高性能混凝土质量控制探讨

摘要: 本文作者结合实际工作经验，根据高性能混凝土的特性，从原材料的选用入手，分析了高性能混凝土在施工中的各个环节的质量控制要点。

关键词: 高性能；混凝土；质量控制；探讨

中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号：

高性能混凝土（HPC）往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土车道在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉。高效减水剂能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失，即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能；矿物质超细粉填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，提高混凝土的密实度，改善棍凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与强度。

1 高性能混凝土原材料及其选用

1.1 水 泥

水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜用矿渣或粉煤灰。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。不宜使用早强水泥。当骨料具有碱-硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过 0.60%。C40 及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过 0.60%。

1.2 细骨料

细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗，混凝土的强度越高。配制 C50 ～ C80 的混凝土用砂宜选用细度模数大于 2.3 的中砂，对于 C80 ～ C100 的混凝土用砂宜选用细度模数大于 2.6 的中砂或粗砂。

1.3 粗骨料

1.3.1 粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净的灰岩和碎石。

1.3.2 粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的 2/3(在严重腐蚀环境条件下不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的 1/2) ，且不得超过钢筋最小间距的 3/4。配制强度等级 C50 及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径(圆孔筛) 不应大于 25 mm。

1.3.3 粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500 kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%(用于干湿交替或冻融环境条件下的混凝土应小于1%) 。

1.3.4 当粗骨料为碎石时，碎石的强度可用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5;对于 C50 预应力混凝土，岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于 2。

1.3.5 粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。若粗骨料含有 碱-硅 酸 反 应 活 性 矿 物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10% ，否则应采取碱骨料抑制技术措施。不得使用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料。

1.4 细掺合料

配制高性能混凝土时，掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是，加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉( NZ) 等。粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰，它能有效提高混凝土的抗渗性，显著改善混凝土拌合物的工作性，大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的，用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥，能提高混凝土的工作性和耐久性。硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰，SiO2含量大于90%，平均粒径约011μm，比表面积 ＞20 000 / kg，借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去，并且具有很高的活性，在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著，是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料。

1.5 拌合用水

1.5.1 拌和用水可采用饮用水。当采用其他来源的水时，水的品质应符合表 1 的要求。

表 1 拌和用水的品质指标

1.5.2 用拌和用水和蒸馏水(或符合国家标准的生活饮用水)进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于 30 min，其初凝和终凝时间尚应符合有关水泥的国家标准的规定。

1.5.3 用拌和用水配制的水泥砂浆或混凝土的 28 d 抗压强度不得低于用蒸馏水( 或符合国家标准的生活饮用水) 拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的 90%。

1.5.4 养护用水除不溶物、可溶物可不作要求外，其他项目应符合规定。养护用水不得采用海水。

2 高性能混凝土的施工控制

2.1 搅 拌

混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差应符合下列规定(按重量计): 胶凝材料(水泥、掺合料等) ±1%; 外加剂 ±1%; 骨料±2%; 拌合用水 ±1%。应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌混凝土，采用电子计量系统计量原材料。搅拌时间不宜少于 2 min，也不宜超过 3 min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料温度，以保证混凝土的入模温度满足规定。

2.2 运 输

应采取有效措施，保证混凝土在运输过程中保持均匀性及各项工作性能指标不发生明显波动。应对运输设备采取保温隔热措施，防止局部混凝土温度升高(夏季) 或受冻(冬季) 。应采取适当措施防止水分进入运输容器或蒸发。

2.3 浇 筑

2.3.1 混凝土入模前，应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能; 只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土的入模温度一般宜控制在 5～30 ℃。

2.3.2 混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于 2 m 当大于 2 m 时，应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析现象。

2.3.3 混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过 90 min，不得随意留置施工缝。

2.3.4 新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间浇筑时的温差不得大于 15 ℃。

2.4 振 捣

可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。采用插入式振捣器振捣混凝土时，宜采用垂直点振方式振捣。每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准，一般不宜超过30s，避免过振。若需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，应首先竖向缓慢将振捣棒拔出，然后再将振捣棒移至新的位置，不得将振捣棒放在拌合物内平拖。

2.5 养 护

高性能混凝土早期强度增长较快，一般3 d 达到设计强度的 60%，7 d 达到设计强度的 80%，因而，混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主，浇水养护为辅，使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于 14 d。

2.6 质量检验控制

除施工前严格进行原材料质量检查外，在混凝土施工过程中，应对混凝土的以下指标进行检查控制: 混凝土拌合物: 水胶比、坍落度、含气量、入模温度、泌水率、匀质性。硬化混凝土: 标准养护试件抗压强度、同条件养护试件抗压强度、抗渗性、电通量等。

3 结语

通过对高性能混凝土原材料选择、拌合、运输、浇筑、振捣、养护等环节的控制，在高性能混凝土施工过程中可以保证其满足质量要求。

参考文献:

［1］吴中伟．高性能混凝土［M］．北京: 中国铁道出版社，2007．

［2］陈肇元，等．混凝土结构耐久性设计与施工指南［M］．北京: 中国建筑工业出版社，2008.