高强高性能自密实混凝土的质量控制与施工应用论文
摘要：近年来超高层建筑和复杂结构迅速发展，对混凝土强度、工作性能等提出了更高的要求，高强高性能自密实混凝土在建筑工程建设中的应用越来越广泛。要想充分发挥高强高性能自密实混凝土的应用优势，就需要加强混凝土原材料、配合比设计、试验检测、生产、施工养护等各个环节的质量控制，为高质量建筑工程建设提供保障。文章基于高強高性能自密实混凝土的特点，分析了其质量控制有效方法，并结合工程实例对高强高性能自密实混凝土的应用进行了讨论研究，希望能给同行提供参考。
关键词：高强；高性能；自密实混凝土；质量控制；施工应用
高强高性能自密实混凝土是指强度不低于C60、具有大流动性且不离析、不泌水，无需外力振捣、能够在自重作用下充满模板内空间并密实的混凝土。高强高性能自密实混凝土与普通混凝土相比，有着更多的应用优势，有的工程部位必须使用自密实混凝土才能施工，质量控制与技术难度也比普通混凝土高，在混凝土的生产质量控制及施工过程中存在较大的困难。当前，云南对高强高性能自密实混凝土的研究不多，缺乏可靠的技术参考，不利于其应用优势的充分发挥，所以，便需要加强对高强高性能自密实混凝土的研究，总结一套较为科学的质量控制及施工应用方法。
1.高强高性能自密实混凝土的特点
高强高性能自密实混凝土是混凝土的一个发展方向，与普通混凝土相比，有着众多优点和施工应用优势。首先，高强高性能混凝土结构强度较高，材料颗粒较小，并且混凝土中添加有减水剂和粘合剂，混凝土具有较强的稳定性。其次，在减水剂的作用下，混凝土的水胶比较低，具有良好的流动性，能够通过自身重力自由下落完成浇筑施工，并且在浇筑过程中不会有离析现象发生。同时，在施工过程中不需要进行振捣操作，不会对钢筋结构造成破坏，可以有效加快施工进度，还不会产生噪音污染，混凝土会均匀、密实的填满整个模板，混凝土凝结之后表面比较光滑，不会出现蜂窝、麻面等质量问题。除此之外，施工混凝土浇筑施工可以采用机械完成，能够节省大量人力，可以有效缩短工期，对环境造成的影响较小，能够减少人工成本及环境治理成本的投入，总工程造价较低。
2.高强高性能自密实混凝土的质量控制
原材料质量以及配合比，是影响高强度高性能自密实混凝土质量的主要因素，所以便需要从这两方面人手，加强对混凝土质量的控制。
目前国内关于自密实混凝土的技术标准有以下3个：JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》，CCES02-2004《自密实混凝土设计与施工指南》，CECS203-2006《自密实混凝土应用技术规程》；高强高性能混凝土标准如下：JGJ，q"281-2012《高强混凝土应用技术规程》，JGJ/T 385-2015《高性能混凝土评价标准》，CECS 207-2006《高性能混凝土应用技术规程》，GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》。
2.1原材料质量控制
上述标准规定了对原材料的要求，实验检测方法等，但是不同的标准对同一指标可能要求高低不一样，比如细集料含泥量，需要合理的进行选择，宜尽量满足其中的最高要求标准；不同标准对同一项混凝土性能有不同的测试表征方法，宜根据混凝土设计要求和实验室具备的仪器设备进行选择测试表征评价方法，一般可采用比较简单的坍落扩展度（流动性）、T500（粘聚性）、J型环（通过性）及静态沉降柱（抗离析性）来进行表征。
高强高性能自密实混凝土的原材料主要包括水泥、粗骨料、细集料、掺和料和外加剂等。所用原材料质量必须满足现行相关标准要求。首先，在选择水泥的时候，应该优先选择水化热较低的普通硅酸盐水泥，最大限度地降低混凝土在水化硬化过程中释放出的水化热，避免混凝土在凝结硬化过程中产生较大的温度梯度、产生过大温度应力而出现裂缝。选定所用水泥后，应在生产前提前至少3天储备水泥，使水泥温度降低到环境温度或40°：E以下，不得使用刚从水泥厂出厂的热水泥。其次，粗骨料颗粒不宜过大，最大粒径应该严格控制在25mm以下，粗骨料必须选用颗粒级配良好的连续级配，必要时，采用5-10mm和10-25mm两种颗粒级配的粗骨料配制，应先通过试验确定两种粗骨料的最佳比例以保证达到最好的颗粒级配状态，并将骨料中的杂质筛选干净，粗骨料不得有泥块含量，泥含量控制在0.5%以下，严格控制粗骨料针片状颗粒含量不大于5%，粗骨料不得含有风化石子，粗骨料母岩抗压强度不低于80MPa，压碎值指标不得大于8%；然后，应该控制好细集料的细度模数，细度模数2.7-2.8最为合适，控制细度模数的同时，细骨料必须有良好的颗粒级配，严格控制含泥量小于2%。砂石骨料堆场应设置大棚或覆盖，以免太阳暴晒造成物料温度升高。另外，在选择掺和材料的时候，应选用活性指数高、需水量比小、烧失量小的掺合材料，掺合材料宜采用双掺。粒化高炉矿渣微粉宜采用$95级及以上等级，28d活性指数宜大于100%；粉煤灰应采用电厂电收尘而得到I级灰，不得采用磨细粉煤灰，0.045mm负压筛筛余小于12%，烧失量应小于4%，需水量比小于95%。最后，应该利用外加剂将混凝土的水灰比定控制在0.40之内，高强高性能自密实混凝土中常用的外加剂主要是聚羧酸类高效减水剂。聚羧酸减水剂应与所用胶凝材料进行适应性试验后选用，减水剂宜选用高浓低掺的减水剂，减水率不得小于28%；通过试验确定最佳掺量，合理调整缓凝剂用量保证混凝土凝结时间合理正常，应先通过试验确定聚羧酸减水剂各组分的.用量，保证混凝土初始坍落度不小于220mm、坍落扩展度不小于600mm，坍落度经时损失满足要求，不得有离析、抓底、泌水、泌浆分层现象，慎用或不用引气剂，严格控制混凝土含气量不大于2%，生产时严格控制掺量。混凝土拌合用水同样应引起高度重视，宜用自来水或可饮用的干净的深井水，不得采用回收污水、含泥的河水，更不得使用受化学污染高含化学物质的污染水。
2.2科学设计配和比
近年来，配合比设计方法不断改进，自密实混凝土更是出现了很多的设计方法，一般有以下几类：第一类直接引用高性能混凝土配合比计算的一些方法，如全计算法或改进全计算法。第二类为根据堆积填充理论模型和级配理论进行设计；第三类为引入参数法建模设计，引人粗骨料系数，细集料系数，掺合料系數等建立模型设计；第四类为固定砂石体积含量的计算方法；第五类是采用正交试验或所谓的析因法；第六类为经验推导法，即以经验数据为基础确定单位粗集料用量、用水量和胶凝材料用量、细集料体积；第七类为基于净浆流变或砂浆流变，或者净浆厚度或砂浆厚度设计的方法。但是无论采用何种方法，均需要不断试配进行调整优化，避免设计和实际脱节。
在确定合格混凝土原材料之后，需要按照JGJ 55等相关规范性文件、工程需要结合技术人员经验就行配合比设计、试拌、调整、再试拌，以确定符合要求的最佳配合比。试配搅拌时应该使用与大生产同类型的卧轴式强制式搅拌机进行机械搅拌，不宜人工搅拌。试配时，依据GB50080要求测试混凝土初始坍落度、坍落扩展度，观测混凝土和易性、包裹性、粘聚性、保水性以及坍落度经时损失、初终凝结时间是否满足要求，观测混凝土是否离析、泌水、分层，观测出机混凝土自流平效果，是否有石子裸露、骨浆分离情况，否则重新调整参数反复试配，直至满足要求。混凝土拌合物性能满足要求后，严格按照GB50081要求制作、养护混凝土试件，检测各龄期混凝土力学性能，包括抗压强度、弹性模量、收缩等。拌合物性能和后期力学性能满足相关标准及工程要求之后才能确定最终理论配合比。一般情况下，粗骨料的体积要小于混凝土体积的36%，单位含量要小于950kg/m3，细集料含量大约集料总量的40%-50%，含水量以160kg/m3最为合适，水胶比控制在0.32±0.03。
3.高强高性能自密实混凝土的施工应用
3.1工程概况
某超高层建筑工程，需要应用C60高强高性能自密实混凝土，施工地点玉溪市。用到的混凝土原材料主要有普通硅酸盐水泥、当地砂石、聚羧酸类高效减水剂、一级粉煤灰等。借鉴以往工程经验，结合工程实际情况及要求，经过多次试配并对混凝土各项性能进行比较之后，确定了最为合适的配比方案，水泥、砂、石子、水、减水剂和粉煤灰的比例为1：1.447：2.340：0.351：0.032：212。
3.2混凝土搅拌
确定合适的配合比之后，严格按照配合比方案进行生产。生产时，及时准确测定砂石骨料含水率，根据含水率换算成生产配合比，严格按照生产配合比投料生产，做好开盘鉴定，确保生产时各材料用量、规格型号、技术要求与试配时一致，当一种或多种原材料与试配时不一致时，不得生产，应重新进行试配。生产时，确保搅拌设备和计量设备满足相关标准要求，确保计量误差满足要求，胶凝材料、水、聚羧酸减水剂单盘计量误差小于1%，单盘骨料计量误差小于2%。搅拌时间的控制是混凝土生产搅拌过程中的尤为注意的问题，因为高强高性能自密实混凝土中所用的外加剂主要是聚羧酸类高效减水剂，与普通混凝土所用的萘系和氨基磺酸系减水剂相比，这种类型的减水剂分子聚合度较高，搅拌充分才能发挥其性能，所以应该适当延长搅拌时间。由于高强自密实混凝土胶凝材料用量大、用水量少、水胶比小，与普通混凝土比较需要延长搅拌时间才能确保混凝土搅拌充分均匀，经多次测试之后，要想保证混凝土质量符合要求，其搅拌时间至少为90s。
3.3混凝土浇筑
在浇筑混凝土之前，首先应该对模板及其支护进行检查，确保模板的刚度与稳定度，保证模板表面光滑润湿，确保模板不漏浆。浇筑过程中应该控制好传输泵的传输速度，避免因空气进入到传输泵中，造成混凝土表面存在气泡。对该工程的混凝土浇筑总量进行计算后，确定每小时浇筑混凝土总量为36m3。混凝土浇筑施工过程中，确保混凝土生产供应和泵送施工持续进行，混凝土生产供应速度应和泵送施工速度高度配合，避免泵送浇筑间歇时间过长造成输送泵堵管和混凝土结构施工冷缝，避免混凝土到达施工现场等待时间过长、坍落度损失而改变混凝土性能。尽最大可能减小泵送管道混凝土出口处与混凝土浇筑面的高程差，避免了混凝土出现沉降、分层现象。混凝土泵送浇筑过程中，严禁向混凝土搅拌运输车或泵车中加水或其它任何物料。
3.4混凝土养护
在完成混凝土浇筑之后，混凝土终凝时，需要及时采取必要的养护措施。因为该工程施工阶段室外温度较低，所以为了加强温度控制，混凝土浇筑完成之后在其表面覆盖了一层毛毡，在起到保温作用的同时，还能减缓混凝土表面热量散发速率，减小混凝土结构内外温差而产生的温度应力。同时，还需要进行洒水养护，根据混凝土凝结时间的长短及天气情况，调整洒水频率，确保混凝土表面不失水长期处于潮湿状态。高强自密实混凝土应延长养护时间和模板拆除时间。
4.结语
超高层建筑工程对混凝土工作性能、强度、有很高的要求，高强高性能自密度混凝土的应用将会变得更加广泛，在超高层建筑和复杂结构中所发挥的作用越来越重要。通过加强对高强高性能自密度混凝土的研究，可以探索更加科学的质量控制及施工应用方法，提高高强高性能自密实混凝土施工质量，充分发挥其应用优势，促进超高层建筑工程质量进一步提高。
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