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高强混凝土工程的质量控制 刘慧玲 上海建 T - Z 9 建集团有限公司 上海 2 0 1 1 0 3 摘要 ：高强混凝土的质量控制涉及到的环节很多，且有一定难度。针对这一问题，从高强混凝土的原材料选择及配合 比设计、生产工艺控制、施工环节控制等方面对高强混凝土的质量控制要点进行了分析，为高强混凝土工程的质量控 制提供 了思路。 关键词 ：高强混凝土 质量控制 配合 比设计 生产制备 泵送 中圈分类号：T U 7 5 5 7 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 9 8 1 0 3 Qu a l it y Co n t r o l o f H i g h S t r e n g t h Co n c r e t e En g i n e e r i n g Li u Hui l i ng S h a n g h a i C o n s t r u c t io n N o 4( Gr o u p ) C o L t d S h a n g h a i 2 0 1 1 0 3 Ab s t r a c t ：T h e q u a l i t y c o n t r o l o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n v o l v e s a wid e r a n g e o f k n o wl e d g e a n d h a s c er t a i n d iff i c u lt y A imi n g a t t h i s p r o b l e m， t h i s p a p e r a n a ly z e d t h e d e s i g n o f t h e h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e mi x r a t io a n d t h e k e y p o in t s i n q u a l ity c o n t r o l o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e i n c l u d i n g s e le c t i o n o f r a w ma t e r ia l s ， p r o d u ctio n p r o c e s s c o n t r ol ， a n d c o n s t r u c t i o n p r o c e s s c o n t r o l ， p r o v i d in g t h o u g h t s f o r q u a l i ty con t r o l o f h i g h - s t r e n g t h c o n c r e t e K e y w o r d s ： h ig h s t r e n g t h con c r e t e q u a l ity c o n t r o l mix r a t i o d e s ig n p r o d u c t io n p r o c e s s p u mp i n g o f c o n c r e t e 高强混凝土通常是指强度等级不低于C 6 0 的混凝土。 与普通混凝土相 比，高强混凝土不仅可以减小混凝土结构 尺寸 ，减轻结构 自重，因此在超高层建筑 中广泛使用。然 而 ，影响高强混凝土质量的因素很多，从原材料选择、配 合 比设计、拌制 、运输 、泵送到浇筑、养护 ，所有环节都 必须采取专门的措施。 1 高强混凝土质量概述n 高强混凝土 的成 品质量 与混凝 土配 l； L n 施工工 艺密 切相关 ，在满足强度要求的前提下 ，应特别注重混凝土的 施工性能，混凝土应易于泵送与浇筑 ，浇筑质量应均匀密 实，混凝土流动性与抗离析性能应进行合理的平衡。 根据多年来的从业经验归纳，影响高强混凝土质量的 主要因素主要有以下几个方面： ( a) 配合 比设计及原材料。如混凝土胶凝材料、骨料 的级配、砂率、水灰比、外掺料、外加剂等 ： ( b)生产环节 。如投 料顺序 、搅拌量 、搅拌 时间 等 ； ( c ) 施工环节。如混凝土的运输 、泵送、浇捣、养护 aL _ 一 作者简介：刘慧玲 ( 1 9 6 2 一)，女，本科，工程师。 通讯地址：上海市桂林路9 2 8 号 ( 2 01 1 0 3 )。 收稿 日期：2 01 4 0 6 3 0 0 除上述因素以外 ，对高强混凝土的检测技术也影响到 高强混凝土质量的评判。为了保证高强混凝土的质量 ，总 包单位必须事先对高强混凝土的生产商进行考察，并参与 高强混凝土的生产 、使用全过程控制。 2 高强混凝土原材料和配合比控制 2 1 原材料 2 1 1 胶 凝材料 高强混凝土的配制一般采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐 水泥 ，水泥强度等级应不低于4 2 5 级。应优先采用 回转生 产的水泥 ，水泥贮存不宜超过3个月。 作为胶凝材料的组成 部分，矿物掺合料的质量同样 十 分重要。高强混凝土常用的外掺料为粉煤灰 、磨细天然沸 石岩、磨细矿渣和硅粉等。例如 ，在南京紫峰大厦工程的 C 7 0 高强混凝土配制中，我们选择 了南京市场质量稳定品 质最优的梅宝S 9 5 矿粉和华能 电厂的一级粉煤灰作 为掺合 料。 2 1 2 骨料 骨料 的选择 对高强混凝土质量影响很 大。骨料 自身 的强度、颗粒形状和含泥量对高强混凝土的材料性能和强 度至关重要。由于粗骨料石子中含有天然纹理和缺陷，因 此选用较小粒径的粗骨料 ，高强混凝土所采用的粗骨料粒 2 0 1 48 Bu i l 血 c。 n s 订uc n。 n f 9 8 l 径不宜大于2 5 mm。我们在1 0 7 、1 O 8 项 目的C 8 0 混凝土配 制 以及在南京紫峰大厦C 7 0 混凝土配制时选用 的都是粒径 52 0mm的石 子。 此外 ，骨料的级配优劣对高强混凝土的工作性影响很 大 ，必须严格控制。由于混凝土是地方性材料 ，例如在广 东地 区粗骨料的质量较好 ，而在有的区域就较差 ，因此为 了保证高强混凝土的质量 ，首先要选择优质的原材料 ，例 如我们在南京试 t C 7 0 混凝土时 ，经过比选我们没有采用 当地普遍使用的石灰石矿 ，而是选择了镇江茅迪的玄武岩 石料。 2 1 3外加剂 外加剂是I I i i i 高强混凝土十分重要的原材料 ，随着外 加剂技术的发展 ，聚羧酸 系外加剂为高强、高性能混凝土 的生产提供 了可能。外加剂的品种选择和掺量控制须通过 试配来确定。 2 2 配合 比设计 2 2 1 胶凝材料 的比例确定 一 个好的配合比中，胶凝材料构成 的体 系也应符合最 紧密堆积理论。从参与水化情况来看 ，复合体 系的粒径分 布应该在工作性与充分发挥活性 之间有一个最佳平衡点。 水泥、粉煤灰 、矿粉 、硅粉分别以不同的质量分数复合组 成复合胶凝体 系，测定其需水量 、强度等物理性能指标 ， 从 而发现它们 的最佳 匹配关 系。在选定水泥牌号 的基 础 上 ，要对不同比例的胶凝材料用同掺量的外加剂进行净浆 流动度比较。 2 2 2水灰 ( 胶 )比确定 较普通混凝土而言 ，高强混凝土的配制一般需要较高 的水泥用量和较低的用水量 ，但也并非水灰 比越低越好。 根据我们在多个工程中的经验表明，高强混凝土的水灰 比 一 般控制在0 2 5 0 4 ，具体情况要根据强度等级、外加剂 的减水性能、混凝土的流动性需求等因素而定。当使用液 体外加剂时，外加剂的用水量应考虑在水灰比中。 2 2 3 砂 率 砂率一般在所要求的混凝土性能的范围内取最小值。 高强混凝土的砂率比普通混凝土小 ，一般为2 6 3 2 ， 当然，如果配制大坍落度或流态高强混凝土，则应选择较 大的砂率 ，可达3 2 一 4 0 。 2 3 混凝土的试配 高强混凝土在生产前要经过试配确定配合 比，毕竟小 试的研究与实际的大规模生产有很大的不同，如何将将小 试的配 比、混凝土状态应用到拌站的实际生产中 ，直至应 用于工地现场 ，都需要参与各方摸索一些经验数值。 我们在南京 t l NC 7 0 混凝土时 ，进行 了3次中试。为 了模 拟实际施工情况 ，第 一次中试我们制作 了2根柱 的 试验。在2 8 d 龄期时 ，对柱进行 了钻芯取样 ，结果3个芯 9 8 2 I 建 筑 旌 工第 3 6 卷 8 111t 样强度分别为：6 2 8 MP a 、6 2 8 MP a 、5 6 2 MP a ，代表值 为5 6 2 MP a 。 综合各龄 期强度数据看 ，强度发展情 况基 本正常 ， 2 8 d 标养试块强度及同条件养护试块 强度均达到 了设计要 求，但是富余量较小 ，考虑到c 7 O 混凝 土施工跨越冬夏 ， 还需要进一步对配比进行调整。于是 ，决定将石子更换为 原定的备选材料玄武岩 ，适 当减 弱外加剂的引气作用，延 长振捣时间 ，采用电脑控制 自动计量和投料。同时 ，考虑 增加强度储备，在保持胶凝材料总量不变的前提下 ，适 当 增加其中水泥用量 ，并将外加剂掺加 比例进行 了调整 ，再 进行第二次中试。 在2 8 d 龄期时 ，对中试柱进行 了钻芯取样 ，结果3个 芯样强度分别为8 2 8 MP a 、8 4 2 MP a 、8 2 3 MP a ，代表值 为8 2 3 MP a 。由测试结果可知 ，混凝土强度是完全满足， 但是试验时发现混凝土黏性较大 ，凝结时间较短 ，对高程 泵送不利。 因此，我们在基础施工 阶段 ，开始对配合比进 一 步调整，对外加剂用量作 了适当微调 ，进行了第三次中 试。经试验 ，强度和工作性能均较 为满意，最终确定 了配 合比。 3 高强混凝土生产环节的质量控制 3 1 材料的储存与检测 高强混凝土的原材料应专仓专放 ，在正式进料生产前 均应有专人负责对筒仓内部进行清理 ，确保在粉料进筒仓 后不与前一次使用的粉料有混料的可能。 进仓材料应做到1 0 0 检验合格。石料经检验合格后 ， 派专人进行清洗 ，降低石料中的石粉含量 ，以保证质量。 水泥入仓时进行抽检 ，对水泥温度也应进行测量 ，控制在 7 0。 C以下。同时 ，应确保外加剂在储存过程中不受污染。 每次混凝土拌 制前3 h ，应对此次所用粗 细骨料进行 含水率试验 ，所得数据及时反馈至拌台，对用水量进行修 正 o 3 2 投料及搅拌的控制 图1 为南京紫峰大厦C 7 0 混凝土投料及搅拌时间控 制工 艺流程。 图1 高强混凝土投料 及搅拌工艺 4 高强混凝土施工环节的质量控制 4 1 高强混凝土生产一运输一浇筑的连续性问题 通过几个工程实践总结，我们发现新拌混凝土从 出料 开始在一段时间里，其表征工作性的重要指标扩展度 较为恒定 ，具体的时间应根据不同的配合比和天气情况经 试验确定。所 以，我们应该将混凝土从生产到浇筑 的整个 过程控制在这个时间段里 。根据这一特性 ，我们来确定各 种设备的配置和生产、施工的组织。 首先应根据拌站与浇筑施工地点距离和不同时段 的交 通情况 ，确定运输 时间 ；然后根据混凝土生产能力、泵送 能力和前面所述的特定时间段来配置运输车辆。 有条件 的情况下应安装G P S - P 星定位系统 ，可有效 降 低复杂的交通、路况所造成 的运输困难。 4 2 高强混凝土的泵送控制 4 2 1 可 泵性 指 标 高强混凝土中胶凝材料比重的增加 ，使混凝土的黏性 增加 ，与泵管管壁间的摩擦力增加 ，这就使得高层泵送高 强混凝 土远较普通混凝土困难。因此 ，如何判断高强混凝 土的可泵性非常关键。 对于 普通混凝土来说 ，保坍性好 ，塑性大、和易性 好 ，基本就意味着可泵性能良好。但对于超高强混凝土， 由于黏性比普通混凝土大 ，流变性大易离析 ，给高程泵送 带来很多难题 ，所 以仅仅用坍落度来控制是不够 的。我们 借鉴 了国内外的一些超高强度混凝土的施工经验 ，认 为坍 落度只是一个参考 ，扩展度、黏性指标和抗离析性能对高 程泵送影响更大。 我们 在南京紫峰大厦 的实践表 明 ，扩展度可作为高 强混凝土可泵性的评判指标 ，当C 7 0 高强混凝土扩展度在 6 5 0 7 5 0 mm时 ，对应的可泵性较好 ，扩展度过大或过小 均不利于泵送。 4 2 2 泵送设备及泵管布置 为满足施工 现场 泵送 时混凝土具有理想 的扩展度 指 标 ，必须严格控制其搅拌 时间与运输时间，以保证混凝土 规模化生产与现场泵送过程的连续性。同时，高强混凝土 的泵送成功，不仅取决于扩展度指标 ，还与泵送设备的选 择、泵管的布置有关： ( a)泵送设备应满足泵送所需的泵压，最好有一定的 余量。比如在南京紫峰大厦 ，我们计 算出的最小混凝土出 口压力为2 5 MP a ，我们选择了三一重工生产的HB T g 0 C 2 1 3 5 泵车，最大输 出压力可达3 5 MP a 。 ( b)泵管的布置 ，应设置一定长度 的水平管 ，并在 竖向泵管处设置一定数量的缓冲段 ，靠近泵车处，应设置 截止 阀，防止意外情况发生。同时，由于高强混凝土泵送 时产生的摩擦力较大 ，因此应选择高强泵管 ，同时加强泵 管的固定。 ( c) 高强混凝土泵送前应采用砂浆进行润管 ，润管砂 浆一定要保证其保水性。 ( d)停泵间隙不能过长 ，必要时采取反泵方法 ，使 管内混凝土保持流动状态。 ( e)起泵应均匀 ，逐步加大压力。 4 3 高强混凝土的浇捣 高强混凝土由于流动性较好 ，应适量振捣 ，使混凝土 最终产品具有较高的抗压强度和较佳均匀性。这在1 0 7 、 1 0 8 项 目的1 2根试验柱的取芯检验中得到了证实。 由于高强混凝土的流淌性很好 ，因此选择金属网的材 料和固定方式时应十分重视 ，处理不 当会造成界面处大量 高强混凝土的浆液流入相应低标号混凝土部分。 不同强度混凝土同时浇筑时，对泵管布置和浇筑流向 设计 有着较高的要求，不然会由于高强混凝土凝结速度较 快而产生冷缝 ，影响工程质量。 4 4 高强混凝土的养护 高强混凝土早期养护的温度、湿度对强度发展和成品 性能影响较大。通过对试验柱 的回弹、取芯试验发现 ，在 保温、保湿基础上采取加湿养护 ，将有利于控制裂缝的产 生 ，且其强度优于采用其他养护方式的混凝土。 因此 ，高强混凝土浇筑完毕并初凝后 ，应尽快加以覆 盖并浇水养护 ，浇水次数应能保持混凝土表面湿润 ，浇水 养护时间不少于1 4昼夜。 5 结语 目前的高强混凝土技术的发展虽然取得了很多成果 ， 但总体上发展 尚不成 熟 ，应 在今后的工程 实践 中不断完 善。对于高强混凝土的质量控制 ，应在材料的选择、生产 制备 、施工等各个环节进行高度重视 ，在满足强度要求的 前提下，确保混凝土的施工性能。 0 0 0 0 1 】周刚 关于高强混凝土配合比设计 J 安徽建筑， 2 0 0 5 ( 6 ) ： 5 7 ， 5 9 2 】廖平若， 廖固， 易丹 高性能混凝土的试验研 究 J 】 中南公路工程， 2 0 0 5 ( 3 ) ：9 2 - 9 3 3 陈 建森 高强混凝 土配合 比设计 的若 干 问题 J 】 广 东建材， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 3 6 3 9 4 刘扬 浅析 高强混凝土在原材料及养护方面的选择和控制 J 】 城 市建筑， 2 0 1 3 ( 1 6 ) ： 1 3 4 ， 1 5 7 【 5 】郭元强 C 6 0 高强混凝 土配合比设计及施工质量控制 J 建筑， 2 0 1 3 ( 1 8 ) ： 7 0 - 7 1 6 赵斌， 柏明酷 浅谈土建工程 中混凝土施工的质量控制 J 】 _ 中国科 技博览，2 0 1 3 ( 2 0 ) ： 1 0 6 【 7 】 许俊海， 孙钱平， 冯广伟， 等 海外高强混凝土联锁块的预制工艺及 参数控制 J 中国水运： 下半月， 2 0 1 3 ( 1 0 ) ：2 9 8 - 2 9 9 ， 3 1 9 8 】 詹静 浅谈C 6 0 高强混凝土的施工方法及养护 J 】 安徽建筑， 2 0 1 2 ( 4 ) ： 7 8 7 9 料, 2 0 1 0 ( 6 ) ： 6 4 - 6 6 2 0 1 4 8 B u fl d n g C o n s t r u c t i o n l 9 8 3