高性能混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

劉凱勇

（中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)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(jīng)濟(jì)具有顯著影響等特點(diǎn)，所以必須強(qiáng)化施工過程中的質(zhì)量控制。目前高性能混凝土的相關(guān)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(guān)理論進(jìn)行探討和研判，僅從施工控制角度對高性能混凝土進(jìn)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(jìn)行剖析，為高性能混凝土的質(zhì)量控制提出一些建議。

1 高性能混凝土的特性、機(jī)理及對原材料的特殊技術(shù)要求

（1）高性能混凝土并不一定是高強(qiáng)度混凝土，高強(qiáng)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(dá)到60-100年甚至更久的時(shí)間；在其全壽命周期內(nèi)，必須確保結(jié)構(gòu)安全和使用功能，減少維修次數(shù)和維修成本。

（3）現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)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(qiáng)的流動(dòng)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(qiáng)度增長迅速等特點(diǎn)，易形成微觀裂紋，造成氯離子侵入并銹蝕鋼筋，所以應(yīng)嚴(yán)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(zhì)量波動(dòng)較大，是施工控制難點(diǎn)之一。

（6）傳統(tǒng)上，我們對普通混凝土骨料的級(jí)配要求是較為寬松的，認(rèn)為混凝土漿液能夠填補(bǔ)骨料空隙并在硬化后形成密實(shí)體；但針對高性能混凝土，這種理論顯然是不夠完善的，因?yàn)榛炷劣不?，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(zhì)體，同時(shí)，由于普通混凝土組成材料級(jí)配差、空隙大，易在澆筑過程中產(chǎn)生離析，所以針對高性能混凝土，應(yīng)嚴(yán)格控制粗骨料的級(jí)配和含泥量指標(biāo)，確保形成級(jí)配最佳、空隙最小、比表面積最小的理想密實(shí)狀態(tài)，力求形成混凝土均質(zhì)體。

（7）現(xiàn)代高性能混凝土普遍使用高性能減水劑，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)之前，應(yīng)首先進(jìn)行外加劑與膠凝材料的相容性試驗(yàn)，滿足相容性要求后方可進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)。

（8）關(guān)于拌合用水，滿足規(guī)范要求即可，在此不做論述。

2 高性能混凝土施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題

（1）受氣溫及運(yùn)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(yè)時(shí)易堵管，混凝土不易振搗密實(shí)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)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(dǎo)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(nèi)部的微觀裂紋具有重大的影響，這些裂紋會(huì)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(jié)構(gòu)鋼筋產(chǎn)生“微電池效應(yīng)”，造成鋼筋銹蝕和破壞，從而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(xì)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(jī)理具有直接的聯(lián)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(yuǎn)大于周邊的硬化速率的，因此也可以近似的認(rèn)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(chǎn)生強(qiáng)度的同時(shí)，已經(jīng)硬化的芯部混凝土?xí)a(chǎn)生收縮，這種收縮會(huì)造成已硬化混凝土與周邊未硬化混凝土之間出現(xiàn)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(kuò)散，當(dāng)這些裂紋貫通后，就會(huì)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(chǎn)生向外發(fā)散的微觀裂縫，逐漸向外擴(kuò)展并貫通。

（4）在氣溫發(fā)生驟變時(shí)，混凝土?xí)蝗划a(chǎn)生離析現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)混凝土完全分離成清水、砂漿、骨料的情況；之所以會(huì)出現(xiàn)上述情況，是因?yàn)楦咝阅芑炷辆哂懈呙舾行裕辉谡Ｊ┕r(shí)，混凝土在運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生一定的坍落度損失，所以會(huì)在配合比設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加減水劑用量，以抵消運(yùn)輸過程中坍落度損失的影響，確?；炷吝\(yùn)輸?shù)綕仓攸c(diǎn)后仍然具有滿足要求的坍落度；但當(dāng)氣溫突然大幅降低并維持一段時(shí)間后，料場骨料充分冷卻，混凝土出機(jī)溫度明顯降低，此時(shí)運(yùn)輸過程中的坍落度損失會(huì)顯著降低，外加劑的保坍性能過剩，過剩的保坍性就會(huì)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(yán)格控制的環(huán)節(jié)

（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(jìn)行夏季和冬季配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)季節(jié)及氣溫變化情況確定配合比參數(shù)；在施工中，應(yīng)根據(jù)外界氣溫變化情況適時(shí)增減外加劑摻量，既要避免高溫時(shí)出現(xiàn)混凝土坍落度損失過大，又要避免氣溫出現(xiàn)突降并維持一段時(shí)間后出現(xiàn)混凝土離析現(xiàn)象。

（2）嚴(yán)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(yán)格控制骨料的含泥量及石粉含量，以達(dá)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(chǎn)生的機(jī)理，應(yīng)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(huán)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(huán)節(jié)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(biāo)應(yīng)盡量控制在下限。

（6）對砂、石堆場及拌合用水進(jìn)行遮蓋保溫處理，避免溫度出現(xiàn)驟變；夏季進(jìn)行混凝土拌合施工時(shí)，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(jìn)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(yán)格控制混凝土拌和時(shí)間，一般以180s為宜。

（8）夏季施工時(shí)，盡量在氣溫較低時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑施工，混凝土入模溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，針對大體積混凝土，應(yīng)采取有效的降溫措施。

（9）施工中盡量保持混凝土坍落度穩(wěn)定，保證混凝土拌合物的均質(zhì)性。

（10）混凝土表面龜裂通常是收縮應(yīng)力引起，解決措施是加強(qiáng)混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)；連續(xù)貫穿的裂紋通常是由溫度應(yīng)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(shí)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減少構(gòu)件芯部與構(gòu)件表面及外界的溫差。

（11）在進(jìn)行混凝土澆注作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用多點(diǎn)澆筑，在墩柱和現(xiàn)澆梁腹板施工時(shí)，應(yīng)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(gòu)件的均質(zhì)性。

4 結(jié)語

高性能混凝土質(zhì)量控制是一個(gè)非常系統(tǒng)的工作，應(yīng)從原材料質(zhì)量控制、混凝土配合比設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工工藝控制等各個(gè)環(huán)節(jié)著手并采取有效控制措施，切實(shí)提高混凝土構(gòu)件的抗裂能力，從而提高混凝土的耐久性。