高性能混凝土施工质量控制要点

刘凯勇

（中国铁路设计集团有限公司 天津市 300251）

高速铁路具有投资大、全寿命周期长、对国民经济具有显著影响等特点，所以必须强化施工过程中的质量控制。目前高性能混凝土的相关理论体系及施工控制理论已非常完备，所以本文无意对高性能混凝土的相关理论进行探讨和研判，仅从施工控制角度对高性能混凝土进行分析和探讨，对高性能混凝土施工过程中所存在的一些共性问题进行剖析，为高性能混凝土的质量控制提出一些建议。

1 高性能混凝土的特性、机理及对原材料的特殊技术要求

（1）高性能混凝土并不一定是高强度混凝土，高强度混凝土也不一定具有高耐久性，不能将其混为一谈。

（2）高性能混凝土必须具有高耐久性，通常能够达到60-100年甚至更久的时间；在其全寿命周期内，必须确保结构安全和使用功能，减少维修次数和维修成本。

（3）现代混凝土结构布筋普遍较密，所以在工作性方面，高性能混凝土必须具有较强的流动性，以满足施工所需的工作性要求。

（4）在水泥矿物中，C3A具有需水量大、初期水化热集中释放、早期强度增长迅速等特点，易形成微观裂纹，造成氯离子侵入并锈蚀钢筋，所以应严格控制水泥中C3A的含量。

（5）为降低水化热并提高混凝土耐久性，目前高性能混凝土均掺入一定比例的活性掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等，这些掺合料质量波动较大，是施工控制难点之一。

（6）传统上，我们对普通混凝土骨料的级配要求是较为宽松的，认为混凝土浆液能够填补骨料空隙并在硬化后形成密实体；但针对高性能混凝土，这种理论显然是不够完善的，因为混凝土硬化后，胶凝材料硬化收缩速率与骨料集合体收缩速率是不同的，不可能形成真正的均质体，同时，由于普通混凝土组成材料级配差、空隙大，易在浇筑过程中产生离析，所以针对高性能混凝土，应严格控制粗骨料的级配和含泥量指标，确保形成级配最佳、空隙最小、比表面积最小的理想密实状态，力求形成混凝土均质体。

（7）现代高性能混凝土普遍使用高性能减水剂，在进行配合比设计之前，应首先进行外加剂与胶凝材料的相容性试验，满足相容性要求后方可进行混凝土配合比试验。

（8）关于拌合用水，满足规范要求即可，在此不做论述。

2 高性能混凝土施工中易出现的质量问题

（1）受气温及运输距离的影响，新拌混凝土拌合物坍落度损失较大，泵送作业时易堵管，混凝土不易振捣密实，严重时甚至导致混凝土强度达不到设计要求。

（2）混凝土入模温度较高，造成混凝土水化热集中释放，导致混凝土早期开裂，造成混凝土易形成微观裂纹，抗离子渗透能力减弱，影响混凝土耐久性。

（3）在影响混凝土耐久性的因素中，混凝土内部的微观裂纹具有重大的影响，这些裂纹会形成有害离子侵入通道，在水和有害离子的共同作用下，使结构钢筋产生“微电池效应”，造成钢筋锈蚀和破坏，从而影响钢筋混凝土结构的耐久性。那么，这些微观裂纹是如何形成的呢？除了原材料因素外（例如过细的混凝土组分所造成的混凝土自收缩），也和混凝土的硬化机理具有直接的联系——混凝土浇筑后，混凝土芯部的水化热不容易散失，造成混凝土芯部升温较快，所以混凝土芯部的硬化速率是远大于周边的硬化速率的，因此也可以近似的认为混凝土的硬化是从混凝土的芯部开始的，在混凝土硬化并产生强度的同时，已经硬化的芯部混凝土会产生收缩，这种收缩会造成已硬化混凝土与周边未硬化混凝土之间出现收缩速率差，随着混凝土由芯部向外逐渐硬化，这种微观裂纹也逐渐向外圈扩散，当这些裂纹贯通后，就会成为未来氯离子侵入的通道。这种硬化收缩模型与树干干燥过程中的收缩模式非常相似，都是从芯部开始收缩，在同心圆方向及径向产生向外发散的微观裂缝，逐渐向外扩展并贯通。

（4）在气温发生骤变时，混凝土会突然产生离析现象，严重时甚至出现混凝土完全分离成清水、砂浆、骨料的情况；之所以会出现上述情况，是因为高性能混凝土具有高敏感性；在正常施工时，混凝土在运输过程中会产生一定的坍落度损失，所以会在配合比设计时适当增加减水剂用量，以抵消运输过程中坍落度损失的影响，确保混凝土运输到浇筑地点后仍然具有满足要求的坍落度；但当气温突然大幅降低并维持一段时间后，料场骨料充分冷却，混凝土出机温度明显降低，此时运输过程中的坍落度损失会显著降低，外加剂的保坍性能过剩，过剩的保坍性就会引起混凝土离析。

3 针对上述问题，高性能混凝土施工中需要严格控制的环节

（1）高性能混凝土通常具有高敏感性，对材料温度的变化极为敏感，所以需要分别进行夏季和冬季配合比设计，根据季节及气温变化情况确定配合比参数；在施工中，应根据外界气温变化情况适时增减外加剂掺量，既要避免高温时出现混凝土坍落度损失过大，又要避免气温出现突降并维持一段时间后出现混凝土离析现象。

（2）严格控制水泥中的C3A含量，降低混凝土早期水化热，减少混凝土微观裂纹及受力裂缝，确保混凝土耐久性满足要求。

（3）严格控制骨料的含泥量及石粉含量，以达到降低混凝土骨料比表面积的目的。

（4）针对前文提到的微观裂纹产生的机理，应该从减缓胶凝材料的初期水化速率、降低芯部与周边及外界环境的温度差、降低芯部与周边的硬化速率差及收缩速率差等环节着手予以解决。

（5）粉煤灰的需水量比对混凝土的工作性、耐久性具有重大影响，所以“需水量比”指标应尽量控制在下限。

（6）对砂、石堆场及拌合用水进行遮盖保温处理，避免温度出现骤变；夏季进行混凝土拌合施工时，可将冰块破碎后加入拌和用水中，以降低拌合用水温度；新进场水泥的温度通常较高，可将水泥静置几昼夜后再使用。

（7）严格控制混凝土拌和时间，一般以180s为宜。

（8）夏季施工时，尽量在气温较低时进行混凝土浇筑施工，混凝土入模温度应满足设计及相关规范要求，针对大体积混凝土，应采取有效的降温措施。

（9）施工中尽量保持混凝土坍落度稳定，保证混凝土拌合物的均质性。

（10）混凝土表面龟裂通常是收缩应力引起，解决措施是加强混凝土覆盖养护；连续贯穿的裂纹通常是由温度应力引起的，解决方法针对大体积混凝土采取有效降温措施，同时加强养护，减少构件芯部与构件表面及外界的温差。

（11）在进行混凝土浇注作业时，应采用多点浇筑，在墩柱和现浇梁腹板施工时，应增加串筒等混凝土减速装置，避免将混凝土直接喷射在钢筋上，造成骨料和浆液离析情况，从而影响混凝土构件的均质性。

4 结语

高性能混凝土质量控制是一个非常系统的工作，应从原材料质量控制、混凝土配合比设计及现场施工工艺控制等各个环节着手并采取有效控制措施，切实提高混凝土构件的抗裂能力，从而提高混凝土的耐久性。