高性能混凝土的质量控制研究

宋云飞

摘要：高性能混凝土质量的优劣会对建筑物的耐用性以及安全性产生明显的影响，在实质的施工过程之中，混凝土的实质强度低于其设计标号的事件时常出现，给工程带来了极为严重的隐患，乃至会造成房屋的倒塌。依照探究分解，高性能混凝土强度偏低的因素极大程度是欠缺科学的技术手段对高性能混凝土质量实行控制，我们需创建更加科学完备的质量控制制度来确保高性能混凝土的质量，还需使控制制度易于实行。基于此，本文主要从高性能混凝土特点、混凝土质量的控制、高性能混凝土质量的施工中控制、高性能混凝土的施工过程后控制、高性能混凝土养护这几方面介绍了题目，本文旨在与同行探讨学习，共同进步。关键词：高性能；混凝土；质量控制

1、原材料

1.1  水泥

1.1.1  在一般情况下，配制高性能混凝土必须选用硅酸盐水泥（P.Ⅰ型、P.Ⅱ型）或普通硅酸盐水泥（P.O型），不得使用P.SA、P.SB、P.P、P.F、P.C等种类的水泥。选用的水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定，且其比表面积应小于380m2/kg。

1.l.2  配制C80及其以上强度的高性能混凝土，应选用强度等级不低于52.5MPa的水泥。 

1.1.3  根据《抗硫酸盐硅酸盐水泥》（GB748-1996）,对混凝土所处环境水中SO42-浓度高于20250mg/L或环境土中SO42-浓度高于30000mg/L的高性能混凝土，宜采用高抗硫酸盐硅酸盐水泥+辅助胶凝材料的形式或直接使用）中硫铝酸盐水泥（《硫铝酸盐水泥》，GB 20472-2006）的方式解决，其他情况下建议使用普通硅酸盐水泥+辅助胶凝材料的方法解决。具体配合比需满足本文2.4条的规定。1.1.4  根据《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》（GB200-2003），对于水化热或绝热温升要求很低的大体积高性能混凝土，可以选用中低热硅酸盐水泥。

1.1.5  由于骨料资源条件所限，不得已使用高碱活性骨料（即《普通混凝土长期性能或耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009碱-骨料反应实验中，当52周的测试龄期内，膨胀率超过0.04%时，或《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006碱活性试验快速法中，当14天膨胀率大于0.20%，引起AAR）时，可选用低碱水泥。水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。  

1.2  骨料

1.2.1  高性能混凝土采用的细骨料应选择质地坚硬、级配良好的中、粗河砂或人工砂。其性能指标应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法标准》（JGJ52-2006）的规定。

1.2.2  粗骨料应符合现行行业标准《普通混凝土用石质量及检验方法标准》（JGJ53）的规定。

1.2.3  配制C60以下强度等级高性能混凝土的粗骨料可选用卵石。1.2.4  配制C60以上强度等级高性能混凝土的粗骨料可选用碎卵石或碎石。粗骨料最大粒径不宜大于20mm,宜采用5-10mm和10-20mm两级配合。1.2.5  对于长期处于潮湿环境的重要结构混凝土，其所使用的粗细骨料应进行碱活性检验。进行碱活性检验时，首先应采用岩相法检验碱活性骨料的品质、类型和数量。当检验出骨料中含有活性二氧化硅时，应采用混凝土棱柱体试验方法，也可用快速砂浆棒法进行碱活性检验；当采用岩相法检验出骨料中含有活性碳酸盐时，应采用岩石柱法进行碱活性检验。   

1.3 辅助胶凝材料

1.3.1  高性能混凝土中的辅助胶凝材料是指超细矿物质掺合料，如硅灰、磨细矿渣粉、Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰、磨细锂渣粉（乌市独有）以及上述两种或多种复合而成的微细粉等。

1.3.2  辅助胶凝材料在高性能混凝土中能够起到微集料填充、二次水化以及改善混凝土水泥石-骨界面过渡区的作用，提高了混凝土的密实度、匀质性、耐久性、强度、适用性等性能。是不可缺少的功能性材料。

1.3.3  辅助胶凝材料的品质是高性能混凝土科学合理地利用这些超细矿物掺合料的重要前提条件。因此，高性能混凝土中所选用的辅助胶凝材料应符合下列标准质量要求：1、选用粉煤灰应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）标准的Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰技术要求或符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）标准中Ⅰ级、Ⅱ级磨细粉煤灰技术要求；粉煤灰的细度根据乌鲁木齐材料的特点，选取比表面积≥450m2/kg。

2、选用的矿渣粉应符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）标准中S105和S95技术要求或符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18376-2002）标准中Ⅰ级和Ⅱ级磨细矿渣的技术要求；矿渣粉的细度根据乌鲁木齐材料的特点，选取比表面积≥450m2/kg。

3、选用的硅灰应符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）标准中硅灰的技术要求。

4、选用的锂渣粉应参照《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）标准中Ⅱ级磨细矿渣的技术要求；锂渣粉的细度根据乌鲁木齐材料的特点，选取比表面积≥450m2/kg。

2、配合比设计 

2.1 一般规定

2.1.1  高性能混凝土和传统的混凝土一样，都是属于典型实验学科。其配合比应根据混凝土结构所处环境、设计使用年限和工程要求，进行设计和试验研究，以确保其符合工程施工要求的工作性、结构混凝土设计使用年限的强度和耐久性要求，从而择优选择确定推荐配合比。

2.1.2  耐久性设计应考虑混凝土结构所处外部环境中劣化因素的作用，并使结构在设计使用年限内不超过允许劣化状态。 

2.2 高性能混凝土强度设计

2.2.1当高性能混凝土的强度等级低于C60时，其试配强度应按下式确定：               cu，o≥cu,k+l. 645σ             (2.2.1)    式中 cu，o——混凝土试配强度(MPa)；         cu,k ——混凝土强度标准值(MPa)；         σ——混凝土强度标准差，当无统计数据时，混凝土强度               小于C20时取4，混凝土强度在C25-C45之间时取5，混凝土强度在C50-C55之间时取6。2.2.2  当高性能混凝土的强度等级≥C60时，其试验强度按下式确定：                cu，o≥1.15cu,k                  (2.2.2)    式中 cu，o——混凝土试配强度(MPa)；         cu,k ——混凝土立方体抗压强度标准值 (MPa)；2.2.3  高性能混凝土的单方用水量不宜大于150kg/m3；胶凝材料总量不宜大于550kg/m3，其中辅助胶凝材料用量不宜大于胶凝材料总量的70%；水胶比不宜超过0.40；砂率（中砂、粗砂时）宜采用38%～55%；高效或高性能减水剂的适宜掺量应根据其与胶凝材料的适应性和坍落度要求确定。 

2.3  抗冻耐久性设计

2.3.1  新疆地处西北属严寒气候，根据国内专家对近50年的温度气象条件统计分析，西北地区年平均冻融循环118次，冻融循环易导致混凝土破坏。因此，冻融循环是本地区室外混凝土结构的主要病害之一。对应用而暴露在大气自然环境下的结构混凝土进行抗冻耐久性设计是必不可少的。    

2.4  抗硫酸盐腐蚀耐久性设计

2.4.1  新疆是典型的干旱区，自然环境中的土体和地下水富含硫酸盐。硫酸盐对硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙（C3S）和铝酸三钙（C3A）两种矿物成分水化产物Ca(OH)2、CAH会产生侵蚀；而我国水泥主要生产和混凝土中普通使用的又都是以硅酸盐水泥熟料为主的通用硅酸盐水泥。因此，新疆地区土体和地下水中的硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏是另一大危害。尤其是地下工程、高层建筑基础工程的混凝土结构。

2.4.2  抗硫酸盐水泥的抗侵蚀性高于普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，但其抗硫酸盐侵蚀能力大小有局限性，因为这类水泥仍属硅酸类水泥。其实际抗硫酸盐侵蚀能力应按照GB/T 749规范进行硫酸盐侵蚀试验测试。

2.4.3  配制高性能混凝土时掺加适量的引气剂，既能大大提高混凝土抗渗和抗冻耐久性，又能提高抗侵蚀性。

2.4.4  高性能混凝土配合比的抗硫酸盐侵蚀性验证采用《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》（GB/T749-2008）中“浸泡抗侵蚀性能试验方法（K法）”，试件采用胶砂试件； 
3、质量控制 

3.1  原材料管理

3.1.1  原材料应按第1章的质量要求采用。宜在相对固定的、具有一定规模的供应网点采购。进场材料应经材料管理人员和质量管理人员取样检验合格，并办理交验手续后方可使用。

3.1.2  各种原材料应在固定的堆放地点存放、并有明确的标志，标明材料名称、品种、生产厂家和生产（或进场）日期，避免误用。粗、细骨料应堆放在具有排水功能的硬质地面上，存放时间不宜超过半年。

3.1.3  使用砂、粗骨料时，应准确测定因天气变化引起砂、粗骨料含水量的变化。对袋装粉状材料（水泥、微细粉和粉状高效减水剂）应注意防潮；对液体外加剂应注意防止沉淀和分层。 

3.2  高性能混凝土拌制

3.2.1  高性能混凝土必须采用强制式搅拌机拌制。

3.2.2  原材料计量应准确，应严格按设计配合比称量，其允许偏差应符合下列规定（按重量计）：    

1  胶凝材料（水泥、辅助胶凝材料等）±l%；    

2  化学外加剂（高效或高性能减水剂或其他化学外加剂±1%）；    

3  粗、细骨料±2%；    

4  拌合用水±1%。3.2.3  应严格测定粗、细骨料的含水率，宜每班抽测2次。使用露天堆放骨料时，应随时根据其含水量变化调整施工配合比。3.2.4  化学外加剂可采用粉剂和液体外加剂。当采用液体外加剂时，应从混凝土用水量中扣除溶液中的水量；当采用粉剂时，应适当延长搅拌时间。3.2.5   拌制第一盘混凝土时，可增加水泥、辅助胶凝材料和细骨料用量10%，但保持水胶比不变。

3.2.6   原材料的投料顺序宜为：粗骨料、细骨科、水泥、辅助胶凝材料投入（搅拌约0.5min）→加入拌合水（搅拌约1min）→加入减水剂（搅拌约0.5min）→出料。当采用其他投料顺序时，应经试验确定其搅拌时间，保证搅拌均匀。搅拌的最短时间应符合设备说明书的规定。从全部材料投完算起的搅拌时间不得少于1min。搅拌C50以上强度等级的混凝土或采用引气剂、膨胀剂、防水剂和其他外加剂时，应相应延长搅拌时间。

3.2.7  混凝土搅拌完毕后，在搅拌地点每一工作班搅拌抽检不应少于一次，抽检拌合物稠度、搅拌时间及原材料计量偏差。《预拌混凝土搅拌称量误差分析记录》的内容应有日期、工程名称和部位、施工单位、混凝土配合比通知单编号、原材料名称、品种、规格、每盘混凝土用原材料称量的目标值、实际值、搅拌时间、出厂坍落度实测值等。

3.2.8  搅拌操作人员应随时观察减半设备的工作状况和坍落度的变化情况，发现异常及时向主管负责人反映，严禁随意更改配合比。 

3.3工作性和水胶比检验

3.3.1   搅拌成的高性能混凝土拌合物应立即检验其工作性，包括测定坍落度、扩展度、坍落度损失；观察有无分层、离析、泌水，评定均质性；有抗冻性要求的混凝土还应测定拌合物含气量。

3.3.2   高性能混凝土拌合物出厂前，除检查上述工作性外还应检测水胶比的准确性经检验合格后方可出厂。

3.3.3   高性能混凝土拌合物运送到现场后，应在工程项目有关三方见证取样的条件下，测定其工作性和水胶比，经检验合格后方可使用。 

3.4  高性能混凝土运输

3.4.1   高性能混凝土从搅拌结束到施工现场使用不应超过120min。在运输过程中严禁添加计量外用水。当高性能混凝土运输到施工现场时，应抽检坍落度和水胶比，每100m3混凝土应随机抽检1-2次，检测结果应作为施工现场混凝土拌合物质量评定的依据。

3.4.2   高性能混凝土应使用搅拌运输车运送，运输车装料前应将筒内的积水排净。

3.4.3   混凝土的运送时间应满足合同规定，合同未作规定时，不应超过120min。(当最高气温低于25℃时，运送时间可延长30min)。当需延长运送时间时，应采取经过试验验证的技术措施。

3.4.4   当确有必要调整混凝土的坍落度时，严禁向运输车内添加计量外用水，而必须在专职技术人员指导下，在卸料前加入外加剂，且加入后采用快速转动料筒搅拌。外加剂的数量和搅拌时间应经试验确定。 

3.5  高性能混凝土浇注

3.5.1   高性能混凝土的工作性应满足泵送施工，使用高频振捣器振动成型。3.5.2   混凝土泵送施工应符合现行行业标准《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/TlO-2011）的下列规定：   

1  混凝土浇注时应加强施工组织和调度，混凝土的供应必须确保在规定的施工区段内连续浇注的需求量；   

2  混凝土的自由倾落高度不宜超过2m；在不出现分层离析的情况下，最大落料高度应控制在4m以内；   

3  泵送混凝土应根据现场情况合理布管。在夏季高温时应采用湿草帘或湿麻袋覆盖降温，冬季施工时应采用保温材料覆盖；   

4  混凝土搅拌后120min内应泵送完毕，如因运送时间不能满足要求或气候炎热，应采取经试验验证的技术措施，防止因坍落度损失影响泵送。

3.5.3  冬期浇注混凝土时应遵照现行行业标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-2011）和现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2013）的有关规定，制定冬期施工措施。在施工环境的最低气温高于-5℃时，可采取混凝土正温入模，加盖塑料薄膜和保温材料，做好保湿蓄热养护。在寒冷地区和严寒地区冬期施工，应按高性能混凝土的要求，经试验确定掺加外加剂的品种和数量。 

3.5.4   浇注高性能混凝土应振捣密实，宜采用高频振捣器垂直点振。当混凝土较粘稠时，应加密振点分布。应特别注意二次振捣和二次振捣的时机，确保有效地消除塑性阶段产生的沉缩和表面收缩裂缝。 

3.6  高性能混凝土养护

3.6.1   高性能混凝土必须加强保湿养护，特别是底板、楼面板等大面积混凝土浇注后，应立即用塑料薄膜严密覆盖。二次振捣和压抹表面时，可卷起覆盖物操作，然后及时覆盖，混凝土终凝后可用水养护。采用水养护时，水的温度应与混凝土的温度相适应，两者温差不宜大于20℃，避免因温差过大造成混凝土出现裂缝。保湿养护期不应少于7d。（有膨胀或抗裂、抗渗要求的高性能混凝土保湿养护期不应少于14d）

3.6.2   当高性能混凝土中胶凝材料用量较大时，应采取覆盖保温养护措施。保温养护期间应控制混凝土内部温度不超过75℃；应采取措施确保混凝土内外温差不超过25℃。可通过控制入模温度控制混凝土结构内部最高温度，可通过保湿蓄热养护控制结构内外温差；还应防止混凝土表面温度因环境影响（如暴晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。 

3.7  质量验收

3.7.1   混凝土质量应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）的规定。

3.7.2   混凝土结构工程的施工质量验收应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定。

3.7.3   混凝土强度检验评定应符合现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-2010）的规定。

3.7.4  混凝土耐久性检验评定应符合现行国家标准《混凝土耐久性检验评定标准》（JGJ/T193-2009）的规定。 

3.8  质量责任

3.8.1  各方相关质量责任应按照《预拌混凝土生产技术规程》（XJJ055-2012）中7.5要求执行。 

结束语

总而言之，高性能混凝土质量控制是一个非常系统的工作，应从原材料质量控制、混凝土配合比设计及现场施工工艺控制等各个环节着手并采取有效控制措施，切实提高混凝土构件的抗裂能力，从而提高混凝土的耐久性。
参考文献
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