高性能混凝土及其工程施工质量控制技术

2017-01-28陈春元贵州高速公路集团有限公司

科学中国人 2017年18期

陈春元贵州高速公路集团有限公司

高性能混凝土及其工程施工质量控制技术

陈春元
贵州高速公路集团有限公司

高性能混凝土在客运专线和高速公路施工中的应用越来越广泛，在进行施工过程中很容易出现各种问题，本文以客运专线和高速公路混凝土施工为背景，研究讨论高性能混凝土的性能、定义和存在的问题，高性能混凝土组成材料的不同对其性能造成的影响，并提出几点高性能混凝土施工质量控制措施。

高性能混凝土；施工质量；控制技术

1、引言

与普通公路相比，高速公路在质量、性能和使用年限上有着更严格的要求，混凝土工程施工在公路修建中起着重要作用，混凝土施工技术在现代工程建设中占有重大比例，混凝土施工质量的好坏直接对建筑工程的安全造成影响，所以混凝土的每一道工序都要进行严格控制，保证施工工程的质量。

2、高性能混凝土概述

2.1 高性能混凝土的定义

到目前为止，各国研究学者还没有对高性能混凝土达成统一共识，但总体而言，高性能混凝土是一种新型技术，具有高弹性模量、高强度，变形小、抗渗性好和耐久性强等优点，高性能混凝土要结合组成材料的性能指标、不同结构工程的实际需求以及工程建筑所处的环境特点，以可持续发展和耐久性为基本要求，符合不同含义和性能指标的要求，并且具有适宜的强度和良好的工作性能。

2.2 高性能混凝土的组成

高性能混凝土的主要组成材料有水泥、水、骨料、矿物细粉和外加剂，主要是将水泥、砂、细掺料和水构成砂浆体，砂浆体在包裹石子并填充石子之间的空隙，从而凝结硬化成混凝土，由于混凝土组成材料各自性能的不同以及相互之间的关系，对混凝土的性能造成一定影响。

2.3 高性能混凝土的特点

高性能混凝土的性能特点主要表现为（1）高性能混凝土具有良好的抗渗性能和耐久性，且具有抗侵蚀能力、高弹模、低收缩和低温度应变，其结构致密，不容易产生裂缝，抗渗性能强。（2）具有良好的工作性能，坍落度损失小、流动性能好，在运输过程中，混凝土不分层、不泌水、不离析，容易充满模型，自密实混凝土、泵送混凝土具有良好的自密实性和可泵性。（3）具有高力学性。高性能混凝土的强度主要有抗拉强度、抗压强度和抗剪强度。（4）具有较高的体积稳定，在混凝土硬化早期应该具有较低的水化热，后期具有较小的收缩性能。（5）使用寿命长，最高可以达到100年。

3、高性能混凝土原材料的选择及质量控制

3.1 水泥

水泥是高性能混凝土的主要组成材料，其性能的好坏直接对混凝土的综合性能和施工质量造成影响，水泥对高性能混凝土综合性能的影响主要表现为（1）水泥矿物的组成对其造成的影响，（2）水泥的粗细程度和颗粒形状对其造成的影响，（3）水泥强度对其造成的影响，（4）水泥的碱性氧化物和体积安定性对其造成的影响。在选择水泥之前要综合考虑以上分析的指标进行综合评定。

3.2 骨料

骨料是高性能混凝土的主要组成部分，比例占到70%左右，骨料对高性能混凝土的影响主要有（1）骨料的化学活性成分和水泥中的碱性成分发生化学反应，产生的碱——骨料有害反应。（2）骨料本身的粗细颗粒程度、粒性、有害物质含量、颗粒级配和强度对高性能混凝土造成的影响。

3.3 外加剂

外加剂的作用是改善混凝土综合性能，在混凝土搅拌过程中添加一定量的外加剂可以改善混凝土的综合性能，外加剂的种类有很多主要有高效减水剂、膨胀剂和引气剂。

3.4 矿物细粉

矿物细粉是高性能混凝土组成材料的重要部分，可以改善混凝土的强度、耐久性和和易性，使用最多的掺合料是矿渣、硅粉和粉煤灰，可以单独掺入，也可以混合掺入来提高混凝土的性能。

4、高性能混凝土施工质量控制技术

4.1 原材料的质量控制

高性能混凝土使用之前，需要对其组成材料的品种、规格、数量及合格证明等进行检查验收，并进行取样试验，保证其各项指标符合设计及相关规范的要求，并应严格控制混凝土配比符合设计要求。如水泥应选用非早强型普通硅酸盐、低碱、低水化热水泥；粗骨料粒径宜小于31.5mm，针片状颗粒含量宜小于10%，细骨料宜选用级配合格的中砂，细度模数最好控制在2.4～2.8，含泥量宜小3%；外加剂应选用聚梭酸系高效减水剂等。

4.2 称重计量控制

高性能混凝土对称重精度的要求非常高，具体应符合以下规定：水泥与掺合料±1.5%、粗骨料±2.0%、细骨料±1.5%、水与外加剂±1.0%。对于计量系统和仪器也要定期进行检查和校核，确保称重的精确性。

4.3 搅拌控制

目前以采用精确的计算机自动控制系统进行搅拌作业，确保原材料搅拌的均匀性。其中需要注意的是，在原材料中加水之前应将干料搅拌30s，高效减水剂应先溶于水中，并分次添加掺合，加入掺合剂后的搅拌时间不低于2min。

4.4 施工过程控制

混凝土搅拌完成后需要对其进行取样试验，通过试验后才能进行浇筑。浇筑过程中应防止混凝土离析现象的发生，如一次性浇筑到指定位置，避免二次搬运；混凝土的下落高度不超过1.5m等措施。对于入模的混凝土还应进行振捣，以增加其密实度，并使其填充更加均匀。

4.5 拆模与养护

拆模必须在混凝土具有一定的强度和硬度，能以承担自重和其他相关的施加应力时才能拆模。拆模之后要对混凝土进行养护工作，一般采用草帘或麻袋覆盖，最初三天的白天应每隔2小时浇一次水，夜间浇水也不能低于2次，以后24小时内应最少浇水4次，并应视具体天气情况而定，保持表面的温度和湿度，总养护时间不应少于14天，以保证其具有良好的密实性和强度。