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高強高性能自密實混凝土的質(zhì)量控制與施工應(yīng)用論文
摘要：近年來超高層建筑和復(fù)雜結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，對混凝土強度、工作性能等提出了更高的要求，高強高性能自密實混凝土在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。要想充分發(fā)揮高強高性能自密實混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢，就需要加強混凝土原材料、配合比設(shè)計、試驗檢測、生產(chǎn)、施工養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，為高質(zhì)量建筑工程建設(shè)提供保障。文章基于高強高性能自密實混凝土的特點，分析了其質(zhì)量控制有效方法，并結(jié)合工程實例對高強高性能自密實混凝土的應(yīng)用進行了討論研究，希望能給同行提供參考。
關(guān)鍵詞：高強；高性能；自密實混凝土；質(zhì)量控制；施工應(yīng)用
高強高性能自密實混凝土是指強度不低于C60、具有大流動性且不離析、不泌水，無需外力振搗、能夠在自重作用下充滿模板內(nèi)空間并密實的混凝土。高強高性能自密實混凝土與普通混凝土相比，有著更多的應(yīng)用優(yōu)勢，有的工程部位必須使用自密實混凝土才能施工，質(zhì)量控制與技術(shù)難度也比普通混凝土高，在混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量控制及施工過程中存在較大的困難。當(dāng)前，云南對高強高性能自密實混凝土的研究不多，缺乏可靠的技術(shù)參考，不利于其應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，所以，便需要加強對高強高性能自密實混凝土的研究，總結(jié)一套較為科學(xué)的質(zhì)量控制及施工應(yīng)用方法。
1.高強高性能自密實混凝土的特點
高強高性能自密實混凝土是混凝土的一個發(fā)展方向，與普通混凝土相比，有著眾多優(yōu)點和施工應(yīng)用優(yōu)勢。首先，高強高性能混凝土結(jié)構(gòu)強度較高，材料顆粒較小，并且混凝土中添加有減水劑和粘合劑，混凝土具有較強的穩(wěn)定性。其次，在減水劑的作用下，混凝土的水膠比較低，具有良好的流動性，能夠通過自身重力自由下落完成澆筑施工，并且在澆筑過程中不會有離析現(xiàn)象發(fā)生。同時，在施工過程中不需要進行振搗操作，不會對鋼筋結(jié)構(gòu)造成破壞，可以有效加快施工進度，還不會產(chǎn)生噪音污染，混凝土?xí)鶆�、密實的填滿整個模板，混凝土凝結(jié)之后表面比較光滑，不會出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。除此之外，施工混凝土澆筑施工可以采用機械完成，能夠節(jié)省大量人力，可以有效縮短工期，對環(huán)境造成的影響較小，能夠減少人工成本及環(huán)境治理成本的投入，總工程造價較低。
2.高強高性能自密實混凝土的質(zhì)量控制
原材料質(zhì)量以及配合比，是影響高強度高性能自密實混凝土質(zhì)量的主要因素，所以便需要從這兩方面人手，加強對混凝土質(zhì)量的控制。
目前國內(nèi)關(guān)于自密實混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有以下3個：JGJ/T283-2012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，CCES02-2004《自密實混凝土設(shè)計與施工指南》，CECS203-2006《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》；高強高性能混凝土標(biāo)準(zhǔn)如下：JGJ，q"281-2012《高強混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，JGJ/T 385-2015《高性能混凝土評價標(biāo)準(zhǔn)》，CECS 207-2006《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，GB/T18736-2002《高強高性能混凝土用礦物外加劑》。
2.1原材料質(zhì)量控制
上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對原材料的要求，實驗檢測方法等，但是不同的標(biāo)準(zhǔn)對同一指標(biāo)可能要求高低不一樣，比如細集料含泥量，需要合理的進行選擇，宜盡量滿足其中的最高要求標(biāo)準(zhǔn)；不同標(biāo)準(zhǔn)對同一項混凝土性能有不同的測試表征方法，宜根據(jù)混凝土設(shè)計要求和實驗室具備的儀器設(shè)備進行選擇測試表征評價方法，一般可采用比較簡單的坍落擴展度（流動性）、T500（粘聚性）、J型環(huán)（通過性）及靜態(tài)沉降柱（抗離析性）來進行表征。
高強高性能自密實混凝土的原材料主要包括水泥、粗骨料、細集料、摻和料和外加劑等。所用原材料質(zhì)量必須滿足現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。首先，在選擇水泥的時候，應(yīng)該優(yōu)先選擇水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，最大限度地降低混凝土在水化硬化過程中釋放出的水化熱，避免混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生較大的溫度梯度、產(chǎn)生過大溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。選定所用水泥后，應(yīng)在生產(chǎn)前提前至少3天儲備水泥，使水泥溫度降低到環(huán)境溫度或40°：E以下，不得使用剛從水泥廠出廠的熱水泥。其次，粗骨料顆粒不宜過大，最大粒徑應(yīng)該嚴(yán)格控制在25mm以下，粗骨料必須選用顆粒級配良好的連續(xù)級配，必要時，采用5-10mm和10-25mm兩種顆粒級配的粗骨料配制，應(yīng)先通過試驗確定兩種粗骨料的最佳比例以保證達到最好的顆粒級配狀態(tài)，并將骨料中的雜質(zhì)篩選干凈，粗骨料不得有泥塊含量，泥含量控制在0.5%以下，嚴(yán)格控制粗骨料針片狀顆粒含量不大于5%，粗骨料不得含有風(fēng)化石子，粗骨料母巖抗壓強度不低于80MPa，壓碎值指標(biāo)不得大于8%；然后，應(yīng)該控制好細集料的細度模數(shù)，細度模數(shù)2.7-2.8最為合適，控制細度模數(shù)的同時，細骨料必須有良好的顆粒級配，嚴(yán)格控制含泥量小于2%。砂石骨料堆場應(yīng)設(shè)置大棚或覆蓋，以免太陽暴曬造成物料溫度升高。另外，在選擇摻和材料的時候，應(yīng)選用活性指數(shù)高、需水量比小、燒失量小的摻合材料，摻合材料宜采用雙摻。�；郀t礦渣微粉宜采用$95級及以上等級，28d活性指數(shù)宜大于100%；粉煤灰應(yīng)采用電廠電收塵而得到I級灰，不得采用磨細粉煤灰，0.045mm負壓篩篩余小于12%，燒失量應(yīng)小于4%，需水量比小于95%。最后，應(yīng)該利用外加劑將混凝土的水灰比定控制在0.40之內(nèi)，高強高性能自密實混凝土中常用的外加劑主要是聚羧酸類高效減水劑。聚羧酸減水劑應(yīng)與所用膠凝材料進行適應(yīng)性試驗后選用，減水劑宜選用高濃低摻的減水劑，減水率不得小于28%；通過試驗確定最佳摻量，合理調(diào)整緩凝劑用量保證混凝土凝結(jié)時間合理正常，應(yīng)先通過試驗確定聚羧酸減水劑各組分的用量，保證混凝土初始坍落度不小于220mm、坍落擴展度不小于600mm，坍落度經(jīng)時損失滿足要求，不得有離析、抓底、泌水、泌漿分層現(xiàn)象，慎用或不用引氣劑，嚴(yán)格控制混凝土含氣量不大于2%，生產(chǎn)時嚴(yán)格控制摻量�；炷涟韬嫌盟瑯討�(yīng)引起高度重視，宜用自來水或可飲用的干凈的深井水，不得采用回收污水、含泥的河水，更不得使用受化學(xué)污染高含化學(xué)物質(zhì)的污染水。
2.2科學(xué)設(shè)計配和比
近年來，配合比設(shè)計方法不斷改進，自密實混凝土更是出現(xiàn)了很多的設(shè)計方法，一般有以下幾類：第一類直接引用高性能混凝土配合比計算的一些方法，如全計算法或改進全計算法。第二類為根據(jù)堆積填充理論模型和級配理論進行設(shè)計；第三類為引入?yún)?shù)法建模設(shè)計，引人粗骨料系數(shù)，細集料系數(shù)，摻合料系數(shù)等建立模型設(shè)計；第四類為固定砂石體積含量的計算方法；第五類是采用正交試驗或所謂的析因法；第六類為經(jīng)驗推導(dǎo)法，即以經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定單位粗集料用量、用水量和膠凝材料用量、細集料體積；第七類為基于凈漿流變或砂漿流變，或者凈漿厚度或砂漿厚度設(shè)計的方法。但是無論采用何種方法，均需要不斷試配進行調(diào)整優(yōu)化，避免設(shè)計和實際脫節(jié)。
在確定合格混凝土原材料之后，需要按照J(rèn)GJ 55等相關(guān)規(guī)范性文件、工程需要結(jié)合技術(shù)人員經(jīng)驗就行配合比設(shè)計、試拌、調(diào)整、再試拌，以確定符合要求的最佳配合比。試配攪拌時應(yīng)該使用與大生產(chǎn)同類型的臥軸式強制式攪拌機進行機械攪拌，不宜人工攪拌。試配時，依據(jù)GB50080要求測試混凝土初始坍落度、坍落擴展度，觀測混凝土和易性、包裹性、粘聚性、保水性以及坍落度經(jīng)時損失、初終凝結(jié)時間是否滿足要求，觀測混凝土是否離析、泌水、分層，觀測出機混凝土自流平效果，是否有石子裸露、骨漿分離情況，否則重新調(diào)整參數(shù)反復(fù)試配，直至滿足要求。混凝土拌合物性能滿足要求后，嚴(yán)格按照GB50081要求制作、養(yǎng)護混凝土試件，檢測各齡期混凝土力學(xué)性能，包括抗壓強度、彈性模量、收縮等。拌合物性能和后期力學(xué)性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及工程要求之后才能確定最終理論配合比。一般情況下，粗骨料的體積要小于混凝土體積的36%，單位含量要小于950kg/m3，細集料含量大約集料總量的40%-50%，含水量以160kg/m3最為合適，水膠比控制在0.32±0.03。
3.高強高性能自密實混凝土的施工應(yīng)用
3.1工程概況
某超高層建筑工程，需要應(yīng)用C60高強高性能自密實混凝土，施工地點玉溪市。用到的混凝土原材料主要有普通硅酸鹽水泥、當(dāng)?shù)厣笆⒕埕人犷惛咝p水劑、一級粉煤灰等。借鑒以往工程經(jīng)驗，結(jié)合工程實際情況及要求，經(jīng)過多次試配并對混凝土各項性能進行比較之后，確定了最為合適的配比方案，水泥、砂、石子、水、減水劑和粉煤灰的比例為1：1.447：2.340：0.351：0.032：212。
3.2混凝土攪拌
確定合適的配合比之后，嚴(yán)格按照配合比方案進行生產(chǎn)。生產(chǎn)時，及時準(zhǔn)確測定砂石骨料含水率，根據(jù)含水率換算成生產(chǎn)配合比，嚴(yán)格按照生產(chǎn)配合比投料生產(chǎn)，做好開盤鑒定，確保生產(chǎn)時各材料用量、規(guī)格型號、技術(shù)要求與試配時一致，當(dāng)一種或多種原材料與試配時不一致時，不得生產(chǎn)，應(yīng)重新進行試配。生產(chǎn)時，確保攪拌設(shè)備和計量設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保計量誤差滿足要求，膠凝材料、水、聚羧酸減水劑單盤計量誤差小于1%，單盤骨料計量誤差小于2%。攪拌時間的控制是混凝土生產(chǎn)攪拌過程中的尤為注意的問題，因為高強高性能自密實混凝土中所用的外加劑主要是聚羧酸類高效減水劑，與普通混凝土所用的萘系和氨基磺酸系減水劑相比，這種類型的減水劑分子聚合度較高，攪拌充分才能發(fā)揮其性能，所以應(yīng)該適當(dāng)延長攪拌時間。由于高強自密實混凝土膠凝材料用量大、用水量少、水膠比小，與普通混凝土比較需要延長攪拌時間才能確�；炷翑嚢璩浞志鶆�，經(jīng)多次測試之后，要想保證混凝土質(zhì)量符合要求，其攪拌時間至少為90s。
3.3混凝土澆筑
在澆筑混凝土之前，首先應(yīng)該對模板及其支護進行檢查，確保模板的剛度與穩(wěn)定度，保證模板表面光滑潤濕，確保模板不漏漿。澆筑過程中應(yīng)該控制好傳輸泵的傳輸速度，避免因空氣進入到傳輸泵中，造成混凝土表面存在氣泡。對該工程的混凝土澆筑總量進行計算后，確定每小時澆筑混凝土總量為36m3。混凝土澆筑施工過程中，確�；炷辽a(chǎn)供應(yīng)和泵送施工持續(xù)進行，混凝土生產(chǎn)供應(yīng)速度應(yīng)和泵送施工速度高度配合，避免泵送澆筑間歇時間過長造成輸送泵堵管和混凝土結(jié)構(gòu)施工冷縫，避免混凝土到達施工現(xiàn)場等待時間過長、坍落度損失而改變混凝土性能。盡最大可能減小泵送管道混凝土出口處與混凝土澆筑面的高程差，避免了混凝土出現(xiàn)沉降、分層現(xiàn)象。混凝土泵送澆筑過程中，嚴(yán)禁向混凝土攪拌運輸車或泵車中加水或其它任何物料。
3.4混凝土養(yǎng)護
在完成混凝土澆筑之后，混凝土終凝時，需要及時采取必要的養(yǎng)護措施。因為該工程施工階段室外溫度較低，所以為了加強溫度控制，混凝土澆筑完成之后在其表面覆蓋了一層毛氈，在起到保溫作用的同時，還能減緩混凝土表面熱量散發(fā)速率，減小混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。同時，還需要進行灑水養(yǎng)護，根據(jù)混凝土凝結(jié)時間的長短及天氣情況，調(diào)整灑水頻率，確�；炷帘砻娌皇L期處于潮濕狀態(tài)。高強自密實混凝土應(yīng)延長養(yǎng)護時間和模板拆除時間。
4.結(jié)語
超高層建筑工程對混凝土工作性能、強度、有很高的要求，高強高性能自密度混凝土的應(yīng)用將會變得更加廣泛，在超高層建筑和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中所發(fā)揮的作用越來越重要。通過加強對高強高性能自密度混凝土的研究，可以探索更加科學(xué)的質(zhì)量控制及施工應(yīng)用方法，提高高強高性能自密實混凝土施工質(zhì)量，充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，促進超高層建筑工程質(zhì)量進一步提高。
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