【技术先锋】高速公路高性能混凝土质量技术探讨！

摘要

随着我国高速公路大规模建设和质量要求的提高,高性能混凝土应用也变得非常的广泛,如何才能控制好高性能混凝土质量也就是一个重要的问题了.依据高性能混凝土的组成和结构特点并结合福州管理公司所辖的高速公路,混凝土施工过程中遇到的问题,主要阐述高性能混凝土原材料的控制以及配合比的调整对混凝土施工质量的控制,以及后期养护对于混凝土质量的控制.

关键词

高性能混凝土；原材料控制；配合比调整；养护

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高性能混凝土

1.1高性能混凝土的定义高性能混凝土是由美国在上世纪50年代提出的。

大部分人员认为:高性能混凝土比较容易进行浇注、捣实、而且不会出现离析的现象，可以确保其高强度以及稳定的体积和韧性，即使是环境十分残酷,也可以保持很长的寿命。

换种说法也就是说这种混凝土不需要很强,但要保持在55MPa以上，要具有超高的化学腐蚀性等相关的性能。

日本则认为，高性能混凝土是一种具有高填充能力的的混凝土，不需要在拌和阶段进行振捣就可以将浇筑完善下来；在水化以及硬化的初期阶段极少会有水化热或者是干缩等原因导致的裂缝出现；在经历了硬化阶段之后，就要确保混凝土具有应有的强度及韧性。

加拿大相关学者认为，高性能的混凝土要具备高弹性的模量以及高密度和低渗透性以及抗腐蚀能力十分高的混凝土。

但是我国的学者则坚持:利用普通材料以及工艺生产,达到混凝土结构需要各个方面的力学性能,从而确保混凝土的耐久性以及工作性。

不难看出对于高性能混凝土的定义目前还没有完全统一的标准，但我们可以广泛的这么认为高性能混凝土是一种具有高耐久性(主要体现在高抗渗性)、高体积稳定性(主要体现为低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量)、适当的抗压强度、良好的施工性(比如高流动性、高粘聚性、自密实性等),这么一些性能的混凝土。

1.2高性能混凝土的组成及结构特点混凝土主要是由水、胶凝材料、骨料这三中物质组成。高性能混凝土也是混凝土的一种其最基本组成也是那三种物质；

为了使其能够获得比普通混凝土更优的物理化学性能，我们会在三种最基本的组成材料外再加入其他的外参剂比如减水剂、引气剂、矿粉等；

由此可以看出高性能混凝土是一种多相组成材料，其微观结构中主要包含气相、液相、固相这三相，因此其结构本身就容易产生缺陷或者说其就是一个缺陷综合体；

而我们所做的质量控制其最根本性的目标就是要努力减少不同相之间的弱结合力，使得不同相能够结合的更紧密形成一个整体。

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高性能混凝土质量控制方法

2.1原材料的控制

(1)胶凝材料质量的控制。目前常用的胶凝材料是水硬性的材料即水泥，水泥也有很多种类这根据具体的要求和施工条件来选择;对于高性能混凝土来说耐久性和稳定性是两个非常重要的指标;而胶凝材料是混凝土能够固化成整体的关键性材料.我们在选择胶凝材料也就是水泥的时候主要要考虑三个指标:凝结时间、强度、水化热。

①凝结时间

混凝土从拌制到浇筑成型中间是有一个时间差的，而我们混凝土的凝结时间长短与否就取决胶凝材料的凝结时间,选择适宜的凝结时间的胶凝材料对于混个凝土质量的控制有着重要的作用,比如当运输距离较远时应选择凝结时间稍长的胶凝材料,这样在混凝土施工过程中能够有效的避免出现混凝土冷接缝断层、以及大体积混凝土施工的连续性等问题。

②水化热

大体积混凝土施工过程中需重视的一个问题就是胶凝材料水化热的发散,水化热会在混凝土内部产生热应力使其产生裂纹而对混凝土造成破坏;因此高性能混凝土应该选择低水化热的水泥作为胶凝材料。

③强度

根据混凝土的结构特点,可以发现整个混凝土组成相能够紧密的接合在一起形成整体,主要是靠胶凝材料的胶凝作用联系在一起;各相之间的界面结合的强弱一方面取决于材料本身物理排列结构,另一方面就取决于胶凝材料的“粘结”是否牢固;而这种牢固性反映到宏观就是胶凝材料的强度大小。

(2)骨料质量的控制。骨料主要指的是砂、石;顾名思义骨料就是指在混凝土中起骨架作用的材料，选择好适宜的骨料组成对混凝土的工作性以及混凝土结构物稳定性具有关键性的作用;好的骨料主要可以从这几个指标来判断：骨料强度、骨料颗粒性状、骨料的级配、骨料碱活性大小。实际选材时我们应该选择碱活性低或者非碱活性骨料，这可以有效抑制碱活性反应的发生而对混凝土的结构产生破坏；选择级配好的骨料在混凝土内部形成致密结构提高混凝土强度和耐久性，选择粒型饱满的骨料可减少混凝土坍落度损失并提高工作性，选择强度高的骨料可在相同混凝土强度条件下也可以减少水泥的用量从而节约成本。

2.2配合比调整控制混凝土

配合比的调整既是施工要求也是节约成本必然途径,混凝凝土配合比优化主要可从以下几个方面进行考虑：

(1)根据施工要求确定混凝土配制强度和施工坍落度：基于混凝土安全性和经济性的考虑,混凝土配制强度的标准差(富裕)务必要严格符合工程建筑的施工建设要求.此外,由于在混凝土的运输、密实、浇筑等过程中混凝土的工作性会有不同程度的损失,所以应尽力保证混凝土在施工浇筑时的工作性能低于其在初期设计时的工作性能,以有效确保混凝土在浇筑时性能符合相关的技术要求.基于这方面的考虑,在对混凝土进行室内试配设计时最好将混凝土的坍落度预先设计得偏低,并且通过增大混凝土水泥浆量或者加入符合要求外加剂等措施来将室内试配的混凝土坍落度提高到实际要求的坍落度;

(2)确定单位用水量，选择水灰比:混凝土单位用水量的确定需要全面考虑到混凝土所允许外加剂的性能以及混凝土集料的级配、粒形.而混凝土水灰比的确定只依赖于混凝土的设计强度和水泥强度,这是因为混凝土水泥浆体的空隙率在很大程度上影响着混凝土的水灰比.所以说应该尽力确定混凝土强度与其水灰比之间的相互联系,以保证混凝土的水灰比最为合理;

(3)确定混凝土砂率：基于混凝土密实度理论,在对混凝土配合比进行设计时最好让单位面积的混凝土中填充的集料体积最大化;另外混凝土流动性也主要来自于水泥砂浆的润滑作用;砂浆太多混凝土容易离析、太少流动性不够影响混凝土工作性.因此可根据实际混凝土试拌来确定合适的砂率;

(4)确定外加剂和掺和料的类型和掺量：选用的外加剂应尽量使混凝土的生产制造性价比最高。混凝土外加剂在确定前务必要进行室内试配，并且进行混凝土试配的外加剂数量至少要有4种。而掺合料类型和掺量的确定主要从以下两个方面来考虑：一方面严格控制混凝土粉煤灰的含量，使其低于12%，以有效提高混凝土的和易性；另一方面尽量使得混凝土粉煤灰的含量介于12%与28%之间，矿渣的含量介于25%与65%之间，以尽量降低混凝土的水泥量。

2.3混凝土结构物后期养护

质量控制混凝土养护是混凝土施工的主要内容之一，对保证混凝土强度等性质以及确保工程质量具有重要意义。混凝土在成型后，其强度发展历程取决于其中的胶凝材料在水化期间所处的温度、湿度环境和水化的龄期，同时还与胶凝材料的组成和水胶比有关。因此，为保证混凝土的强度发展，防止混凝土因失水而表面脱皮、松散、产生干缩裂缝等现象的发生，需要实施必要的养护措施,即将混凝土置于一定的温度、湿度环境之中，并保持一段时间。

(1)养护方式：现场混凝土结构物的养护主要是自然养护：混凝土在自然条件下，采取浇水湿润、防风防干的方法进行养护.混凝土结构物的水平方向的养护可采用湿麻袋、苇席、锯末、湿砂等覆盖物覆盖;而混凝土垂直方向的养护可采用人工洒水、压力喷洒等方法。

(2)养护时间：开始洒水养护的时间，一般在浇筑后12－18h。混凝土浇筑的气温以及相关的材料会对养护的时间产生很大的影响。

通常在气温为10摄氏度的时候,硅酸盐水泥混凝土要大于14天,别的混凝土要大于21天，而如果是大体积混凝土养护则时间需长一些，通常要大于28天。

对混凝土长时间的浇筑和养护，并不可以确保混凝土性能的一直的提高,而且由于水泥水化程度的不断提升，反而可能使混凝土的不可逆收缩增大；水泥凝胶中如若水泥全部水化，其生成物在使水泥石强度增长的同时，还会导致大量的收缩出现，甚至会有开裂的现象出现。因此，对混凝土浇水养护时间不是越长越好。

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结语

通过上面分析与浅论，可以得到这样的结论：混凝土质量控制技术主要可分三反面进行即原材料质量控制、配合比调整控制、混凝土结构物养护；这是三方面不论那一环出现问题都会对混凝土质量造成影响甚至破坏；为了能够较好的控制混凝土的质量，前面提到的三个控制措施必须要相互配合协调，这样才能是混凝土质量控制变得可行有效。