浅谈高强混凝土的质量问题与控制 混凝土常见质量问题

　　摘 要现代建筑对混凝土性能提出越来越高的要求,高强混凝土已得到较多应用和发展,就C60级以上高强度混凝土生产中的质量管控进行综合分析并总结常见问题和解决措施。 　　关键词高强混凝土;质量问题;解决措施
　　中图分类号TU5文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0051-01
　　
　　由于高层建筑和大跨度桥梁的出现,对混凝土品质的要求也越来越高。而高强混凝土在组成设计、配制和养护过程中的技术要求非常严格,必须从原材料、配制工艺和参数控制、浇筑与养护等一系列施工要素进行严格的质量控制。
　　1原材料的质量控制
　　1)水泥:采用品质稳定、强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥(掺合料仅为粉煤灰或磨细矿碴),禁止使用其它品种水泥。具体要求:水泥的比表面积不宜超过350m2/kg,碱含量不应超过0.60%,游离氧化钙含量不应超过1.5%,水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%(强腐蚀环境下不应大于5%),C4AF含量小于7%、C3S、C2S含量宜在40%-45%之间的水泥。
　　2)粗骨料:选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等球形、吸水率低、空隙率小的碎石,压碎指标不大于10%,母岩立方体抗压强度与梁体混凝土设计强度之比应大于2,含泥量小于0.5%,针、片状颗粒含量不大于5%,颗粒尽量接近等径状。粗骨料粒径宜为5-20mm,且分两级储存、运输、计量,5-10mm颗粒质量占(40±5)%,10-20mm颗粒质量占(60±5)%。选用无碱活性粗骨料(由各种原材料带入混凝土中的总碱量不应超过3.0kg/m3)。
　　3)细骨料:细骨料应选择级配合理、质地均匀坚固的天然中粗砂(不宜使用机制砂和山砂,严禁使用海砂),细度模数2.6-3.0。严格控制云母和泥土的含量,砂的含泥量应不大于1.5%,泥块含量应不大于0.1%选用无碱活性细骨料(由各种原材料带入混凝土中的总碱量不应超过3.0kg/m3)。
　　4)矿物掺合料:适当掺用优质Ⅰ级粉煤灰、磨细矿渣、微硅粉等矿物掺合料或复合矿物掺合料,Ⅰ级粉煤灰需水量比不应大于100%,磨细矿渣比表面积应大于450m2/kg。矿物掺合料掺量不超过水泥用量的30%,粉煤灰与磨细矿渣复合使用时,两者之比为1:1。
　　5)专用复合外加剂:采用具有高效减水、坍落度损失小、适当引气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性能的专用复合外加剂,尽量降低拌合水用量。
　　6)强度等级在C80或C80以上的混凝土:在水泥水化时不可避免地会在内部形成细微的毛细孔。为确保混凝土强度,必须采取措施将毛细孔填满,以增加混凝土的密实性。因而,需要在砼配比中,加入微米级径增密处理的超细活性颗粒。使其在水泥浆微细空隙中水化,减少和填充毛细孔,达到增强和增密作用。
　　2优化混凝土配比
　　1)高强混凝土正式生产时应进行试配,选定不同的配比和投料顺序,施行优选方案。
　　2)试配必须严格模拟实际生产条件,在原材料有变动时应再次试配。
　　3)搅拌必须均匀,采用强制式搅拌机,较普通砼延长50%搅拌时间。
　　3工时质量控制
　　1)严格水灰比控制:骨料的含水量应在用水量中扣除,每天需测定骨料含水量,每次配料时应采用水量自动测定仪连续测定砂子含水量,在任何情况下都不得添加额外水量;
　　2)探测砼拌和物温度,必要时测定砼水化热,控制温升,延长和保证工作时间;
　　3)合理安排工艺和工序,计算各阶段所需时间,合理缩短砼从搅拌到浇捣完毕的时间。
　　4问题及改进
　　配制高强混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂,从而使混凝土具有综合的优异的技术特性,但由此也产生了两个值得重视的性能缺陷:自干燥引起的自收缩和脆性。
　　4.1自收缩
　　高强混凝土存在早期收缩开裂的问题。其原因是由于在低水灰比或水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料的混凝土中会产生自干燥从而引起混凝土的自收缩,使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝。在混凝土内部水量较少的情况下,除水泥水化所需的水量外,在孔隙和毛细管中的水也被逐步吸收减少,在没有剩余自由水的情况下,就形成了空的孔隙,使水泥石的内部不再存在未结合水的平衡。因此,水泥石内部的相对湿度显著地降低。在处于难以水分蒸发而同时也是难以有水分渗滤的封闭状态中的粘弹性固态的胶凝材料系统中,由于水泥石内部相对湿度的降低而使孔中存在一定的气相,孔中水饱和蒸汽压随之而降低,毛细管中水呈现不饱和状态。随着水泥水化反应的进行,导致了毛细管中的液面形成半月面,使毛细管压升高而产生毛细管应力,水泥石受到负压作用,成为凝结硬化混凝土产生自收缩的主要因素。
　　此外,较大量的活性矿物细掺合料特别是硅灰的掺入,也会使混凝土产生自收缩。其原因主要是由于硅灰具有较高的火山灰活性,而增加了化学收缩。由于硅灰的表面积较大、活性强,会导致灰与搅拌水很快结合,加速了水泥石中孔隙空间的缺水与内部相对湿度的降低而增大了自干燥。
　　为减少自收缩,可在混凝土中加入部分含水饱和的轻集料替代普通集料,含水饱和轻集料在混凝土中形成蓄水池,在混凝土内部供水起内养护作用。但此方法需根据混凝土强度要求而采用。
　　4.2脆性
　　脆性可以描述为混凝土无法防止的不稳定裂缝的扩展与增长。从混凝土承受轴向压荷载作用下的应力――应变曲线中,峰值后下降曲线段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。为降低脆性,可在高强混凝土中掺加纤维。纤维增强高强混凝土与无纤维增强的基材相比,在拉伸应力――应变曲线中有三个特征:
　　1)弹性极限显著提高了。强性极限反映宏观裂缝出现的起点。
　　2)呈现出有一明显的应变强化段。应变强化段是反映宏观裂缝出现后,裂缝分散数量的增加,但这些裂缝的宽度很小。
　　3)峰值后出现应变软化段。应变软化段反映了裂缝数量虽保持不变,但裂缝宽度增大了,最后导致纤维被拔出或断裂而破坏。因此,纤维增强高强混凝土不仅大大提高了拉伸应力而且显著改善了高强混凝土的脆性。
　　5结语
　　高强混凝土在施工中,为了保证其强度达到要求,必须加强技术管理,同时由于采用低水灰比并掺入高活性的超细混合料,造成了自收缩和脆性大的质量问题,通过改善配比和合理掺入纤维,可以实现全面保证高强混凝土的品质,以满足现代建筑对混凝土材料的高度性能要求。