浅谈高性能混凝土质量控制要点

浅谈高性能混凝土质量控制要点

发表时间：2020-03-13T13:37:46.210Z 来源：《基层建设》2019年第29期作者：高宏志金柳

[导读] 摘要：高性能混凝土（简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土。

中国水电基础局有限公司天津武清 301700

摘要：高性能混凝土（简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土。高性能混凝土多具有体积稳定性、高耐久性、耐火性及高工作性等特点。本文从HPC配置的原材料、生产过程、浇筑过程及养护四个环节阐述建筑工程中高性能混凝土的质量控制要点。

关键词：高性能混凝土；质量控制；要点

0引言

混凝土是建筑工程行业十分重要的复合材料，由以水泥为代表的胶凝材料将以砂石为代表的骨料胶结而成。混凝土由粗细骨料、胶凝材料和水混合而成，不同材料的比例不同，其性能也不同。高性能混凝土是通过采用现代技术，选用优质原材料，通过严格的质量管理制成的。高性能混凝土多具有体积稳定性、高耐久性、耐火性及高工作性等特点。本文从HPC配置的原材料、生产过程、浇筑过程及养护四个环节阐述建筑工程中高性能混凝土的质量控制要点。

1高性能混凝土的原材料要求

高性能混凝土所用原材料一般包括水泥、矿物掺合料（粉煤灰、矿渣粉、硅粉等）、高性能外加剂、粗细骨料（砂石）及水等，所以提高原材料的品质是HPC质量控制的基础和根本。对于混凝土拌和用水，满足相关规范要求即可，本文不做论述。

1.1水泥

高性能混凝土尽量选用烧失量小，且≥42.5级的普通或中低热硅酸盐水泥，最好不用早强型水泥、立窑水泥和C3A（铝酸三钙）含量高的水泥。此外，水泥标准稠度需水量宜低，成分均匀且稳定性要好；凝结时间满足新拌混凝土要求，无假凝或缓释现象；强度、安定性及其他指标符合GB175要求；当用于路面或有防腐要求的混凝土时，还应符合相关行业标准，如《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30）或《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01）的规定。

水泥与外加剂之间的适应性问题普遍存在。如水泥与减水剂适应性不好时，会影响减水率，甚至产生严重的坍落度损失。对水泥而言，影响水泥与减水剂适应性的主要因素是细度、石膏（硫酸根离子）、C3A及碱的含量。

配置HPC时，水泥中的C3A含量宜≤8%，细度适中（筛余：80μm≤10%，45μm≤30%），比表面积宜为310-350m2/kg。石膏在水泥中只占3%左右，但作用巨大。水泥水化时，石膏与C3A及Ca(OH)2反应生成难溶于水的钙矾石，在C3A表面形成包裹层，阻止C3A进一步水化，从而延长水泥凝结时间。HPC所用减水剂的减水率很高，可使水胶比降低至0.4甚至0.3以下，造成水泥浆中的水很少，再加上水泥中C3A含量高且比表面积大，使水泥水化加快，会出现“水少且水化快”的情况。此时，水化速度较快的C3A和石膏争夺水分，使溶解速率和溶解度都较低的石膏在液相中溶出，更难以阻止水化和凝结，最终造成水泥和减水剂相适应问题。

另外，水泥中的碱含量升高，会加速C3A的水化，使水泥浆流变性能变差，后期强度降低。水泥碱含量偏高时，遇碱活性骨料，易产生碱骨料反应，使混凝土膨胀开裂。所以，配置HPC时，一般控制水泥碱含量≤0.8%，遇碱活性骨料应选用低碱水泥（碱含量≤0.6%）。

1.2矿物掺合料

常用的矿物掺合料有粉煤灰、矿渣粉、硅粉、磨细石灰石粉和石英砂粉等。他们的活性成份主要是二氧化硅（SiO2）。适量的粉活性矿物掺合料在混凝土中，可改善混凝土性能，主要有：可填充骨料间隙及形成润滑膜，增加密实度，提高强度，改善混凝土工作性、抗渗性及体积稳定性；吸收氢氧化钙，改善过渡区，同时生成胶凝性产物；降低水胶比，改善水泥在低水胶比下的水化环境；延缓初期水化速率，降低温升，改善徐变能力，减小出现早期裂缝的危险。

粉煤灰应选用活性较高含碳量低、需水量比＜95%，烧失量宜＜3%，细度为45μm筛余＜10%。可参考《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2017。

矿渣粉应选用活性较高，比表面积宜＞400m2/kg，可减少混凝土泌水。矿渣粉磨的越细，活性越高，低水胶比下混凝土拌合物越稠，当矿渣粉与需水量低的粉煤灰复合掺入时，拌合物的粘稠程度可得到有效缓解。矿渣粉使用可参考《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046-2008，并应重视大掺量矿渣粉对混凝土长期耐久性的影响。

硅粉也称微硅粉或硅灰，是硅铁或金属硅等在生产中由于矿热而产生的高纯石英等副产品，其中的主要成分是SiO2，一般SiO2含量占90%左右。硅粉平均粒径一般为0.1-0.3μm，比表面积＞15000m2/kg，可增加混凝土拌合物粘聚性和硬化混凝土致密性，具有显著超微粉集料效应。因硅粉比表面积大，可使混凝土孔隙与渗透性极大降低，提高强度、抗冲磨、抗侵蚀和抗冻性能，也可减少硬化混凝土的徐变和干缩。硅粉宜优选比表面积≥15000m2/kg，需水量比≤125%，烧失量≤4%，活性指数（7d）≥105%，SiO2≥90%，总碱量≤1.5%的产品。配置HPC时，硅粉掺入过多，会增大需水量和自收缩，因此，硅粉掺入量一般控制在5%-10%范围，并用高性能减水剂来调节需水量。

1.3高性能外加剂

混凝土的发展离不开外加剂的发展，外加剂的发展不但促进了混凝土技术的发展，也促进了工业副产品在胶凝材料系统中的更多的应用，还有助于节约资源和环境保护。HPC的配置离不开高性能的外加剂，根据HPC特点，选择相应性能的外加剂予以复配，形成复合型高性能外加剂（也可以分别加入）。HPC所用的高性能外加剂一般具有以下全部或部分性能：①高减水率；②高保坍（保塑性好）；③增加稠度；④减少收缩；⑤引气适量且孔结构理想；⑥提高力学性能；⑦提高耐久性；⑧绿色环保。如使用机制砂或大掺合料配制混凝土时，应选用高减水、高保坍，且具有减缩、抗裂性能的多功能型外加剂。外加剂性能优异，质量稳定，在一定程度上也保证了混凝土质量。

对于一些特殊HPC，根据需要可向其中加入具有特殊功能的外加剂，使其满足施工需要。特殊型外加剂主要有：防水剂、防腐剂、膨胀剂、抗冲耐磨剂、抗冻剂、抗裂剂、阻锈剂、碱骨料活性抑制剂等。在进行HPC配合比时，应由厂商技术人员配合进行外加剂与胶材、细骨料适应性试验，进行相容性评价。

1.4粗细骨料

HPC用石，应选用级配合理（宜连续级配）、粒形好、质地坚硬（如花岗岩、玄武岩、辉绿岩等）、吸水率低(宜＜1.0%)、含泥量低