高性能混凝土试验与施工质量控制.pdf

6 8 江苏建筑 2 0 1 4年第 6期 ( 总第 1 6 6期 ) 高性能混凝土试验与施工质量控制 谭 平 ( 北京京北职业技术学院， 北京 1 0 1 4 0 0 ) 『 摘 要1 高性能混凝土具有高耐久性、 高工作性和高体积稳定性等优点。高性能混凝土的广泛应用能够提高建筑工程质 量 。 降低 全寿命 周期综合成本 。 推动 节能减排 ， 发展循 环经济 ， 促进 建筑业技术进步 ， 是 国家十三五 大力推行 的绿 色建筑材 料。 高性能混凝土需要 采用低水胶 比． 选用优质原材料 。 掺加足够数量的矿 物掺合料和 高效外加 剂。 优化施工流程， 控制施 工 质量 ． 是保证高性能混凝土结构综合性能和延 长结构寿命的关键 。 『 关键 词1 高性能混凝土； 施工质量； 施工流程 『 中图分类~ - ] T U 5 2 8 ． 3 1 『 文献标识码1 A『 文章编~ - ] 1 0 0 5 — 6 2 7 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 0 0 6 8 — 0 3 T e s t a n d Qu a l i t y C o n t r o l o f Hi【g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n TAN Pi n g ( N o r t h e r n B e i j i n g V o c a t i o n a l E d u c a t i o n I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 1 4 0 0 C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e h a s a d v a n t a g e s o f h i g h d u r a b i l i t y ， h i g h p e rf o r ma n c e a n d h i g h v o l u me s t a b i l i t y ． Ap p l i c a t i o n o f h i g h p e rf o rm a n c e c o n c r e t e c a n i mp r o v e t h e c o n s t r u c t i o n q u a l i t y ，r e d u c e t h e l i f e c y c l e c o s t ， p r o mo t e e n e r g y -s a v i n g e mi s s i o n r e d u c t i o n， d e v e l o p me n t t h e c i r c u l a r e c o n o my ， a nd p r o mo t e t h e c o n s t ru c t i o n i n d u s t r y a nd t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s ． I t i s a g r e e n bu i l d i n g ma t e r i a l t hi r t e e nt h t o t he i mp l e me n t a t i o n o f t h e n a t i o n a l p o l i c y ． Hi g h p e rfo rm a n c e c o n c r e t e i s c o mp o u n d e d w i t h l o w wa t e r c e me n t r a t i o ， h i g h q u a l i t y r a w ma t e ria l s ，a s u f fi c i e n t n u mb e r o f mi n e r a l a d mi x t u r e s a n d h i【g h e ffic i e n t a d d i t i v e s ．Op t i mi z e t h e c o n s t ruc t i o n p r o c e s s a n d c o n t r o l t he c o n s t ru c t i o n q uali t y a r e t h e k e y t o e n s u r e t h e c o mp r e h e n s i v e p e rfo r ma n c e o f h i g h p e rf o rm a n c e c o n c r e t e s t ruc t u r e a n d p r o l o n g l i f e ． Ke y wo r d s ： h i 【g h p e rf o r ma n c e c o n c r e t e ； c o n s t ruc t i o n q u a l i t y ； c o n s t r u c t i o n p r o c e s s O前 言 高性能混凝土较普通混凝土具有 高耐久性 、高 工作性 和高体积稳定性等优点 ．是我国十三五期 间住建部 大力推 行使用的绿色建筑材料 我国正处于城镇化 快速发展 阶段 ． 建筑 工程规 模 日益增大 2 0 l 2 年 全 国混凝 土结构 建筑 占 8 0 ％以上 ． 混凝土用量已超 过l 3 亿m 3 推广应用高性能混凝 土 。 对提高建筑 工程质量 ， 降低 全寿命周期综 合成本 ， 推动 节能减 排 ， 发 展循环经济 ， 促进建 筑业技术进 步 ， 推进 建材 工业结构调整具有重大意义 传统 的普通混凝土施工 ， 由于用水量 比较大 、 对使用 的 水 泥 、 砂石 料质量要求 不严 ， 引起混凝土过早 劣化开裂 、 抵 御外 界腐蚀 的能力差 。 使混凝 土的寿命 大大降低 。 经调查普 通混凝 土的寿命一般在 3 O ～ 5 0年 ． 即开始逐步 丧失使用功 能 高性 能混凝土在混凝土 中掺人一定的矿物掺合料和 高 效减 水剂 ． 能改善混凝土的孑 L 结构 ， 可 以大大改善混凝 土的 基金项 目 ： 北京 市优 秀人 才培 养资 助 2 0 1 1 D0 o 8 O 1 6 O 0 H 0 0 0 5 工作性 和耐久性 ． 混凝土的寿命 可以增加到 6 0 1 0 0年 。 1 高性能混凝土配制技术 高性 能混凝土在配制上有 以下5 个技 术要 点 ： ( 1 ) 选用优质的水泥和砂石料 ： ( 2 ) 掺加优质化学外加剂减水剂、 引气剂( 聚羧酸减水剂) ； ( 3 ) 掺加矿物掺合料粉煤灰 、 矿渣粉 ： ( 4 ) 低水胶 比( 一般小 于O ．4 0 ) ； ( 5 ) 限制胶凝材料总量和水泥用量。 其中采用 高效减水剂主要是为 了减少混凝土用水量． 降 低水泥石孔隙率 ． 改善孔结构 ． 从 而改 善混 凝土施工工作性 能 。 提高混凝土的密实性和强度， 改善混凝土的耐久性能 。 2 试 验 结 果 与 分析 2 ． 1 混凝土拌合物工作性试验 [ 收稿日~ J ] 2 0 1 4 ． 0 8 ． 0 5 【 作者简介】 谭 平 ，( ~ 9 7 5 一 ) ， 北 京 京 北 职 业 技 术 学 院 ， 工 学 硕 士 ， 尉 教 授 ， 主 要 从 事 建 筑 工 程 教 学 与 研 究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 4年第 6期 ( 总第 1 6 6期 ) 良好 的工作性 ． 混凝土拌 合物才不会 产生离析 、 泌水等 现象 ． 使混凝土易振捣密实 ． 不会 产生孔洞 和蜂 窝麻面等严 重缺陷 ． 是提高混凝土强度和耐久性的重要因素 。 影响高性 能混凝土工作性能的主要因素是水灰比、胶凝 材料的用量 及砂 率 、 集料级配 、 外加剂的品种及掺量等 。 试验测定拌合物坍落度 、 坍落度扩展度和倒置坍落简 内 混凝土流 出时间 ．以及坍落度的经时损失 。通常扩展度 ≥ 5 0 0 m m、 流 出时间为 1 2 s ～ 3 0 s 时 。 混凝土具有最佳 的可泵性 。 坍落度的经时损失是由减水剂的减水率和缓凝组 分确定 的， 减水率越 大． 坍落度的经时损失越大。试验结果列于表l 。 由表 1 可 知 ． 随着 水胶 比增 大 ． 混凝 土拌合 物工作性 变 好 ． 但水胶 比过大 ， 坍落度经时损失增大 。 2 ． 2 混凝 土力学性 能试验 影响混凝土力学性能的主要因素是水胶比和矿物细掺料的 用量。 其次是砂率和粗骨料的粒径等。力学试验结果列于表2 。 由表2 可知 ． 所有 水胶 比的混凝 土2 8 d 抗压强度均在C 5 0 以上 ． 满足设计要求 。 2 - 3 混凝土耐久性试验 混凝土耐 久性主要 由混 凝土 内部 密实程度 决定 的 ． 大 多数造成混凝土破坏的物理性或化学侵蚀都是由有害介质 通过水 的侵入而发生 的．抵抗外界有害介质渗透是混凝土 的第一道防线。混凝土内部的不密实 。 干缩 、 温度引起 的界 面裂缝是影响混凝土抗渗透性 的主要原 因。为提高混凝 土 密实性 ． 在设计配合 比时 ． 应根据工程结构 、 材料品质 、 施工 工 艺等情况 选用 矿物 掺合 料和高效减水剂 ．使其 与水 泥形 成 多级 微颗粒级 配 ． 改善混凝土的浆体结构 ， 达 到提高其抗 渗 、 抗腐蚀 、 抗冻性 能力 的 目的。 本试验通过电通量试验 方法来测定 混凝土抗 渗性 试验 方法 ： 将养 护到规定龄期 ( 5 6 d ) 的混 凝土试样切割 成 1 O O x 5 0 m m的切片 ． 3 块为 l 组．用0 ．3 mo ]／ L 的氢氧化钠溶液和3 ％ 的氯化 钠溶 液分别 加入正极 和 负极．在 室温为2 0 ~ C 一 2 5 ％． 6 0 V的直流 电压施加 于混凝土试样 两端．经过6 h 内通过 的电 量大小来评价混凝土的渗透性 。( 铁路混凝土设计使用年限 1 0 0 年． C 5 0 及 以上电通量不大于1 0 0 0 库仑 ． C 2 0 ～ C 2 5 电通量不 大于2 0 0 0 库仑 ． C 3 0 C 4 5 电通量不大71 5 0 0 库仑 。) 不 同水胶比的C 5 0 混凝土5 6 d 电通量试验结果列于表3 从表3 可知 ． C 5 0 高性 能混凝 土高于O ． 3 3 的水胶 比其耐 久性能受到影 响 只要能满足施工 工艺性要求 ． 尽 量使 用小 的水胶 比 ， 但过小的水胶 比使混凝 土工作性 降低 。 增加混凝 土 的施工难 度 ．因此 ． C 5 0 高性 能混凝土 的水胶 比在O ． 2 8 ～ 0 - 3 2 之 间 为 宜 2 ． 4 混凝 土抗裂性试 验 混凝土的抗裂性试验方法 目前还没有一个定性的标准。 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准采用 内径3 0 5 mm． 外 径4 2 5 m m． 高度1 0 0 m m的圆环试件在规范养护条件下 的开 表 3 C 5 0混凝土 5 6 d电通量值 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 0 江苏建筑 2 0 1 4年第 6期 ( 总第 1 6 6期 ) 图 1 施工质量控制流程 裂趋势来 评价混凝土 的开裂性 本试 验按此方法经2 8 d 观 测无开裂现象 ． 表明该混凝土抗裂性 良好 3混 凝 土 施 工 质 量 控 制 流 程 高性 能混凝 土施 工前应 对有关人 员进行专 门的技术 和 操作培训 由于高性 能混凝 土组成材料较多 ．技术要求较 高 ， 质量控制程序要求相对较严 ， 对混凝土 的搅拌 、 运输 、 浇 筑 、 振捣 、 养护和拆 模整个工 艺流程都必须严格控制 。对拌 合的骨料掺加顺序有所 不同 ．为提高减水剂 的功能并减 少 坍落度损失， 宜采用后掺法 。 施 工质量控制流程如 图1 示 。 ( 上接第 5 3页 ) 计算参数确定 ： 基底系数 ， 按出粉性土取值 ． k = 0 ． 0 6 N ／ mm s I V 拉森钢板桩 ． 转动模量 ： I = 3 8 6 0 0 x l 0 4 m m 4 弹性模量 ： = 2 0 6 X 1 0 3 N ／ m m2 计算长度 ： ￡ ： 1 1 ． 4 5 ~ 1 0 3 m m 沉 降槽 内土体~V = 1 9 k N ／ m 3 ，静止土压系数K 。 = o ．5 ， 有关计算值 ： I V 拉森钢板桩 ． 特征 系数 ( 单 宽) 南： -- 6 ．5 9 10 ~ ／m m q o = O ． 5 x1 9 k N／ m3 ~l m~ l 1 ． 4 5 m=1 0 8 ．7 8 xl 0 - 3 H／ mm = — ——— 1 08 面 x 1— 0 ~ —而 = 5 ．9 6 x l O - 2 m 4x 6 5 9 x1 0 - ~0 0 6 x 4 5 x1 0 m 4 Z 一 ． ． 1 1 ． 一 ’ “ 拉森钢板桩顶点坐标 ： c = 0 ， 6 = Z = 1 1 ．4 5 x l 0 - 3 由计算表查得 ： 9 ) ) = ( c ) ， ) =l ( ) = ( 6 ． 5 9 x 1 0 - ~1 1 ． 4 5 x 1 0 ) = ( 7 ． 5 ) ， ( ) 0 ． 0 0 1 2 ~ ／ ( ／ 3 ／ ) = 2 ~ 6 ． 5 9 x l O - ~ x l 1 ． 4 5 x 1 0 ~( 6 ．5 9 x l O - 4 x 1 1 ． 4 5 x 1 0 ) = 2 x 6 ． 5 9 x1 0 - ~1 1 ． 4 5 xl o 3 l O x l O = 1 5 0 9 ． 1 1 1 _ 0 ． 0 1 5 混凝 土拆模时 间一 般不宜早 于2 4 h ． 若需要较早 拆模 的结构部位可根据施工环境条件和同条件养护试件强度确 定 ， 以免 因早期强度不足而产生裂缝。混凝土早期养护尤其 重要 ． 混凝土早期养护对混凝土早期强度和耐久性有重大影 响， 一般养护不少 于7 d ， 重要 的梁 、 板等部位不少于1 4 d 。 4结论 高性能混凝土质量控制环节非常重要． 它贯穿于混凝 土 的原材料选择、 配合 比设计 、 施 工技术以及养护等各个环节。 ( 1 ) 高性能混凝土需要采用低水胶 比， 一般在0 ． 2 8 ~ o ．3 2 。 ( 2 )高性 能混凝土宜选用C 3 A 含量较低 的硅酸盐水 泥 或普通硅酸盐水 泥 ．掺加足够数量 的矿物掺合料和高效外 加剂 ， 以减少混凝 土用水量 ． 降低水泥石 孔隙率 ． 改善孔结 构 ， 从而改善混凝土施工工作性能 ． 提高混凝土的密实性和 强度。 改善混凝土 的耐久性能 ( 3 ) 高性 能混凝土在 搅拌 、 运 输 、 浇筑 、 振 捣 、 养护 和拆 模过程 中， 都 必须严格控制工艺流程 。 为提高减水剂的功能 并减少坍落度损失， 宜采用后掺法。 参考文献 【 1 1 ( 国 办发 ( 2 0 1 3 ~ 1 号 ) 国务院 办公厅 关 于转发 发展 改革委 住房城 乡建设部绿 色建筑行动方案的通知． 【 2 】 ( 住房城 乡建 设部 ， 工业和信 息化部 [ 2 0 1 4 ] ) 关 于推 广 应 用 高性 能 混凝 土 的若 干意 见 ． 【 3 】 王 兆， 杨锐． 绿 色高性能 混凝 土 的研 究与探 索IJ ] ． 混凝 土， 2 0 1 0 ( 4 ) ． f 4 】王海洋． 浅谈 高性 能混凝 土施工质 量控 制Ⅱ 1 ． 安徽 建 筑． 2 0 1 2 ( 2 ) ． -— 一- +-- - + 一 则拉森桩顶点的水平位移 y = 5 ．9 x 1 0 - 2 x ( 1 — 0 ．0 o O 1 — 0 ． 0 1 5 + 0 ) = 0 ． 0 4 mm 由此得 出理性结论 ： 该I V型拉森钢板桩作为隔断桩 ． 桩 顶其位移 ． 即沉降槽被有效隔断 ． 沉井下沉 的扰动未波及相 距5 ． 1 m的学生食 堂 4结 论 为减少或者避免沉井下沉 土体扰动对周边建 ( 构 ) 筑物 的影 响 ， 1 ) 在砂性土层 中宜采用不排水下沉 ： 2 ) 采用 隔断桩 对控制沉降槽 的发展 ， 保护周边建 ( 构 ) 筑物是有效的方法 ； 3 ) 采用拉森钢板桩作 为隔断桩快速 ． 还可 以回收 ． 是经济的 方法 ： 4 ) 隔离桩限制沉降槽发展 的预估 ， 可以采用三角形荷 载作用弹性地基梁模型 ． 分析计算作为参考 参考 文献 ⋯ 南通 市港 闸市政工程有 限公 司． 南通 市通 甲路 拓 宽改造 工 程 雨 水 泵站 泵 池 沉 井 施 工 专 项 方案 ． 2 0 1 2． 9 ． 『 2 1 上海 市市政 管理局编． 软 土市政地 下工程施 工技 术手册 [ M】 ． 1 9 9 0 ， 1 2 ． 【 3 】 龙驭球． 弹性地基 粱的计~ t t M] ． 人 民教育 出版社 ， 1 9 8 2 ， 4 ． 【 4 1 8 A摩 辛柯． 材料 力学【 M】 ． 汪一麟 ， 译． 科学 出版社， 1 9 7 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m