建筑施工中，高性能混凝土的質量與施工控制

【摘要】高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC） 由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性等許多優良特性，被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。本文重點對高性能混凝土的質量與施工控制做了探析

關鍵詞：高性能混凝土；耐久性；體積穩定性 施工質量 控制

隨著我國現代化建設進程的加快，我國的建設規模正日益增大，如何保證建筑工程質量，日益受到人們的廣泛關注。高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC） 由于具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性等許多優良特性，被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。本人結合實際對高性能混凝土的質量與施工控制做簡要探析。

一、高性能混凝土的性能

高高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是近20余年發展起來的一種新型混凝土。與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨特的性能：

1、耐久性。高效減水劑和礦物質超細粉的配合使用，能夠有效的減少用水量，減少混凝土內部的空隙，能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上。

2、工作性。坍落度是評價混凝土工作性的主要指標，HPC的坍落度控制功能好，在振搗的過程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動時間內，下沉距離短，穩定性和均勻性好。同時，由于高性能混凝土的水灰比低，自由水少，且摻入超細粉，基本上無泌水，其水泥漿的粘性大，很少產生離析的現象。

3、在高性能混凝土中摻入礦物超細粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，改善界面結構，提高混凝土的密實度，提高強度。

4、體積穩定性。高性能混凝土具有較高的體積穩定性，即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

二、高性能混凝土存在的問題

在高性能混凝土的應用過程中也存在一些問題，在高性能混凝土的原材料方面，我國水泥質量不穩定，離散性大；在骨料方面，粗骨料質量低劣，含泥量大，級配較差，細骨料細度模數不合要求；在外加劑和外摻料的選擇上，尚缺乏充分的適用性的研究。在高性能混凝土的施工過程中，施工人員的技術水平有限，養護措施不到位，使HPC的密實性和質量不穩定；在高性能混凝土的耐久性方面，由于高性能混凝土微管中水分的蒸發與凝聚而產生的收縮，使混凝土表面產生裂縫，這對HPC的抗碳化、抗凍融循環作用以及抗氯離子擴散等都是不利的，高性能混凝土的水泥用量高，水灰比低，硬化后長期處于水中時，水分通過微管擴散到內部，未水化的水泥粒子進一步水化，產生微膨脹也會使混凝土表面產生裂縫，為各種有害介質滲透提供通道，給氯離子侵入、堿骨料反應的發生和鋼筋銹蝕創造可能；在高性能混凝土的設計方面，由于高性能混凝土的后期強度增長不及普通混凝土，而且脆性大，需要特別注意。

三、高性能混凝土質量與施工控制

1、控制好原材料。（1）細集料。細集料宜選用質地堅硬、潔凈、級配良好的天然中、粗河砂，其質量要求應符合普通混凝土用砂石標準中的規定。一般情況下，砂子越粗，混凝土的強度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜選用細度模數大于2.3的中砂，對于C80～C100的混凝土用砂宜選用細度模數大于2.6的中砂或粗砂。（2）粗集料。高性能混凝土必須選用強度高、吸水率低、級配良好的粗集料。宜選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低的硬質砂巖、石灰巖、花崗巖、玄武巖碎石，級配符合規范要求。一般粗集料強度應為混凝土強度的115倍～210倍或控制壓碎指標值>10﹪。最大粒徑不應大于25mm，以10mm～20mm為佳，另外，粗集料還應注意集料的粒型、級配和巖石種類，一般采取連續級配，其中尤以級配良好、表面粗糙的石灰巖碎石為最好。粗集料的線膨脹系數要盡可能小，這樣能大大減小溫度應力，從而提高混凝土的體積穩定性。（3）細摻合料。活性細摻合料是高性能混凝土必用的組成材料。在高性能混凝土中常用的活性細摻合料有硅粉（SF）、磨細礦渣粉（BFS）、粉煤灰（FA）、天然沸石粉（NZ）等。（4）減水劑及緩凝劑。在低水膠比（一般<0.35）一般的情況下，要使混凝土具有較大的坍落度，就必須使用高效減水劑，且其減水率宜在20﹪以上。

2、控制好配合比設計。（1）改變設計思路。在以往的配合比設計方法中，是按混凝土的強度等級要求計算水灰比，而現在則是按耐久性的要求，首先根據環境作用等級確定電通量指標，由此來選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料的比例。（2）確定膠凝材料用量及粉煤灰所占比例。在進行配合比參數設計時，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應處在一個適宜范圍內，不僅有最低限要求，同時，對于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。粉煤灰的摻量在20%以上時，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料表明，粉煤灰的最大摻量可達到50%左右。（3）滿足含氣量的要求。混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時可顯著減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態更加穩定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩定性。

3、高性能混凝土的施工控制。（1）攪拌。混凝土原材料應嚴格按照施工配合比要求進行準確稱量，稱量最大允許偏差應符合下列規定（按重量計）：膠凝材料（水泥、摻合料等）±1%；外加劑±1%；骨料±2%；拌合用水±1%。應采用臥軸式、行星式或逆流式強制攪拌機攪拌混凝土，采用電子計量系統計量原材料。攪拌時間不宜少于2min，也不宜超過3min。炎熱季節或寒冷季節攪拌混凝土時，必須采取有效措施控制原材料溫度，以保證混凝土的入模溫度滿足規定。（2）運輸。應采取有效措施，保證混凝土在運輸過程中保持均勻性及各項工作性能指標不發生明顯波動。應對運輸設備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高（夏季）或受凍（冬季）。（3）澆筑。①混凝土入模前，應采用專用設備測定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。混凝土的入模溫度一般宜控制在5～30℃②混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m當大于2m時，應采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土，保證混凝土不出現分層離析現象。③混凝土的澆筑應采用分層連續推移的方式進行，間隙時間不得超過90min，不得隨意留置施工縫。④新澆混凝土與鄰接的己硬化混凝土或巖土介質間澆筑時的溫差不得大于15℃。

（4）振搗。振搗時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。采用插入式振搗器振搗混凝土時，宜采用垂直點振方式振搗。每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準，一般不宜超過30s，避免過振。若需變換振搗棒在混凝土拌合物中的水平位置，應首先豎向緩慢將振搗棒拔出，然后再將振搗棒移至新的位置，不得將振搗棒放在拌合物內平拖。（5）養護。通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養護為主，澆水養護為輔，使混凝土表面保持濕潤。養護時間不少于14天。（6）質量檢驗控制。除施工前嚴格進行原材料質量檢查外，在混凝土施工過程中，應對混凝土的以下指標進行檢查控制：混凝土拌合物：水膠比、坍落度、含氣量、入模溫度、泌水率、勻質性。硬化混凝土：標準養護試件抗壓強度、同條件養護試件抗壓強度、抗滲性、電通量等。