高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的質(zhì)量控制與施工應(yīng)用

胡云峰

摘要：近年來超高層建筑和復(fù)雜結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，對混凝土強(qiáng)度、工作性能等提出了更高的要求，高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。要想充分發(fā)揮高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢，就需要加強(qiáng)混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)檢測、生產(chǎn)、施工養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，為高質(zhì)量建筑工程建設(shè)提供保障。文章基于高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)，分析了其質(zhì)量控制有效方法，并結(jié)合工程實(shí)例對高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的應(yīng)用進(jìn)行了討論研究，希望能給同行提供參考。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)；高性能；自密實(shí)混凝土；質(zhì)量控制；施工應(yīng)用

高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土是指強(qiáng)度不低于C60、具有大流動(dòng)性且不離析、不泌水，無需外力振搗、能夠在自重作用下充滿模板內(nèi)空間并密實(shí)的混凝土。高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土與普通混凝土相比，有著更多的應(yīng)用優(yōu)勢，有的工程部位必須使用自密實(shí)混凝土才能施工，質(zhì)量控制與技術(shù)難度也比普通混凝土高，在混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量控制及施工過程中存在較大的困難。當(dāng)前，云南對高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的研究不多，缺乏可靠的技術(shù)參考，不利于其應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，所以，便需要加強(qiáng)對高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的研究，總結(jié)一套較為科學(xué)的質(zhì)量控制及施工應(yīng)用方法。

1.高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土是混凝土的一個(gè)發(fā)展方向，與普通混凝土相比，有著眾多優(yōu)點(diǎn)和施工應(yīng)用優(yōu)勢。首先，高強(qiáng)高性能混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，材料顆粒較小，并且混凝土中添加有減水劑和粘合劑，混凝土具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。其次，在減水劑的作用下，混凝土的水膠比較低，具有良好的流動(dòng)性，能夠通過自身重力自由下落完成澆筑施工，并且在澆筑過程中不會(huì)有離析現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，在施工過程中不需要進(jìn)行振搗操作，不會(huì)對鋼筋結(jié)構(gòu)造成破壞，可以有效加快施工進(jìn)度，還不會(huì)產(chǎn)生噪音污染，混凝土?xí)鶆?、密?shí)的填滿整個(gè)模板，混凝土凝結(jié)之后表面比較光滑，不會(huì)出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。除此之外，施工混凝土澆筑施工可以采用機(jī)械完成，能夠節(jié)省大量人力，可以有效縮短工期，對環(huán)境造成的影響較小，能夠減少人工成本及環(huán)境治理成本的投入，總工程造價(jià)較低。

2.高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的質(zhì)量控制

原材料質(zhì)量以及配合比，是影響高強(qiáng)度高性能自密實(shí)混凝土質(zhì)量的主要因素，所以便需要從這兩方面人手，加強(qiáng)對混凝土質(zhì)量的控制。

目前國內(nèi)關(guān)于自密實(shí)混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有以下3個(gè)：JGJ/T283-2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，CCES02-2004《自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南》，CECS203-2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》；高強(qiáng)高性能混凝土標(biāo)準(zhǔn)如下：JGJ，q"281-2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，JGJ/T 385-2015《高性能混凝土評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，CECS 207-2006《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，GB/T18736-2002《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》。

2.1原材料質(zhì)量控制

上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對原材料的要求，實(shí)驗(yàn)檢測方法等，但是不同的標(biāo)準(zhǔn)對同一指標(biāo)可能要求高低不一樣，比如細(xì)集料含泥量，需要合理的進(jìn)行選擇，宜盡量滿足其中的最高要求標(biāo)準(zhǔn)；不同標(biāo)準(zhǔn)對同一項(xiàng)混凝土性能有不同的測試表征方法，宜根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)要求和實(shí)驗(yàn)室具備的儀器設(shè)備進(jìn)行選擇測試表征評價(jià)方法，一般可采用比較簡單的坍落擴(kuò)展度（流動(dòng)性）、T500（粘聚性）、J型環(huán)（通過性）及靜態(tài)沉降柱（抗離析性）來進(jìn)行表征。

高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的原材料主要包括水泥、粗骨料、細(xì)集料、摻和料和外加劑等。所用原材料質(zhì)量必須滿足現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。首先，在選擇水泥的時(shí)候，應(yīng)該優(yōu)先選擇水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，最大限度地降低混凝土在水化硬化過程中釋放出的水化熱，避免混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生較大的溫度梯度、產(chǎn)生過大溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。選定所用水泥后，應(yīng)在生產(chǎn)前提前至少3天儲(chǔ)備水泥，使水泥溫度降低到環(huán)境溫度或40°：E以下，不得使用剛從水泥廠出廠的熱水泥。其次，粗骨料顆粒不宜過大，最大粒徑應(yīng)該嚴(yán)格控制在25mm以下，粗骨料必須選用顆粒級配良好的連續(xù)級配，必要時(shí)，采用5-10mm和10-25mm兩種顆粒級配的粗骨料配制，應(yīng)先通過試驗(yàn)確定兩種粗骨料的最佳比例以保證達(dá)到最好的顆粒級配狀態(tài)，并將骨料中的雜質(zhì)篩選干凈，粗骨料不得有泥塊含量，泥含量控制在0.5%以下，嚴(yán)格控制粗骨料針片狀顆粒含量不大于5%，粗骨料不得含有風(fēng)化石子，粗骨料母巖抗壓強(qiáng)度不低于80MPa，壓碎值指標(biāo)不得大于8%；然后，應(yīng)該控制好細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)，細(xì)度模數(shù)2.7-2.8最為合適，控制細(xì)度模數(shù)的同時(shí)，細(xì)骨料必須有良好的顆粒級配，嚴(yán)格控制含泥量小于2%。砂石骨料堆場應(yīng)設(shè)置大棚或覆蓋，以免太陽暴曬造成物料溫度升高。另外，在選擇摻和材料的時(shí)候，應(yīng)選用活性指數(shù)高、需水量比小、燒失量小的摻合材料，摻合材料宜采用雙摻。粒化高爐礦渣微粉宜采用$95級及以上等級，28d活性指數(shù)宜大于100%；粉煤灰應(yīng)采用電廠電收塵而得到I級灰，不得采用磨細(xì)粉煤灰，0.045mm負(fù)壓篩篩余小于12%，燒失量應(yīng)小于4%，需水量比小于95%。最后，應(yīng)該利用外加劑將混凝土的水灰比定控制在0.40之內(nèi)，高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土中常用的外加劑主要是聚羧酸類高效減水劑。聚羧酸減水劑應(yīng)與所用膠凝材料進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)后選用，減水劑宜選用高濃低摻的減水劑，減水率不得小于28%；通過試驗(yàn)確定最佳摻量，合理調(diào)整緩凝劑用量保證混凝土凝結(jié)時(shí)間合理正常，應(yīng)先通過試驗(yàn)確定聚羧酸減水劑各組分的用量，保證混凝土初始坍落度不小于220mm、坍落擴(kuò)展度不小于600mm，坍落度經(jīng)時(shí)損失滿足要求，不得有離析、抓底、泌水、泌漿分層現(xiàn)象，慎用或不用引氣劑，嚴(yán)格控制混凝土含氣量不大于2%，生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制摻量?；炷涟韬嫌盟瑯討?yīng)引起高度重視，宜用自來水或可飲用的干凈的深井水，不得采用回收污水、含泥的河水，更不得使用受化學(xué)污染高含化學(xué)物質(zhì)的污染水。

2.2科學(xué)設(shè)計(jì)配和比

近年來，配合比設(shè)計(jì)方法不斷改進(jìn)，自密實(shí)混凝土更是出現(xiàn)了很多的設(shè)計(jì)方法，一般有以下幾類：第一類直接引用高性能混凝土配合比計(jì)算的一些方法，如全計(jì)算法或改進(jìn)全計(jì)算法。第二類為根據(jù)堆積填充理論模型和級配理論進(jìn)行設(shè)計(jì)；第三類為引入?yún)?shù)法建模設(shè)計(jì)，引人粗骨料系數(shù)，細(xì)集料系數(shù)，摻合料系數(shù)等建立模型設(shè)計(jì)；第四類為固定砂石體積含量的計(jì)算方法；第五類是采用正交試驗(yàn)或所謂的析因法；第六類為經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法，即以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定單位粗集料用量、用水量和膠凝材料用量、細(xì)集料體積；第七類為基于凈漿流變或砂漿流變，或者凈漿厚度或砂漿厚度設(shè)計(jì)的方法。但是無論采用何種方法，均需要不斷試配進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，避免設(shè)計(jì)和實(shí)際脫節(jié)。

在確定合格混凝土原材料之后，需要按照J(rèn)GJ 55等相關(guān)規(guī)范性文件、工程需要結(jié)合技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)就行配合比設(shè)計(jì)、試拌、調(diào)整、再試拌，以確定符合要求的最佳配合比。試配攪拌時(shí)應(yīng)該使用與大生產(chǎn)同類型的臥軸式強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行機(jī)械攪拌，不宜人工攪拌。試配時(shí)，依據(jù)GB50080要求測試混凝土初始坍落度、坍落擴(kuò)展度，觀測混凝土和易性、包裹性、粘聚性、保水性以及坍落度經(jīng)時(shí)損失、初終凝結(jié)時(shí)間是否滿足要求，觀測混凝土是否離析、泌水、分層，觀測出機(jī)混凝土自流平效果，是否有石子裸露、骨漿分離情況，否則重新調(diào)整參數(shù)反復(fù)試配，直至滿足要求?；炷涟韬衔镄阅軡M足要求后，嚴(yán)格按照GB50081要求制作、養(yǎng)護(hù)混凝土試件，檢測各齡期混凝土力學(xué)性能，包括抗壓強(qiáng)度、彈性模量、收縮等。拌合物性能和后期力學(xué)性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及工程要求之后才能確定最終理論配合比。一般情況下，粗骨料的體積要小于混凝土體積的36%，單位含量要小于950kg/m3，細(xì)集料含量大約集料總量的40%-50%，含水量以160kg/m3最為合適，水膠比控制在0.32±0.03。

3.高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土的施工應(yīng)用

3.1工程概況

某超高層建筑工程，需要應(yīng)用C60高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土，施工地點(diǎn)玉溪市。用到的混凝土原材料主要有普通硅酸鹽水泥、當(dāng)?shù)厣笆?、聚羧酸類高效減水劑、一級粉煤灰等。借鑒以往工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際情況及要求，經(jīng)過多次試配并對混凝土各項(xiàng)性能進(jìn)行比較之后，確定了最為合適的配比方案，水泥、砂、石子、水、減水劑和粉煤灰的比例為1：1.447：2.340：0.351：0.032：212。

3.2混凝土攪拌

確定合適的配合比之后，嚴(yán)格按照配合比方案進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確測定砂石骨料含水率，根據(jù)含水率換算成生產(chǎn)配合比，嚴(yán)格按照生產(chǎn)配合比投料生產(chǎn)，做好開盤鑒定，確保生產(chǎn)時(shí)各材料用量、規(guī)格型號、技術(shù)要求與試配時(shí)一致，當(dāng)一種或多種原材料與試配時(shí)不一致時(shí)，不得生產(chǎn)，應(yīng)重新進(jìn)行試配。生產(chǎn)時(shí)，確保攪拌設(shè)備和計(jì)量設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保計(jì)量誤差滿足要求，膠凝材料、水、聚羧酸減水劑單盤計(jì)量誤差小于1%，單盤骨料計(jì)量誤差小于2%。攪拌時(shí)間的控制是混凝土生產(chǎn)攪拌過程中的尤為注意的問題，因?yàn)楦邚?qiáng)高性能自密實(shí)混凝土中所用的外加劑主要是聚羧酸類高效減水劑，與普通混凝土所用的萘系和氨基磺酸系減水劑相比，這種類型的減水劑分子聚合度較高，攪拌充分才能發(fā)揮其性能，所以應(yīng)該適當(dāng)延長攪拌時(shí)間。由于高強(qiáng)自密實(shí)混凝土膠凝材料用量大、用水量少、水膠比小，與普通混凝土比較需要延長攪拌時(shí)間才能確?；炷翑嚢璩浞志鶆?，經(jīng)多次測試之后，要想保證混凝土質(zhì)量符合要求，其攪拌時(shí)間至少為90s。

3.3混凝土澆筑

在澆筑混凝土之前，首先應(yīng)該對模板及其支護(hù)進(jìn)行檢查，確保模板的剛度與穩(wěn)定度，保證模板表面光滑潤濕，確保模板不漏漿。澆筑過程中應(yīng)該控制好傳輸泵的傳輸速度，避免因空氣進(jìn)入到傳輸泵中，造成混凝土表面存在氣泡。對該工程的混凝土澆筑總量進(jìn)行計(jì)算后，確定每小時(shí)澆筑混凝土總量為36m3?；炷翝仓┕み^程中，確?；炷辽a(chǎn)供應(yīng)和泵送施工持續(xù)進(jìn)行，混凝土生產(chǎn)供應(yīng)速度應(yīng)和泵送施工速度高度配合，避免泵送澆筑間歇時(shí)間過長造成輸送泵堵管和混凝土結(jié)構(gòu)施工冷縫，避免混凝土到達(dá)施工現(xiàn)場等待時(shí)間過長、坍落度損失而改變混凝土性能。盡最大可能減小泵送管道混凝土出口處與混凝土澆筑面的高程差，避免了混凝土出現(xiàn)沉降、分層現(xiàn)象?；炷帘盟蜐仓^程中，嚴(yán)禁向混凝土攪拌運(yùn)輸車或泵車中加水或其它任何物料。

3.4混凝土養(yǎng)護(hù)

在完成混凝土澆筑之后，混凝土終凝時(shí)，需要及時(shí)采取必要的養(yǎng)護(hù)措施。因?yàn)樵摴こ淌┕るA段室外溫度較低，所以為了加強(qiáng)溫度控制，混凝土澆筑完成之后在其表面覆蓋了一層毛氈，在起到保溫作用的同時(shí)，還能減緩混凝土表面熱量散發(fā)速率，減小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。同時(shí)，還需要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，根據(jù)混凝土凝結(jié)時(shí)間的長短及天氣情況，調(diào)整灑水頻率，確保混凝土表面不失水長期處于潮濕狀態(tài)。高強(qiáng)自密實(shí)混凝土應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間和模板拆除時(shí)間。

4.結(jié)語

超高層建筑工程對混凝土工作性能、強(qiáng)度、有很高的要求，高強(qiáng)高性能自密度混凝土的應(yīng)用將會(huì)變得更加廣泛，在超高層建筑和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中所發(fā)揮的作用越來越重要。通過加強(qiáng)對高強(qiáng)高性能自密度混凝土的研究，可以探索更加科學(xué)的質(zhì)量控制及施工應(yīng)用方法，提高高強(qiáng)高性能自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量，充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，促進(jìn)超高層建筑工程質(zhì)量進(jìn)一步提高。