高強(qiáng)混凝土的原材料選擇及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

萬(wàn)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(qiáng)混凝土已成功運(yùn)用于鐵路、隧道、水工大壩、地下結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。混凝土主要成分包含水泥、水、粗骨料、細(xì)骨料、礦物摻合料、外加劑等，要配制出高強(qiáng)度的混凝土，首先要明確影響強(qiáng)度和工作性能的主要因素，需要從原材料的選擇，配合比、運(yùn)輸、澆筑、成型養(yǎng)護(hù)等各個(gè)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(duì)配制高強(qiáng)混凝土材料的選材及施工過(guò)程質(zhì)量控制要點(diǎn)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(jī)制砂，一類是天然砂，在高強(qiáng)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(shí)應(yīng)將級(jí)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(jí)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(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 雁灘河砂檢測(cè)數(shù)據(jù)

1.1.2 粗骨料的選擇

對(duì)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(jí)配和最大粒徑直接影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。

（1）粗骨料強(qiáng)度

粗骨料的抗壓強(qiáng)度對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響很大，如果選擇抗壓強(qiáng)度不高的粗骨料配制高強(qiáng)混凝土，盲目增大水泥含量亦或減小水膠比，均無(wú)法有效提升混凝土強(qiáng)度，選用的骨料抗壓強(qiáng)度為混凝土設(shè)計(jì)要求的150%～200%時(shí)，才可以確保混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

（2）粗骨料表面特性

粗骨料的表面特性對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響也是不可忽略的。一般配制高強(qiáng)混凝土?xí)r，對(duì)粗骨料中針片狀的含量要嚴(yán)格控制。因?yàn)獒樒瑺钏槭偈够炷量障堵试龈撸炷辆o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(shí)在受到外部應(yīng)力時(shí)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(wèn)題產(chǎn)生，坍落度大幅下降，從而對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面作用[3]。因此，制備高強(qiáng)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(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響。根據(jù)生產(chǎn)試驗(yàn)證明，粒徑最高數(shù)值應(yīng)不超過(guò)9.5~16mm范圍，便可將粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)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(yàn)得到常用粒徑數(shù)據(jù)：4.75~16mm骨料能夠得出強(qiáng)度最高的混凝土；使用4.75~16mm亦或4.75~9.5mm粒級(jí)的骨料可配制最理想的混凝土[4]。

（4）骨料的顆粒級(jí)配

好的粗骨料級(jí)配一定要在保證混凝土密實(shí)度的前提下還能夠減少水泥用量，粗骨料的級(jí)配一定要大的堆積密度和小的空隙率，減少表面積來(lái)減少用水量。為確保混凝土的和易性，粗骨料大約占骨料總量的70%左右，混凝土的強(qiáng)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(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)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(jí)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(jí)水泥，摻合料選用蘭州地區(qū)天和源牌Ⅰ級(jí)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(jiàn)表3。

表3 各原材料的性能指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)

2 高強(qiáng)混凝土施工過(guò)程的質(zhì)量控制

2.1 配合比的控制

（1）高強(qiáng)混凝土對(duì)材料要求比較高，聚羧酸外加劑對(duì)原材料的敏感度較高，生產(chǎn)前須確保計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行正常、精確無(wú)誤，特別是外加劑計(jì)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(qiáng)混凝土砂率通常不高，其黏著性突出，為保證高強(qiáng)混凝土的勻質(zhì)性，需要恰當(dāng)增加拌合時(shí)長(zhǎng)，而拌合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)致使混凝土流動(dòng)性能下降，因此，可將拌合時(shí)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(guò)程中一定要精準(zhǔn)檢測(cè)砂占比、石占比，對(duì)混凝土中水的使用量進(jìn)行嚴(yán)控。初步配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表4，經(jīng)過(guò)反復(fù)的平行試驗(yàn)，使混凝土各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土的工作性能指標(biāo)見(jiàn)表5。

表4 初步配合比設(shè)計(jì)（單位：kg）

表5 C80混凝土性能指標(biāo)

（4）添加劑的計(jì)算一定要精準(zhǔn)，誤差不可超過(guò)0.1kg/m3。

（5）逐車檢測(cè)，不達(dá)標(biāo)的不能夠出場(chǎng)。

2.2 運(yùn)輸控制

（1）將運(yùn)送高強(qiáng)混凝土的車輛和運(yùn)送一般混凝土的車輛分開(kāi)，以免對(duì)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(duì)混凝土硬度、性能等產(chǎn)生不良影響，接料之前先把運(yùn)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(yùn)送期間應(yīng)當(dāng)將滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)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(wèn)題；將混凝土卸下之前先以較高的速度讓罐體轉(zhuǎn)動(dòng)1min以上，如果澆筑期間需暫停作業(yè)，罐體轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)葉片進(jìn)行清潔時(shí)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(yàn)每車的混凝土，核心指標(biāo)擴(kuò)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(guò)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(chǎng)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(wèn)題。

（3）配置有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)泵工，在泵送施工時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)泵送機(jī)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(lái)，以備查閱。

2.4 澆筑控制

（1）應(yīng)確保混凝土澆筑的連貫性，澆筑前應(yīng)對(duì)澆筑規(guī)模進(jìn)行精準(zhǔn)核算，澆筑過(guò)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(yàn)結(jié)果與施工的現(xiàn)實(shí)情況設(shè)定澆筑速率。

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

（3）監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)澆灌的混凝土，澆筑作業(yè)時(shí)一定要安排專人在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)，內(nèi)容包括擴(kuò)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(dòng)，第一時(shí)間和攪拌站技術(shù)人員進(jìn)行溝通，并立即對(duì)混凝土配比進(jìn)行調(diào)節(jié)。在降雨、雪時(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，及時(shí)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(shí)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(qiáng)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(shí)節(jié)應(yīng)防止陽(yáng)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(shí)間噴水養(yǎng)護(hù)。為降低自密實(shí)混凝土非負(fù)載開(kāi)裂問(wèn)題的產(chǎn)生，一定要自混凝土進(jìn)入模板起實(shí)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(shí)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(qiáng)混凝土的研發(fā)改進(jìn)方向

高強(qiáng)混凝土的研發(fā)還需從以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步的完善及提升：對(duì)有不同施工要求的高強(qiáng)混凝土，并沒(méi)有相應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的配合比設(shè)計(jì)方法；高強(qiáng)混凝土的外加劑性能要求高，靈敏度大，適用范圍相對(duì)較窄，國(guó)內(nèi)專業(yè)技術(shù)人才較少，制約高性能外加劑的開(kāi)發(fā)和利用；高強(qiáng)混凝土相比普通混凝土施工工藝更為簡(jiǎn)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(yǔ)

綜上所述，要配制出高強(qiáng)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(jí)配選擇以及水泥和摻合料的選擇；在施工過(guò)程中，重點(diǎn)應(yīng)從配合比的控制、運(yùn)輸過(guò)程、澆筑方式、成型養(yǎng)護(hù)等幾個(gè)環(huán)節(jié)做好相應(yīng)的質(zhì)量控制工作，確保混凝土性能達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。

高強(qiáng)混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良，施工速度快，減少勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)效益和社會(huì)效益。