論高強(qiáng)混凝土施工控制技術(shù)的應(yīng)用

周洲

身份證號(hào)碼：450302197603261010 廣西省南寧市 530021

摘要：高強(qiáng)混凝土首先用于30層以上高層建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種建筑物下部三分之一的柱子，在用普通混凝土?xí)r斷面很大。除節(jié)省材料費(fèi)用外，與鋼結(jié)構(gòu)相比，加快施工速度也是采用混凝土結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；自收縮；脆性

前言

改革開放以來，我國的建筑事業(yè)得到了迅速的發(fā)展。通過近些年的較為成功的大型案例來看，我國的建筑施工水平已經(jīng)上升到一定的技術(shù)高度。建筑中最為重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是高強(qiáng)混凝土的施工，可以說高強(qiáng)混凝土施工技術(shù)水平的高低直接關(guān)系到建筑的成敗。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展所產(chǎn)生的高層和高承載力的建筑物增多的現(xiàn)狀，我國部分使用率較高的建筑出現(xiàn)了抗震性能薄弱，相應(yīng)承載力不足的情況，這嚴(yán)重影響了建筑物的安全性能和使用壽命。建筑的質(zhì)量關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，更加關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)足發(fā)展。如何加強(qiáng)高強(qiáng)混凝土施工技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，在滿足設(shè)計(jì)需要的同時(shí)減輕結(jié)構(gòu)自重，簡(jiǎn)化工藝，降低成本，以促進(jìn)工程建設(shè)的質(zhì)量飛躍，是目前建筑科學(xué)重要的發(fā)展方向。

1、高強(qiáng)混凝土的優(yōu)越性

在一般情況下，混凝土強(qiáng)度等級(jí)從C30提高到C60，對(duì)受壓構(gòu)件可節(jié)省混凝土30-40%；受彎構(gòu)件可節(jié)省混凝土10- 20%。雖然高強(qiáng)混凝土比普通混凝土成本上要高一些，但由于減少了截面，結(jié)構(gòu)自重減輕，這對(duì)自重占荷載主要部分的建筑物具有特別重要意義。再者，由于梁柱截面縮小，不但在建筑上改變了肥梁胖柱的不美觀的問題，而且可增加使用面積。以深圳賢成大廈為例，該建筑原設(shè)計(jì)用C40級(jí)混凝土，改用C60級(jí)混凝土后，其底層面積可增大1060平方米，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。由于高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土。因此，國外高強(qiáng)混凝土除高層和大跨度工程外，還大量用于海洋和港口工程，它們耐海水侵蝕和海浪沖刷的能力大大優(yōu)于普通混凝土，可以提高工程使用壽命。高強(qiáng)混凝土變形小，從而使構(gòu)件的剛度得以提高，大大改善了建筑物的變形性能。

2、高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)的一般原則

（1）高強(qiáng)混凝土的用水量低，水灰比一般小于0135；對(duì)80MPa的混凝土，水灰比小于0130；對(duì)100MPa的混凝土，水灰比小于0126；更高強(qiáng)度時(shí)水灰比取0122左右。

（2）水泥用量一般為400～450kgm3，對(duì)80MPa的混凝土可為500kgm3，更高強(qiáng)度時(shí)也不能超過550kgm3。應(yīng)該通過外加礦物混合料來控制和降低水泥用量。高強(qiáng)混凝土必須采用優(yōu)質(zhì)水泥。

（3）集料應(yīng)挑選強(qiáng)度高、吸水率低的碎石，最大粒徑不超過15～20，如混凝土強(qiáng)度等級(jí)不是很高可以放寬到25，盡量排除片狀和針狀石子。

（4）砂率可為013甚至更低。但過低砂率會(huì)影響工作度，所以一般可取013～0135，尤其是泵送時(shí)不宜取較低砂率。

（5）當(dāng)水灰比很低時(shí)，為濺改善工作度彈性彎曲變形，預(yù)彎集中力釋放后利用鋼梁的彈性恢復(fù)變形使下緣混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

3、高強(qiáng)混凝土施工技術(shù)

3.1現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土在施工中要解決下列技術(shù)問題：

（1）低水灰比，大坍落度

高強(qiáng)混凝土一般要求低水灰比，這種低水灰比的混凝土早在60年代末，我國就有過研究與應(yīng)用，但由于混凝土在低水灰比的情況下，坍落度很小，甚至沒有坍落度，其成型和搗實(shí)都很困難，無法在現(xiàn)澆混凝土施工中應(yīng)用。

（2）坍落度損失問題

現(xiàn)代城市混凝土施工，一般采用預(yù)攪或商品混凝土。施工工地往往與攪拌站相距很遠(yuǎn)，要把混凝土從攪拌站運(yùn)到工地需用較長(zhǎng)的時(shí)間。混凝土在運(yùn)輸?shù)倪^程中，其坍落度隨時(shí)間的增加而減小，這對(duì)高強(qiáng)混凝土來說無疑又增加了難度。

（3）混凝土可泵性問題

泵送混凝土幾乎是高層建筑施工的唯一方法。所以高強(qiáng)和泵送幾乎是不可分割的。所以對(duì)高強(qiáng)混凝土要解決混凝土可泵送的要求。

3.2 施工工藝

3.2.1高強(qiáng)混凝土拌制：投料順序及攪拌工藝；嚴(yán)格控制施工配合比，原材料按重量計(jì)，要設(shè)置靈活，準(zhǔn)確的磅砰，堅(jiān)持車車過秤。定量允許偏差不應(yīng)超過下列規(guī)定：水泥±2%；粗細(xì)骨料±3%；水、摻合料，高效減水劑±1%；高強(qiáng)混凝土攪拌時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確控制用水量，應(yīng)仔細(xì)測(cè)定砂石中的含水量并從用水量中扣除，配料時(shí)采用自動(dòng)稱量裝置和砂子含水量自動(dòng)檢測(cè)儀器，自動(dòng)調(diào)整攪拌用水。不得隨意加水；高效減水劑可用粉劑，也可制成溶液加入，并在實(shí)際加水時(shí)扣除溶液用水。攪拌時(shí)宜用滯水工藝最后一次加入減水劑；保證拌合均勻，制配高強(qiáng)混凝土要確保拌合均勻，它直接影響著混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量要采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，特別注意確保攪拌時(shí)間充分，不少于60秒。

3.2.2高強(qiáng)混凝土運(yùn)輸與澆筑：快速施工。由于高強(qiáng)混凝土坍落度損失快，必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)施工完畢，這就要求在施工過程中精心指揮有嚴(yán)密的施工組織，從攪拌、運(yùn)輸、澆筑幾個(gè)工序之間要協(xié)調(diào)作業(yè)，各個(gè)環(huán)節(jié)要緊扣，保證一小時(shí)內(nèi)完成；密實(shí)性對(duì)混凝土的強(qiáng)度至關(guān)重要。在施工過程中為保證混凝土的密實(shí)性，要采用高頻震搗器，根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面尺寸分層澆筑，分層震搗。澆筑混凝土卸料時(shí)，自由傾落高度不應(yīng)大于2米；不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土接處的施工宜先澆筑高強(qiáng)混凝土，然后再澆筑低等級(jí)混凝土，也可以同時(shí)澆筑。此時(shí)應(yīng)特別注意，不應(yīng)使低等級(jí)混凝土擴(kuò)散到高混凝土的結(jié)構(gòu)部位中去。

3.2.3養(yǎng)護(hù)：為免高強(qiáng)混凝土因早期失水而降低強(qiáng)度及由于內(nèi)外溫差過大造成表面裂縫，因此要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。高強(qiáng)混凝土澆筑完畢后，在八小時(shí)內(nèi)加以覆蓋和澆水養(yǎng)生。澆水次數(shù)應(yīng)維持混凝土結(jié)構(gòu)表面濕潤(rùn)狀態(tài)。澆水養(yǎng)護(hù)日期不得少于14晝夜。冬施時(shí)間要延長(zhǎng)拆模時(shí)間，采取保溫措施，不得遭受凍害損失。

4、解決方法對(duì)策

（1）對(duì)原材料的選擇

配置C60級(jí)高強(qiáng)混凝土，不需要用特殊的材料，但必須對(duì)本地區(qū)所能得到的所有原材料進(jìn)行優(yōu)選，它們除了要有比較好的性能指標(biāo)外，還必須質(zhì)量穩(wěn)定，即在施工期內(nèi)主要性能不能有太大的變化。

（2）工時(shí)的質(zhì)量控制和管理

一些在普通情況下不太敏感的因素，在低水灰比的情況下會(huì)變得相當(dāng)敏感，而對(duì)高強(qiáng)混凝土，設(shè)計(jì)時(shí)所留的強(qiáng)度富余度又不可能太大，可供調(diào)節(jié)的余量較小，這就要求在整個(gè)施工過程中必須注意各種條件、因素的變化，并且要根據(jù)這些變化隨時(shí)調(diào)整配合比和各種工藝參數(shù)。對(duì)于高強(qiáng)混凝土，一般檢測(cè)技術(shù)如回彈、超聲等在強(qiáng)度大于50MPa后已不能采用。唯一能進(jìn)行檢測(cè)的鉆心取樣法來檢驗(yàn)高強(qiáng)混凝土也有一定的困難（主要是研究資料較少和標(biāo)準(zhǔn)不完善）。這說明加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制和管理的必要性。

（3）超細(xì)活性摻合料的應(yīng)用

對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)為C80或更高的混凝土需要采取一些特殊的技術(shù)措施-摻入超細(xì)活性摻合料?；炷翉?qiáng)度達(dá)到一定極限后就不可能再增加了，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度在水化時(shí)不可避免地會(huì)在其內(nèi)部形成一些細(xì)微的毛細(xì)孔。如果要使其強(qiáng)度進(jìn)一步提高，就必須采取措施把這些孔隙填滿，進(jìn)一步增加混凝土的密實(shí)性。最常用的方法是用極細(xì)（微米級(jí)）的活性顆粒摻入混凝土，使它們?cè)谒疂{中的細(xì)微孔隙中水化，減少和填充混凝土中的毛細(xì)孔，達(dá)到增密和增強(qiáng)的作用。但是這些極細(xì)的顆粒需水量很大，就需要大量高效減水劑加以塑化，否則難以施工。再者，超細(xì)活性顆粒在混凝土攪拌時(shí)，到處飛揚(yáng)，很難加入混凝土中，故必須對(duì)超細(xì)活性顆粒進(jìn)行增密處理后才能使用。

5、高強(qiáng)混凝土在性能上尚存在的問題及其改善的途徑

配制高強(qiáng)混凝土的特點(diǎn)是低水膠比并摻有足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻合料和高效減水劑，從而使混凝土具有綜合的優(yōu)異的技術(shù)特性，但由此也產(chǎn)生了兩個(gè)值得重視的性能缺陷。

（1）自干燥引起的自收縮

近年來，國外許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)混凝土存在早期收縮開裂的問題。其原因是由于在低水灰比或水膠比并摻入較多的具有相當(dāng)活性的礦物細(xì)摻合料的混凝土中會(huì)產(chǎn)生自干燥從而引起混凝土的自收縮，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損傷而產(chǎn)生微裂縫。有關(guān)文獻(xiàn)資料表明：水膠比低于0.3的混凝土，其自收縮值可高達(dá)200～400×10-6。免振自密實(shí)混凝土由于含有較多的粉料量，當(dāng)粉量達(dá)500kg/m3，其自收縮值可達(dá)100～400×10-6。而摻有大量磨細(xì)礦渣的大體積混凝土，其自收縮值也可達(dá)100×10-6。混凝土產(chǎn)生自干燥并非由于外部環(huán)境相對(duì)濕度的影響而引起的干燥脫水，而是由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)微細(xì)孔內(nèi)自由水量的不足，使混凝土內(nèi)部供水不足，內(nèi)部相對(duì)濕度自發(fā)地減小而引起自干燥，并導(dǎo)致了混凝土的收縮變形，故稱之為自收縮。

高強(qiáng)混凝土的配制，正因?yàn)槭堑退冶然蛩z比并摻有較大量的活性礦物細(xì)摻合料，因此，其早期的收縮開裂十分敏感。在混凝土內(nèi)部水量較少的情況下，除水泥水化所需的水量外，在孔隙和毛細(xì)管中的水也被逐步吸收減少，在沒有剩余自由水的情況下，就形成了空的孔隙，使水泥石的內(nèi)部不再存在未結(jié)合水的平衡。因此，水泥石內(nèi)部的相對(duì)濕度顯著地降低。在處于難以水分蒸發(fā)而同時(shí)也是難以有水分滲濾的封閉狀態(tài)中的粘彈性固態(tài)的膠凝材料系統(tǒng)中，由于水泥石內(nèi)部相對(duì)濕度的降低而使孔中存在一定的氣相，孔中水飽和蒸汽壓隨之而降低，毛細(xì)管中水呈現(xiàn)不飽和狀態(tài)。此狀況在長(zhǎng)期處于封閉狀態(tài)的情況下，隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行越演越烈，其結(jié)果導(dǎo)致了毛細(xì)管中的液面形成變?cè)旅?，使毛?xì)管壓升高而產(chǎn)生毛細(xì)管應(yīng)力，使水泥石受負(fù)壓作用，成為凝結(jié)硬化混凝土產(chǎn)生自收縮的主要因素。

混凝土的自收縮一般發(fā)生在混凝土初凝之后。當(dāng)混凝土由流態(tài)轉(zhuǎn)向粘彈性固態(tài)時(shí)，尤以初凝到1d齡期時(shí)為最顯著，自收縮值隨齡期而減緩。水膠比愈小，1d齡期時(shí)的自收縮愈大。由于硬化后高強(qiáng)混凝土的致密性高于普通混凝土，在減少了泌水的同時(shí)，也阻礙了外部養(yǎng)護(hù)水對(duì)混凝土的濕養(yǎng)護(hù)作用。因此，以適用于普通混凝土的傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)措施來改善此類混凝土的自干燥、自收縮并無明顯的效果。

（2）脆性

脆性可以描述為混凝土無法防止的不穩(wěn)定裂縫的擴(kuò)展與增長(zhǎng)。從混凝土承受軸向壓荷載作用下的應(yīng)力——應(yīng)變曲線中，峰值后下降曲線段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。眾多的試驗(yàn)已表明，混凝土的強(qiáng)度愈高，其應(yīng)力——應(yīng)變曲線過峰值后的下降段曲線愈陡斜。這意味著該混凝土的脆性愈大。因此，高強(qiáng)混凝土的脆性已引起廣泛的重視，混凝土脆性的增大會(huì)給工程結(jié)構(gòu)特別是有抗震要求的工程結(jié)構(gòu)帶來很大的危害。在高強(qiáng)混凝土中摻加纖維是一種有效的措施。國外已有學(xué)者提出纖維增強(qiáng)高性能混凝土，而且將之與纖維增強(qiáng)傳統(tǒng)混凝土和基材（未摻纖維的傳統(tǒng)混凝土）進(jìn)行拉伸應(yīng)力——應(yīng)變的對(duì)比。

6、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

6.1 高強(qiáng)混凝土的配制及施工，必須有嚴(yán)格的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證制度。針對(duì)具體的工程對(duì)象，事先必須有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工各方共同制定的書面文件，提出質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的具體細(xì)則，規(guī)定各種表記載的內(nèi)容，并明確專人負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查和施行。

6.2 高強(qiáng)混凝土施工前，施工單位必須對(duì)原材料性能，所配制手工勞動(dòng)高強(qiáng)砼拌合物性能及砼硬功夫化性提出試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告，等設(shè)計(jì)單位或甲方監(jiān)理單位許可后，方可施工。

6.3 高強(qiáng)混凝土質(zhì)量檢查及驗(yàn)收，可參照《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ204-83中的有關(guān)規(guī)定。檢查內(nèi)容，應(yīng)包括澆筑過程的坍落度變化及凝結(jié)時(shí)間，當(dāng)環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相差較大時(shí)，應(yīng)同時(shí)留取在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)的對(duì)比試件。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的留取試塊宜比普通混凝土所要求的增加1-2倍，以測(cè)量早期及后期強(qiáng)度變化，測(cè)定抗壓極限強(qiáng)度的試件可用邊長(zhǎng)為10cm立方體，對(duì)15cm邊長(zhǎng)立方體強(qiáng)度的換算系數(shù)由50 Mpa到90 Mpa取0.95到0.91逐步遞減，中間取值可直線內(nèi)插。

6.4 對(duì)于大體積和大尺寸的高強(qiáng)混凝土工程或構(gòu)件，應(yīng)監(jiān)測(cè)水化熱造成的溫升變化，并采取相應(yīng)的防裂措施。

6.5 高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)參照《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ107-87的有關(guān)規(guī)定。

7、結(jié)束語

對(duì)于纖維品種的選用，試驗(yàn)表明，在同樣纖維體積含量的情況下，鋼纖維和碳纖維對(duì)改善高強(qiáng)混凝土的脆性比合成纖維更為有效。

參考文獻(xiàn)

[1]張世榮.高層建筑高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的幾點(diǎn)思考[J].甘肅科技.2004（09）.

[2]陳紅文.高層建筑高強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量探討[J].山西建筑.2009.

[3]薛麗清.談建筑施工中高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息.2008.