高性能混凝土施工質量控制要點

劉凱勇

（中國鐵路設計集團有限公司 天津市 300251）

高速鐵路具有投資大、全壽命周期長、對國民經濟具有顯著影響等特點，所以必須強化施工過程中的質量控制。目前高性能混凝土的相關理論體系及施工控制理論已非常完備，所以本文無意對高性能混凝土的相關理論進行探討和研判，僅從施工控制角度對高性能混凝土進行分析和探討，對高性能混凝土施工過程中所存在的一些共性問題進行剖析，為高性能混凝土的質量控制提出一些建議。

1 高性能混凝土的特性、機理及對原材料的特殊技術要求

（1）高性能混凝土并不一定是高強度混凝土，高強度混凝土也不一定具有高耐久性，不能將其混為一談。

（2）高性能混凝土必須具有高耐久性，通常能夠達到60-100年甚至更久的時間；在其全壽命周期內，必須確保結構安全和使用功能，減少維修次數和維修成本。

（3）現代混凝土結構布筋普遍較密，所以在工作性方面，高性能混凝土必須具有較強的流動性，以滿足施工所需的工作性要求。

（4）在水泥礦物中，C3A具有需水量大、初期水化熱集中釋放、早期強度增長迅速等特點，易形成微觀裂紋，造成氯離子侵入并銹蝕鋼筋，所以應嚴格控制水泥中C3A的含量。

（5）為降低水化熱并提高混凝土耐久性，目前高性能混凝土均摻入一定比例的活性摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等，這些摻合料質量波動較大，是施工控制難點之一。

（6）傳統上，我們對普通混凝土骨料的級配要求是較為寬松的，認為混凝土漿液能夠填補骨料空隙并在硬化后形成密實體；但針對高性能混凝土，這種理論顯然是不夠完善的，因為混凝土硬化后，膠凝材料硬化收縮速率與骨料集合體收縮速率是不同的，不可能形成真正的均質體，同時，由于普通混凝土組成材料級配差、空隙大，易在澆筑過程中產生離析，所以針對高性能混凝土，應嚴格控制粗骨料的級配和含泥量指標，確保形成級配最佳、空隙最小、比表面積最小的理想密實狀態，力求形成混凝土均質體。

（7）現代高性能混凝土普遍使用高性能減水劑，在進行配合比設計之前，應首先進行外加劑與膠凝材料的相容性試驗，滿足相容性要求后方可進行混凝土配合比試驗。

（8）關于拌合用水，滿足規范要求即可，在此不做論述。

2 高性能混凝土施工中易出現的質量問題

（1）受氣溫及運輸距離的影響，新拌混凝土拌合物坍落度損失較大，泵送作業時易堵管，混凝土不易振搗密實，嚴重時甚至導致混凝土強度達不到設計要求。

（2）混凝土入模溫度較高，造成混凝土水化熱集中釋放，導致混凝土早期開裂，造成混凝土易形成微觀裂紋，抗離子滲透能力減弱，影響混凝土耐久性。

（3）在影響混凝土耐久性的因素中，混凝土內部的微觀裂紋具有重大的影響，這些裂紋會形成有害離子侵入通道，在水和有害離子的共同作用下，使結構鋼筋產生“微電池效應”，造成鋼筋銹蝕和破壞，從而影響鋼筋混凝土結構的耐久性。那么，這些微觀裂紋是如何形成的呢？除了原材料因素外（例如過細的混凝土組分所造成的混凝土自收縮），也和混凝土的硬化機理具有直接的聯系——混凝土澆筑后，混凝土芯部的水化熱不容易散失，造成混凝土芯部升溫較快，所以混凝土芯部的硬化速率是遠大于周邊的硬化速率的，因此也可以近似的認為混凝土的硬化是從混凝土的芯部開始的，在混凝土硬化并產生強度的同時，已經硬化的芯部混凝土會產生收縮，這種收縮會造成已硬化混凝土與周邊未硬化混凝土之間出現收縮速率差，隨著混凝土由芯部向外逐漸硬化，這種微觀裂紋也逐漸向外圈擴散，當這些裂紋貫通后，就會成為未來氯離子侵入的通道。這種硬化收縮模型與樹干干燥過程中的收縮模式非常相似，都是從芯部開始收縮，在同心圓方向及徑向產生向外發散的微觀裂縫，逐漸向外擴展并貫通。

（4）在氣溫發生驟變時，混凝土會突然產生離析現象，嚴重時甚至出現混凝土完全分離成清水、砂漿、骨料的情況；之所以會出現上述情況，是因為高性能混凝土具有高敏感性；在正常施工時，混凝土在運輸過程中會產生一定的坍落度損失，所以會在配合比設計時適當增加減水劑用量，以抵消運輸過程中坍落度損失的影響，確保混凝土運輸到澆筑地點后仍然具有滿足要求的坍落度；但當氣溫突然大幅降低并維持一段時間后，料場骨料充分冷卻，混凝土出機溫度明顯降低，此時運輸過程中的坍落度損失會顯著降低，外加劑的保坍性能過剩，過剩的保坍性就會引起混凝土離析。

3 針對上述問題，高性能混凝土施工中需要嚴格控制的環節

（1）高性能混凝土通常具有高敏感性，對材料溫度的變化極為敏感，所以需要分別進行夏季和冬季配合比設計，根據季節及氣溫變化情況確定配合比參數；在施工中，應根據外界氣溫變化情況適時增減外加劑摻量，既要避免高溫時出現混凝土坍落度損失過大，又要避免氣溫出現突降并維持一段時間后出現混凝土離析現象。

（2）嚴格控制水泥中的C3A含量，降低混凝土早期水化熱，減少混凝土微觀裂紋及受力裂縫，確保混凝土耐久性滿足要求。

（3）嚴格控制骨料的含泥量及石粉含量，以達到降低混凝土骨料比表面積的目的。

（4）針對前文提到的微觀裂紋產生的機理，應該從減緩膠凝材料的初期水化速率、降低芯部與周邊及外界環境的溫度差、降低芯部與周邊的硬化速率差及收縮速率差等環節著手予以解決。

（5）粉煤灰的需水量比對混凝土的工作性、耐久性具有重大影響，所以“需水量比”指標應盡量控制在下限。

（6）對砂、石堆場及拌合用水進行遮蓋保溫處理，避免溫度出現驟變；夏季進行混凝土拌合施工時，可將冰塊破碎后加入拌和用水中，以降低拌合用水溫度；新進場水泥的溫度通常較高，可將水泥靜置幾晝夜后再使用。

（7）嚴格控制混凝土拌和時間，一般以180s為宜。

（8）夏季施工時，盡量在氣溫較低時進行混凝土澆筑施工，混凝土入模溫度應滿足設計及相關規范要求，針對大體積混凝土，應采取有效的降溫措施。

（9）施工中盡量保持混凝土坍落度穩定，保證混凝土拌合物的均質性。

（10）混凝土表面龜裂通常是收縮應力引起，解決措施是加強混凝土覆蓋養護；連續貫穿的裂紋通常是由溫度應力引起的，解決方法針對大體積混凝土采取有效降溫措施，同時加強養護，減少構件芯部與構件表面及外界的溫差。

（11）在進行混凝土澆注作業時，應采用多點澆筑，在墩柱和現澆梁腹板施工時，應增加串筒等混凝土減速裝置，避免將混凝土直接噴射在鋼筋上，造成骨料和漿液離析情況，從而影響混凝土構件的均質性。

4 結語

高性能混凝土質量控制是一個非常系統的工作，應從原材料質量控制、混凝土配合比設計及現場施工工藝控制等各個環節著手并采取有效控制措施，切實提高混凝土構件的抗裂能力，從而提高混凝土的耐久性。