高性能混凝土的泵送
C80高強高性能混凝土水灰比小、黏性大、泌水較少，不易離析，泵送阻力大，宜采用固定高壓泵和高壓泵管。混凝土泵送時速度不宜過快，過快對高強高性能混凝土不利，且混凝土泵和泵管承受壓力較大，易爆管和爆卡。
現場施工中，一次最多澆注C80混凝土815.5m3，計70h。配備2臺三一重工HBT60C高壓泵，泵送水平距離57m，垂直高度9.5m，泵送壓力最大為20Mpa。
2.4 C80高強高性能混凝土的澆筑
C80高強高性能混凝土因漿量較大，黏性較高，流動速度慢，不易充盈模腔，相對普通混凝土，振動時間要加長，抽拔棒的速度要慢，因此要注意加強對振搗質量的控制。施工中，混凝土采用高頻振動器搗固，人員定點定位負責，防止漏振。
2.5? C80高強高性能混凝土的養護
C80高強高性能混凝土由于水灰比小，基本不泌水，因此養護比普通混凝土更為重要。由于一次澆筑時間長，對早期澆筑的混凝土在混凝土終凝后應立即進行養護，養護采取在模板外側加掛兩層棉被，模板拆除后及時噴涂養護液。在混凝土澆筑前埋設測溫管，做好混凝土內部和表面溫度監測，當內外溫差超過25℃應及時采取防范措施。
3.結語
工程實踐表明，在摻用高效減水劑的同時，使用一種或多種礦物質超細粉，能夠配制出具有良好技術經濟效果的嚴格意義上的高強高性能混凝土。