交流借鉴｜C50高性能混凝土质量控制！

交流借鉴｜C50高性能混凝土质量控制！
［摘要］本文以一个工程实例，针对 C50 高性能混凝土原材料的选用、配合比设计、混凝土生产控制、施工养护等过程的质量控制，论述了现浇预应力箱梁C50DF60 高性能混凝土质量控制的方法和要点。

［关键词］质量控制；配合比设计；原材料；现浇箱梁
0 前言
天津津汉高速汉蔡路互通式立交桥梁工程，为一般服务型互通立交。

近期采用主线桥梁跨越汉蔡路的菱形立交。

立交由左幅桥、右幅桥组成。

右线桥梁长 1314.029 米，左线桥梁长 1310.531m，桥梁总面积为 34119.414m2 其中现浇预应力箱梁面积为 30154.343m2，预应力混凝土现浇连续箱梁24 联，桥面宽度26.5m，设计时速80km/h。

预应力混凝土现浇箱梁采用 C50DF60 预拌混凝土。

1 C50 高性能混凝土工程施工主要技术要求
（1）混凝土氯离子扩散系数DRCM(28d)小于4×10-12m2/ s。

（2）预应力混凝土拌合物氯离子及碱含量的最高限值，最大氯离子含量 0.06% 。

最大碱含量 3.0kg/m3。

（3）混凝土抗冻性（抗冻耐久性指数）DF≥60%。

预拌混凝土配合比中水胶比不大于 0.32。

（4）混凝土 7d 抗压强度达到设计强度100%。

2 原材料选用
2.1 水泥
水泥选择了北方地区规模最大，质量最好，并且比较稳定的唐山
冀东盾石牌普通硅酸盐，该水泥熟料含量多，早期强度发展快，能满足桥梁预应力箱梁7d 强度张拉时必须达到100% 的要求，另外混合材料少，便于掺入矿物掺合料，以提高混凝土的耐久性，比表面积不大于400m2/kg，这样需水量就少，有利于在满足强度的前提下，尽量少用水，最终在水胶比不变的前提下，尽量少用胶材，以提高混凝土的施工性能和耐久性。

主要技术指标见表 1。

2.2 矿物掺合料
矿物掺合料选择了质量相对比较稳定的唐山特种水泥有限公司S95 粒化高炉矿渣粉，该矿粉比表面积大，对强度贡献大；活性指数大，可以在保证强度的前提下替代胶材总量 20% 左右的水泥，能节约水泥，降低混凝土黏度，减少坍落度损失，提高混凝土流动性和施工性能。

主要技术指标见表2。

2.3 碎石
碎石选用了北京首都钢铁公司5～20mm 碎石，该批石子级配良好，无碱活性。

主要技术指标见表 3。

2.4 砂
细骨料选择了河北卢龙河砂，这种砂颗粒级配好，颗粒圆润，用这种砂拌制的混凝土，和易性、流动性好，施工性能佳；而且无碱活性；而且细度为 2.8，适宜配制高性能混凝土。

这种砂骨料堆积密度大，空隙率小能节约胶凝材料和外加剂用量，且工作性好，配制的混凝土密实，能发挥骨料作用，有较好的填充性能和包裹性能好。

骨料支撑体积稳定，增加了抗裂性能。

砂也是连续级配，配制出的混凝土流动性好。

技术指标见表 4。

2.5 高效复合减水剂
高效复合减水剂，选用的是天津飞龙砼外加剂有限公司生产的JFL-2 型聚羧酸。

这种减水剂减水率高达27%，比一般高效减水剂减水率大许多，这样可以在水胶比不变的前提下，少用许多水，水泥用量也就大幅减低，不仅提高了混凝土综合性能、降低了混凝土黏度、提高了施工性能，还降低了成本。

这种聚羧酸另外一大优点是，可以在混凝土引入许多均匀、微小的气泡，在混凝土中形成许多微小的气室，阻断了混凝土中的一些有害通道，同时抵消了混凝土硬化时的收缩应力，大幅减少了混凝土干缩裂缝，提高了混凝土耐久性。

这种外加剂和胶凝材料有良好的相容性，配制的混凝土工作性好。

复合减水剂还有保坍，缓凝，引气，保水等多种性能，大幅改善了混凝土的施工性能。

具体技术指标见表 5。

2.6 拌合水
拌合用水选用自备井地下水，技术指标（见表6），完全满足规范要求。

严禁使用洗车水、清罐、砂石分离、洗骨料的废水。

2.7 其他注意事项
原材料质量控制还要注意：
（1）符合 JTG/T F50－2011《公路桥涵施工技术规范》和工程设计技术要求。

对进场的原材料按批次（吨位）进行检验，有些项目定期送到当地质量监督部门检验。

按要求形成原材检验的档案资料。

（2）优选材料供应商，同种原材料尽量使用同一供应商的产品，保证材料理化指标的稳定一致。

胶凝材料储存不超3 个月，缩短进料周期，减少原料储存时间。

（3）骨料分类存放，严禁各类骨料混合堆放。

要设置有效的隔离设施，安装防尘、控尘、防雨雪的封闭罩棚。

降低粉尘对环境的污染以及雨雪对骨料含水率的影响。

（4）粗骨料要过筛清洗，降低石粉和含泥量。

实践证明在保证混凝土性能的前提下，使用水洗粗骨料能减低胶材和外加剂的用量。

生产成本并无增加。

（5）冬期生产要有加热和保温措施。

骨料中严禁夹杂冰块和雪。

根据热工计算的结果，调整物料的温度。

有效便捷的方法是调整拌合水的温度，拌合水的温度不能高于60℃。

保证混凝土出机温度大于15℃ 和入模温度大于10℃。

（6）建立健全原材料质量管理体系，落实到位、责任到人。

保证原材料质量，确保混凝土质量。

3 配合比设计
配合比设计的核心是浆体设计，浆体设计取决于水胶比、用水量
和胶凝材料的用量，配上适量的骨料，达到强度和耐久性设计要求为目标。

3.1 理论（计算）配合比的确定
根据工程技术要求，水胶比不大于 0.32。

选取水胶比为 0.32，该工程使用泵送混凝土，坍落度选180mm，砂率选42%。

考虑到混凝土 7d 强度要达到设计强度的 100%，掺合料只选磨细矿粉，掺量20%。

理论配合比见表 7。

3.2 试拌、调整配合比
试拌时坍落度过大，有跑浆现象，和易性差。

在水胶比不变的情况下，减少拌合水、外加剂和胶材用量。

试拌调整配合比见表 8。

3.3 试配
取水胶比增加和减少0.02；砂率增加和减少1%，留取试块。

试配配合比数据见表 9。

3.4 试配配合比性能测试
试配混凝土试块性能测试结果见表10。

根据配合比混凝土的性能、和易性、经济性，最终选定配合比编号1-2 为目标配合比。

其表观密度计算值为 2446kg/m3，实测值2451kg/m3。

不需校正。

目标配合比性能指标满足设计要求，数据见表 11。

4 混凝土生产和输送
预拌混凝土生产系统采用湖北精工双卧轴强制式搅拌机组，有效搅拌容积3000L。

优质的原材料是保障混凝土质量的前提，在混凝土拌制过程中的质量控制是混凝土质量的保证。

必须着重注意以下几项工作：
4.1 计量控制
生产设备的计量精度，见表 12。

（1）生产设备计量系统每年要检定一次，每周要自检一次。

（2）出厂的每车混凝土都要由自备磅秤复称，复称的混凝土容重与配合比计算的容重误差为±0.5%。

超过控制误差时，及时通知试验室进行调整。

4.2 混凝土生产、运输、浇筑过程质量控制
（1）搅拌时间：C50DF60 高性能混凝土，由于胶凝材料用量多，不易分散。

为达到良好的和易性，搅拌时间较一般混凝土增加 40 秒。

（2）生产前一定要检测砂含水、含石、细度模数，以便确定砂含水、砂率和外加剂掺量。

搅拌时严禁用单纯加减水来调节和易性，做好开盘鉴定并形成记录归档。

在坍落度、和易性满足技术要求时方能连续生产。

试模要定期自检，按规定制作试块、标养。

检验 3d、7d、28d 的物理性能。

混凝土标养28d，试压后，做出混凝土生产控制水平评价。

（3）提前制定配合比调整权限，在生产中配合比作调整时，操作员、检验员、试验室主任、技术负责人有各自的调整配合比的范围和幅度，不能超权限调整。

配合比调整要形成记录归档。

（4）冬期生产时要特别注意拌合水的温度，这是保证混凝土出机温度有效、快捷的途径。

控制室要安装与储水罐相连接的数字式温度计，实时监测储水罐内水温。

试验室将混凝土出机温度与气温、水温关系图悬挂在室内墙上，及时调整。

（5）混凝土生产前、后须用清水将搅拌机清洗干净。

非连续生产时，利用搅拌间隙及时冲洗搅拌机。

减少搅拌机内部物料附着，及时清除搅拌机内硬化的物料。

（6）混凝土罐车装载混凝土之前必须反转，放尽罐内的水。

装载完混凝土后禁止用水冲洗后料斗。

卸载完混凝土后须冲洗搅拌罐和后料斗，而后反转放尽罐内的水。

（7）润泵砂浆须单独运抵施工现场，不得用装有混凝土的罐车背砂浆。

不宜在工地用泵车搅拌砂浆，以防止砂浆搅拌不均匀影响泵送。

（8）施工现场要配备技术较强的质检人员和现场调度，检查混凝土质量，并及时和施工方协调，保证施工顺畅。

及时反馈现浇混凝土的情况，以便及时调整。

（9）控制好发车间隔。

由于每个箱梁的浇筑混凝土的方量在300～500m3，施工连续性较强，浇筑等待时间长会造成施工冷缝等质量问题。

为此，混凝土运输采取先发 2～4 台车，待第一车混凝土开始浇筑时，现场反馈混凝土工作性信息后，在每隔 20 分钟发一辆车。

保证混凝土浇筑的连续性，要避免压车和等待混凝土。

泵送混凝土时，泵送的间歇时间不宜超过 15 分钟。

（10）为防止车辆故障、交通堵塞、现场施工不顺利等不利等因素，影响混凝土坍落度和工作性时，每辆罐车备有5公斤外加剂。

当出现坍落度变小而影响施工时，只允许用外加剂调节，可分次用外加剂对整车混凝土调节坍落度。

禁止只用水调节。

（11）泵送混凝土要根据现场施工情况，计算泵送压力，选择合适的泵送车辆。

（12）用于判断现场预应力混凝土结构强度的混凝土试件，应置于现场与结构同环境同条件下养护。

5 浇筑、养护注意事项。

预应力混凝土现浇箱梁浇筑和养护除遵循规范的一般规定外，着重注意以下事项：
（1）C50DF60 高性能混凝土用于预应力现浇梁上，对早期强度要求 7d 达到设计强度的 100%，才能满足张拉要求。

由于早期强度发展较快，混凝土到现场后应在 1h 内浇注完成，否则坍落度损失过大，影响施工和混凝土质量。

（2）浇筑混凝土时宜采用插入式和附着式振动器进行振捣，要有备用的振捣器。

对箱梁腹板与底板及顶板连接处的承托、预应力筋锚固区及其他预应力钢束与钢筋密集的部位，应加强振捣；对后张结构应避免振动器碰撞预应力筋的管道、预埋件等。

浇筑过程中应随时检查模板、管道、锚固端垫板等稳固性，保证其位置及尺寸符合设计要求。

特别要注意箱梁内外通风，施工时严格控制箱梁内外温差不超过8摄氏度。

（3）在高温、多风、干燥的条件下，新浇筑的混凝土表面，若不及时覆盖塑料薄膜保湿养护极易因天气干燥、大风等原因造成新浇筑的混凝土表面5mm 左右的混凝土失水，强度发展与5mm 以下的混凝土不同步，从而产生微裂缝，影响混凝土质量。

因此，混凝土浇筑完毕、刮平后，立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜。

抹面时随揭随抹，抹完后立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜。

抹面至少两次，以消除混凝土硬化时产生的微细裂缝。

混凝土硬化后，还应及时补水养生，湿养14d[2]。

（4）冬期施工现浇箱梁养护，应采取暖棚法、加热法、蓄热法综合使用。

顶板宜用表面覆盖棉被（棉毯）覆盖，上面架设暖棚的方法。

腹板、底板采用电热毯加热和覆盖棉被的方法保温，并加强对养护期间温度的检查。

采用普通硅酸盐水泥配制的混凝土，在其抗压强度达到设计强度 40% 以前不得受冻。

对掺用防冻剂的混凝土养护，在负温
下严禁洒水养护。

外露表面应采取塑薄膜及保温材料双层覆盖养护，养护温度不得低于防冻剂规定的温度。

拆模后混凝土的表面温度与环境温度差大于15℃ 时，应对混凝土采取覆盖保温措施。

6 混凝土生产控制水平
根据GB 50164－2011《混凝土质量控制标准》生产控制水平的规定，选取9 月5 日至10 月4 日为一个统计周期。

期间共完成C50DF60 混凝土供应浇筑 3958m3，取 43 组 28d抗压强度值数据。

混凝土抗压强度平均值58.5MPa，最小值52.3MPa、最大值 68.5MPa，标准差 3.4MPa。

实测抗压强度达到设计强度标准值组数百分率（P）达到 100%。

混凝土抗冻耐久性指数 DF 值达到 71%，完全满足设计要求，混凝土质量水平达到了优良。

7 结束语
高性能混凝土在桥梁结构上应用已经普及，但其应用技术及质量控制手段在不断完善之中。

本文用一个工程实例，总结了以优质常规材料和工艺生产的C50DF60 预应力现浇箱梁高性能混凝土生产与施工中的质量控制，以达到设计要求的强度、耐久性能为目标。

实行混凝土从原材料、配合比设计、生产、施工养护全过程质量控制，提供符合设计要求，具有良好的工作性、经济性、绿色环保的混凝土。

高性能混凝土在桥梁结构上应用已经普及，但其应用技术及质量控制手段在不断完善之中。

本文用一个工程实例，总结了以优质常规材料和工艺生产的C50DF60 预应力现浇箱梁高性能混凝土生产与施工中的质量控制，以达到设计要求的强度、耐久性能为目标。

实行混凝土从原材料、配合比设计、生产、施工养护全过程质量控制，提供符合设计要求，具有良好的工作性、经济性、绿色环保的混凝土。

（作者：张金森，陈滨，商品混凝土杂志2016年4期）。