高性能混凝土的质量控制
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作者: 李青松
摘 要:高性能混凝土正处于发展阶段,本文针对高性能混凝土的产生、特性、试配方法、施工质量控制进行了介绍。
关键词:高性能混凝土;质量控制
水泥混凝土自问世以来,经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程,但是人们总是追求强度的不断提高,而忽视混凝土其他各方面的性能。现行的混凝土相关规程也是以强度为主要设计指标。但是近数十年以来,混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜,并有愈演愈烈之势。这些混凝土结构的过早破坏,其原因并不是由于强度不足,而是由于混凝土耐久性不良。特别是在沿海城市,许多港湾建筑、高层建筑物、桥梁等,建成后数年的时间内,混凝土表面即出现开裂、剥落,钢筋外露、锈蚀。部分城市的高架桥,因冬季撒盐化冰雪,两年后就发现钢筋锈蚀将混凝土顺筋胀裂,严重影响结构工作的安全性。对于这些过早破坏的混凝土结构,为使它们继续发挥作用,每年都要耗巨资加以维修,根据以往经验,混凝土工程安全使用期和维护使用期的比例为1:3～10,但整个维护使用期的维修费用往往高达建设费用的1～3倍。可见,由于混凝土的耐久性劣化或失效,我们付出的代价也是十分沉重的。然而,值得庆幸的是,混凝土耐久性问题已越来越受到人们的重视,于是以高耐久性为核心内容的高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)便应运而生了。
1 HPC的定义
目前,不同的学者和技术人员,从混凝土性能的不同方面,给出了关于高性能混凝土的不同描述,因此,很难给高性能混凝土一个全面、准确、完整的定义。世界各国对HPC的定义也有不同的见解,但是大家公认HPC应具有高耐久性,耐久性是第一指标,其次要有良好的工作性和适当的强度。HPC具有以下特性:
(1)低水胶比;
(2)使用矿物掺和料;
(3)最大骨料粒径小;
(4)采用高效减水剂(聚羧酸类);
(5)拌合料呈高塑或流态、可泵、不离析,便于浇筑密实;
(6)在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定,水化热低,不产生微细裂缝,徐变小;
(7)有很高的抗渗性。
2 HPC的试配质量控制 :
HPC的试配要遵循以下原则:
(1)在满足工作性的条件下,尽量减小用水量;
(2)在满足强度的条件下,尽量减小水泥用量,多加外掺料;
(3)掺加新型高效减水剂,改善、提高混凝土的性能;
(4)材料组成合理,满足耐久性及特殊性能的要求。
目前对HPC的设计理论还不完善,还没有一个成熟的配合比设计方法,采用较多的是正交设计法和全计算配合比设计方法。合理的混凝土配合比应由实验室通过实验确定,除满足耐久性、强度等要求和节约材料外,应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比,必须提供合格的水泥、砂、石、外掺料、减水剂。水泥控制材料组成、强度,砂控制细度、含泥量等,石控制含水率及含泥量,外掺料控制化学成分、细度、活性指数,减水剂控制减水率、抗压强度比、钢锈等。只有材料达到合格要求,才能做出经济、合理的混凝土配合比,才能使施工得以正常合理的进行,达到设计和验收标准。
3 HPC的施工质量控制
在试验室配置符合要求的高性能混凝土比较容易,而在整个施工过程中,稳定质量水平较为困难。一些在普通情况下不太敏感的因素,在低水胶比情况下会变得相当敏感,这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化,并且要根据变化,随时调整配合比和各种工艺参数。主要做好几项工作:
(1)严格水胶比控制:骨料的含水量应在用水量中扣除,每天需测定骨料含水量,每次配料时应采用水量自动测定仪连续测定砂、石的含水量,在任何情况下都不得添加额外水量;
(2)探测砼拌和物温度,必要时测定砼水化热,控制温升,延长和保证工作时间;
(3)合理安排工艺和施工工序,计算各阶段所需时间,合理缩短砼从搅拌到浇捣完毕的时间;
(4)振捣方式的质量控制。要根据设计图纸、施工规范等做好施工方案,并且及时做好技术交底,预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题,进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率,保证混凝土的耐久性。
(5)二次振捣或多次搓压表面。高性能混凝土在拌制过程中,需掺加外加剂及掺和料,一般情况下缓凝4小时左右,这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多,容易产生收缩裂缝,经初凝前二次振捣或多次搓压表面,能有效防止表层裂纹。
(6)浇筑完的混凝土必须加强养护。混凝土养护有两个目的:一是创造使水泥得以充分水化的条件,加速混凝土硬化;二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。
参考文献
[1]冯乃谦. 高性能混凝土结构[M].
[2]牛荻涛. 混凝土结构耐久性与寿命预测[J].
[3]张誉,蒋利学,张伟平,屈文俊. 混凝土结构耐久性概论[M].
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