高強混凝土的原材料選擇及施工質(zhì)量控制要點分析

萬晉榮 田澍龍 高文龍

（1.甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州730000，2.甘肅華隴混凝土有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

高強混凝土已成功運用于鐵路、隧道、水工大壩、地下結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?；炷林饕煞职?、水、粗骨料、細(xì)骨料、礦物摻合料、外加劑等，要配制出高強度的混凝土，首先要明確影響強度和工作性能的主要因素，需要從原材料的選擇，配合比、運輸、澆筑、成型養(yǎng)護(hù)等各個環(huán)節(jié)做好相應(yīng)的質(zhì)量控制工作，使混凝土性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。因此，本文對配制高強混凝土材料的選材及施工過程質(zhì)量控制要點進(jìn)行全面分析。

1 原材料的選擇

1.1 骨料的選擇

1.1.1 細(xì)骨料的選擇

細(xì)骨料通常分成兩類，一類是機制砂，一類是天然砂，在高強混凝土構(gòu)成中細(xì)集料占比應(yīng)少于一般混凝土。選擇細(xì)骨料時應(yīng)將級配優(yōu)良、含泥量小的天然中砂作為首選，最理想的是形狀為圓形、級配優(yōu)良的河砂，根據(jù)以上要求選取蘭州市雁灘河砂[2]，其檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 雁灘河砂檢測數(shù)據(jù)

1.1.2 粗骨料的選擇

對于混凝土而言，粗骨料是整體框架，在混凝土架構(gòu)中發(fā)揮著非常重要的作用，混凝土抗壓性能直接取決于粗骨料的性能，粗骨料的硬度、顆粒級配和最大粒徑直接影響混凝土的抗壓強度。

（1）粗骨料強度

粗骨料的抗壓強度對混凝土的強度影響很大，如果選擇抗壓強度不高的粗骨料配制高強混凝土，盲目增大水泥含量亦或減小水膠比，均無法有效提升混凝土強度，選用的骨料抗壓強度為混凝土設(shè)計要求的150%～200%時，才可以確?；炷翉姸冗_(dá)標(biāo)。

（2）粗骨料表面特性

粗骨料的表面特性對混凝土的強度影響也是不可忽略的。一般配制高強混凝土?xí)r，對粗骨料中針片狀的含量要嚴(yán)格控制。因為針片狀碎石促使混凝土空隙率增高，混凝土緊密性下降，使混凝土和易性降低，導(dǎo)致骨料黏附力減弱。針片狀含量較高時在受到外部應(yīng)力時容易發(fā)生折斷，配制出的混凝土空隙率變大，較易導(dǎo)致泌水問題產(chǎn)生，坍落度大幅下降，從而對混凝土強度產(chǎn)生負(fù)面作用[3]。因此，制備高強混凝土候應(yīng)使用針片狀含量小、石粉含量小的球形或立方體形的碎石。

（3）骨料最大粒徑

碎石的最大粒徑會對混凝土的強度產(chǎn)生較大影響。根據(jù)生產(chǎn)試驗證明，粒徑最高數(shù)值應(yīng)不超過9.5~16mm范圍，便可將粗骨料對混凝土強度的不良影響控制在最小水平，也就是粗骨料的粒徑方孔篩最大選用19mm，依據(jù)試驗得到常用粒徑數(shù)據(jù)：4.75~16mm骨料能夠得出強度最高的混凝土；使用4.75~16mm亦或4.75~9.5mm粒級的骨料可配制最理想的混凝土[4]。

（4）骨料的顆粒級配

好的粗骨料級配一定要在保證混凝土密實度的前提下還能夠減少水泥用量，粗骨料的級配一定要大的堆積密度和小的空隙率，減少表面積來減少用水量。為確?；炷恋暮鸵仔裕止橇洗蠹s占骨料總量的70%左右，混凝土的強度可達(dá)到最大。根據(jù)以上要求，此次選用蘭州地區(qū)整形碎石，其性能檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 整形碎石性能數(shù)據(jù)（單位：%）

1.2 水泥及摻和料的選擇

水泥級摻和料的選擇。水泥選用甘肅祁連山水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽52.5級水泥，摻合料選用蘭州地區(qū)天和源牌Ⅰ級粉煤灰，減水劑選用蘭州地區(qū)湘星牌高性能減水劑。以上原材料的性能指標(biāo)見表3。

表3 各原材料的性能指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)

2 高強混凝土施工過程的質(zhì)量控制

2.1 配合比的控制

（1）高強混凝土對材料要求比較高，聚羧酸外加劑對原材料的敏感度較高，生產(chǎn)前須確保計量系統(tǒng)運行正常、精確無誤，特別是外加劑計量系統(tǒng)，要保證外加劑誤差可控，不泄露，不堵塞。

（2）與一般混凝土比較，高強混凝土砂率通常不高，其黏著性突出，為保證高強混凝土的勻質(zhì)性，需要恰當(dāng)增加拌合時長，而拌合時間過長會致使混凝土流動性能下降，因此，可將拌合時間設(shè)定為不低于90s。

（3）C80混凝土水膠比處于低水平，施工過程中一定要精準(zhǔn)檢測砂占比、石占比，對混凝土中水的使用量進(jìn)行嚴(yán)控。初步配合比設(shè)計見表4，經(jīng)過反復(fù)的平行試驗，使混凝土各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，混凝土的工作性能指標(biāo)見表5。

表4 初步配合比設(shè)計（單位：kg）

表5 C80混凝土性能指標(biāo)

（4）添加劑的計算一定要精準(zhǔn)，誤差不可超過0.1kg/m3。

（5）逐車檢測，不達(dá)標(biāo)的不能夠出場。

2.2 運輸控制

（1）將運送高強混凝土的車輛和運送一般混凝土的車輛分開，以免對混凝土性能產(chǎn)生不良影響。

（2）為避免攪拌車中有水、余漿殘留對混凝土硬度、性能等產(chǎn)生不良影響，接料之前先把運輸車輛進(jìn)行全面清理，把車中水、余漿全部清除，查看水路閥門密封性，保證混凝土水膠比不發(fā)生變化。

（3）混凝土在運送期間應(yīng)當(dāng)將滾筒轉(zhuǎn)動速度保持在3～4r/min，讓混凝土拌合物維持勻稱狀態(tài)，確保混凝土不出現(xiàn)離析、前后不勻稱等問題；將混凝土卸下之前先以較高的速度讓罐體轉(zhuǎn)動1min以上，如果澆筑期間需暫停作業(yè)，罐體轉(zhuǎn)動速度減慢但不可停轉(zhuǎn)，恢復(fù)正常后再次按照上述步驟卸料。澆筑作業(yè)完成后對葉片進(jìn)行清潔時避免水流進(jìn)混凝土內(nèi)，滾筒內(nèi)不可有水存積。

2.3 泵送控制

（1）泵送作業(yè)前需檢驗每車的混凝土，核心指標(biāo)擴展度≥60cm并且所有的指標(biāo)都要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，不然不予接收。

（2）C80混凝土需使用大量的膠凝材料，為此黏聚性突出，在泵送過程中容易出現(xiàn)較大的阻力，為此，澆筑作業(yè)前先要仔細(xì)查看作業(yè)現(xiàn)場管線布設(shè)情況，盡可能降低泵管彎頭數(shù)量，接頭位置不可存在漏氣、漏漿等問題。

（3）配置有實踐經(jīng)驗的專業(yè)泵工，在泵送施工時負(fù)責(zé)監(jiān)測泵送機械技術(shù)參數(shù)是否正常，產(chǎn)生異常狀況應(yīng)馬上暫停作業(yè)，且告知有關(guān)人員，排除異常因素后恢復(fù)作業(yè)，并將各種參數(shù)完整記錄下來，以備查閱。

2.4 澆筑控制

（1）應(yīng)確?；炷翝仓倪B貫性，澆筑前應(yīng)對澆筑規(guī)模進(jìn)行精準(zhǔn)核算，澆筑過程中應(yīng)重視混凝土性能、配筋狀況、構(gòu)件外形，依據(jù)試驗結(jié)果與施工的現(xiàn)實情況設(shè)定澆筑速率。

（2）混凝土澆筑時應(yīng)連續(xù)泵送，必要時降低泵送速度，施工停歇時，泵管內(nèi)的混凝土每隔10min必須泵送幾下，以免造成堵管問題；若泵停止時間在1.5h以上，應(yīng)把管內(nèi)混凝土全部清理干凈，并對泵機進(jìn)行清潔。泵送時禁止往泵槽中添加水。

（3）監(jiān)測現(xiàn)場澆灌的混凝土，澆筑作業(yè)時一定要安排專人在作業(yè)現(xiàn)場檢測混凝土的各項指標(biāo)，內(nèi)容包括擴展性能、坍落系數(shù)等，若發(fā)現(xiàn)混凝土性能存在顯著變動，第一時間和攪拌站技術(shù)人員進(jìn)行溝通，并立即對混凝土配比進(jìn)行調(diào)節(jié)。在降雨、雪時不宜在露天澆筑混凝土[5]。

2.5 養(yǎng)護(hù)控制

（1）混凝土澆筑完畢，應(yīng)及時采取噴灑專業(yè)養(yǎng)護(hù)劑、遮蓋塑料薄膜、噴霧等養(yǎng)護(hù)方法。對于樓板位置與底板位置的混凝土，澆灌后硬度達(dá)到能夠上人的標(biāo)準(zhǔn)時，及時將薄膜去掉，改用草簾遮蓋，如果有條件，可使用蓄水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保濕養(yǎng)護(hù)時間在14d以上；截面較大的柱子，應(yīng)當(dāng)使用濕麻袋圍裹的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，還可采用涂抹養(yǎng)護(hù)劑的方式養(yǎng)護(hù)。

（2）強度較大的混凝土具有較低的水膠比，在最終凝結(jié)前的水分蒸發(fā)較易導(dǎo)致收縮裂縫的出現(xiàn)，因此養(yǎng)護(hù)十分關(guān)鍵。寒冷季節(jié)混凝土表面不可使用噴水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，高溫時節(jié)應(yīng)防止陽光照射混凝土表層的塑料薄膜，避免混凝土溫度快速增高，混凝土終凝后應(yīng)第一時間噴水養(yǎng)護(hù)。為降低自密實混凝土非負(fù)載開裂問題的產(chǎn)生，一定要自混凝土進(jìn)入模板起實施噴水養(yǎng)護(hù)，在混凝土塑性環(huán)節(jié)以薄膜進(jìn)行遮蓋，在混凝土具有了一定硬度后，使用濕麻布遮蓋，且在恰當(dāng)時間澆水，目的是讓混凝土有效散熱，讓水化熱的峰值保持在較低水平。

3 高強混凝土的研發(fā)改進(jìn)方向

高強混凝土的研發(fā)還需從以下幾個方面作進(jìn)一步的完善及提升：對有不同施工要求的高強混凝土，并沒有相應(yīng)經(jīng)濟合理的配合比設(shè)計方法；高強混凝土的外加劑性能要求高，靈敏度大，適用范圍相對較窄，國內(nèi)專業(yè)技術(shù)人才較少，制約高性能外加劑的開發(fā)和利用；高強混凝土相比普通混凝土施工工藝更為簡單，但由于使用較少，工藝熟練程度和改進(jìn)方法還有待不斷研究。

4 結(jié)束語

綜上所述，要配制出高強混凝土，在原材料的選擇環(huán)節(jié)，首先應(yīng)作好粗、細(xì)骨料的級配選擇以及水泥和摻合料的選擇；在施工過程中，重點應(yīng)從配合比的控制、運輸過程、澆筑方式、成型養(yǎng)護(hù)等幾個環(huán)節(jié)做好相應(yīng)的質(zhì)量控制工作，確?；炷列阅苓_(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。

高強混凝土質(zhì)量優(yōu)良，施工速度快，減少勞動強度，能大量利用礦粉、粉煤灰，有利于節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。