C50高性能混凝土質量控制方法和要點！

［摘 要］本文以一個工程實例，針對 C50 高性能混凝土原材料的選用、配合比設計、混凝土生產控制、施工養護等過程的質量控制，論述了現澆預應力箱梁C50DF60 高性能混凝土質量控制的方法和要點。

［關鍵詞］質量控制 ；配合比設計 ；原材料 ；現澆箱梁

0 前言

天津津漢高速漢蔡路互通式立交橋樑工程，為一般服務型互通立交。近期採用主線橋樑跨越漢蔡路的菱形立交。立交由左幅橋、右幅橋組成。右線橋樑長1314.029 米，左線橋樑長 1310.531m，橋樑總面積為 34119.414m2 其中現澆預應力箱梁面積為30154.343m2，預應力混凝土現澆連續箱梁 24 聯，橋面寬度 26.5m，設計時速 80km/h。預應力混凝土現澆箱梁採用C50DF60 預拌混凝土。

1 C50 高性能混凝土工程施工主要技術要求

（1）混凝土氯離子擴散係數DRCM(28d)小於 4×10-12m2/s。（2）預應力混凝土拌合物氯離子及鹼含量的最高限值，最大氯離子含量0.06% 。最大鹼含量 3.0kg/m3。（3）混凝土抗凍性（抗凍耐久性指數）DF≥60%。預拌混凝土配合比中水膠比不大於0.32。（4）混凝土 7d 抗壓強度達到設計強度 100%。

2 原材料選用

2.1 水泥

水泥選擇了北方地區規模最大，質量最好，並且比較穩定的唐山冀東盾石牌普通硅酸鹽，該水泥熟料含量多，早期強度發展快，能滿足橋樑預應力箱梁7d 強度張拉時必須達到 100% 的要求，另外混合材料少，便於摻入礦物摻合料，以提高混凝土的耐久性，比表面積不大於400m2/kg，這樣需水量就少，有利於在滿足強度的前提下，儘量少用水，最終在水膠比不變的前提下，儘量少用膠材，以提高混凝土的施工性能和耐久性。主要技術指標見表1。

2.2 礦物摻合料

礦物摻合料選擇了質量相對比較穩定的唐山特種水泥有限公司 S95 粒化高爐礦渣粉，該礦粉比表面積大，對強度貢獻大；活性指數大，可以在保證強度的前提下替代膠材總量20% 左右的水泥，能節約水泥，降低混凝土黏度，減少坍落度損失，提高混凝土流動性和施工性能。主要技術指標見表 2。

2.3 碎石

碎石選用了北京首都鋼鐵公司 5～20mm 碎石，該批石子級配良好，無鹼活性。主要技術指標見表 3。

2.4 砂

細骨料選擇了河北盧龍河砂，這種砂顆粒級配好，顆粒圓潤，用這種砂拌制的混凝土，和易性、流動性好，施工性能佳；而且無鹼活性；而且細度為2.8，適宜配製高性能混凝土。

這種砂骨料堆積密度大，空隙率小能節約膠凝材料和外加劑用量，且工作性好，配製的混凝土密實，能發揮骨料作用，有較好的填充性能和包裹性能好。骨料支撐體積穩定，增加了抗裂性能。砂也是連續級配，配製出的混凝土流動性好。技術指標見表4。

2.5 高效複合減水劑

高效複合減水劑，選用的是天津飛龍砼外加劑有限公司生產的 JFL-2 型聚羧酸。這種減水劑減水率高達27%，比一般高效減水劑減水率大許多，這樣可以在水膠比不變的前提下，少用許多水，水泥用量也就大幅減低，不僅提高了混凝土綜合性能、降低了混凝土黏度、提高了施工性能，還降低了成本。這種聚羧酸另外一大優點是，可以在混凝土引入許多均勻、微小的氣泡，在混凝土中形成許多微小的氣室，阻斷了混凝土中的一些有害通道，同時抵消了混凝土硬化時的收縮應力，大幅減少了混凝土幹縮裂縫，提高了混凝土耐久性。這種外加劑和膠凝材料有良好的相容性，配製的混凝土工作性好。複合減水劑還有保坍，緩凝，引氣，保水等多種性能，大幅改善了混凝土的施工性能。具體技術指標見表5。

2.6 拌合水

拌合用水選用自備井地下水，技術指標（見表 6），完全滿足規範要求。嚴禁使用洗車水、清罐、砂石分離、洗骨料的廢水。

2.7 其他注意事項

原材料質量控制還要注意：

（1）符合 JTG/T F50－2011《公路橋涵施工技術規範》和工程設計技術要求。對進場的原材料按批次（噸位）進行檢驗，有些項目定期送到當地質量監督部門檢驗。按要求形成原材檢驗的檔案資料。

（2）優選材料供應商，同種原材料儘量使用同一供應商的產品，保證材料理化指標的穩定一致。膠凝材料儲存不超 3 個月，縮短進料週期，減少原料儲存時間。

（3）骨料分類存放，嚴禁各類骨料混合堆放。要設置有效的隔離設施，安裝防塵、控塵、防雨雪的封閉罩棚。降低粉塵對環境的汙染以及雨雪對骨料含水率的影響。

（4）粗骨料要過篩清洗，降低石粉和含泥量。實踐證明在保證混凝土性能的前提下，使用水洗粗骨料能減低膠材和外加劑的用量。生產成本並無增加。

（5）冬期生產要有加熱和保溫措施。骨料中嚴禁夾雜冰塊和雪。根據熱工計算的結果，調整物料的溫度。有效便捷的方法是調整拌合水的溫度，拌合水的溫度不能高於 60℃。保證混凝土出機溫度大於 15℃ 和入模溫度大於 10℃。

（6）建立健全原材料質量管理體系，落實到位、責任到人。保證原材料質量，確保混凝土質量。

3 配合比設計

配合比設計的核心是漿體設計，漿體設計取決於水膠比、用水量和膠凝材料的用量，配上適量的骨料，達到強度和耐久性設計要求為目標。

3.1 理論（計算）配合比的確定

根據工程技術要求，水膠比不大於 0.32。選取水膠比為 0.32，該工程使用泵送混凝土，坍落度選 180mm，砂率選 42%。考慮到混凝土 7d 強度要達到設計強度的 100%，摻合料只選磨細礦粉，摻量 20%。

3.2 試拌、調整配合比

試拌時坍落度過大，有跑漿現象，和易性差。在水膠比不變的情況下，減少拌合水、外加劑和膠材用量。試拌調整配合比見表8。

3.3 試配

取水膠比增加和減少 0.02；砂率增加和減少 1%，留取試塊。試配配合比數據見表 9。

3.4 試配配合比性能測試

試配混凝土試塊性能測試結果見表 10。根據配合比混凝土的性能、和易性、經濟性，最終選定配合比編號 1-2 為目標配合比。其表觀密度計算值為 2446kg/m3，實測值2451kg/m3。不需校正。

目標配合比性能指標滿足設計要求，數據見表 11。

4 混凝土生產和輸送

預拌混凝土生產系統採用湖北精工雙臥軸強制式攪拌機組，有效攪拌容積 3000L。優質的原材料是保障混凝土質量的前提，在混凝土拌制過程中的質量控制是混凝土質量的保證。必須著重注意以下幾項工作：

4.1 計量控制

生產設備的計量精度，見表 12。

（1）生產設備計量系統每年要檢定一次，每週要自檢一次。

（2）出廠的每車混凝土都要由自備磅秤複稱，複稱的混凝土容重與配合比計算的容重誤差為±0.5%。超過控制誤差時，及時通知試驗室進行調整。

4.2 混凝土生產、運輸、澆築過程質量控制

（1）攪拌時間：C50DF60 高性能混凝土，由於膠凝材料用量多，不易分散。為達到良好的和易性，攪拌時間較一般混凝土增加 40 秒。

（2）生產前一定要檢測砂含水、含石、細度模數，以便確定砂含水、砂率和外加劑摻量。攪拌時嚴禁用單純加減水來調節和易性，做好開盤鑑定並形成記錄歸檔。在坍落度、和易性滿足技術要求時方能連續生產。試模要定期自檢，按規定製作試塊、標養。檢驗 3d、7d、28d 的物理性能。混凝土標養 28d，試壓後，做出混凝土生產控制水平評價。

（3）提前制定配合比調整權限，在生產中配合比作調整時，操作員、檢驗員、試驗室主任、技術負責人有各自的調整配合比的範圍和幅度，不能超權限調整。配合比調整要形成記錄歸檔。

（4）冬期生產時要特別注意拌合水的溫度，這是保證混凝土出機溫度有效、快捷的途徑。控制室要安裝與儲水罐相連接的數字式溫度計，實時監測儲水罐內水溫。試驗室將混凝土出機溫度與氣溫、水溫關係圖懸掛在室內牆上，及時調整。

（5）混凝土生產前、後須用清水將攪拌機清洗乾淨。非連續生產時，利用攪拌間隙及時沖洗攪拌機。減少攪拌機內部物料附著，及時清除攪拌機內硬化的物料。

（6）混凝土罐車裝載混凝土之前必須反轉，放盡罐內的水。裝載完混凝土後禁止用水沖洗後料斗。卸載完混凝土後須沖洗攪拌罐和後料斗，而後反轉放盡罐內的水。

（7）潤泵砂漿須單獨運抵施工現場，不得用裝有混凝土的罐車背砂漿。不宜在工地用泵車攪拌砂漿，以防止砂漿攪拌不均勻影響泵送。

（8）施工現場要配備技術較強的質檢人員和現場調度，檢查混凝土質量，並及時和施工方協調，保證施工順暢。及時反饋現澆混凝土的情況，以便及時調整。

（9）控制好發車間隔。由於每個箱梁的澆築混凝土的方量在 300～500m3，施工連續性較強，澆築等待時間長會造成施工冷縫等質量問題。為此，混凝土運輸採取先發 2～4 臺車，待第一車混凝土開始澆築時，現場反饋混凝土工作性信息後，在每隔 20 分鐘發一輛車。保證混凝土澆築的連續性，要避免壓車和等待混凝土。泵送混凝土時，泵送的間歇時間不宜超過 15 分鐘。

（10）為防止車輛故障、交通堵塞、現場施工不順利等不利等因素，影響混凝土坍落度和工作性時，每輛罐車備有5公斤外加劑。當出現坍落度變小而影響施工時，只允許用外加劑調節，可分次用外加劑對整車混凝土調節坍落度。禁止只用水調節。

（11）泵送混凝土要根據現場施工情況，計算泵送壓力，選擇合適的泵送車輛。

（12）用於判斷現場預應力混凝土結構強度的混凝土試件，應置於現場與結構同環境同條件下養護。

5 澆築、養護注意事項。

預應力混凝土現澆箱梁澆築和養護除遵循規範的一般規定外，著重注意以下事項：

（1）C50DF60 高性能混凝土用於預應力現澆樑上，對早期強度要求 7d 達到設計強度的 100%，才能滿足張拉要求。由於早期強度發展較快，混凝土到現場後應在 1h 內澆築完成，否則坍落度損失過大，影響施工和混凝土質量。

（2）澆築混凝土時宜採用插入式和附著式振動器進行振搗，要有備用的振搗器。對箱梁腹板與底板及頂板連接處的承託、預應力筋錨固區及其他預應力鋼束與鋼筋密集的部位，應加強振搗；對後張結構應避免振動器碰撞預應力筋的管道、預埋件等。澆築過程中應隨時檢查模板、管道、錨固端墊板等穩固性，保證其位置及尺寸符合設計要求。特別要注意箱梁內外通風，施工時嚴格控制箱梁內外溫差不超過8攝氏度。

（3）在高溫、多風、乾燥的條件下，新澆築的混凝土表面，若不及時覆蓋塑料薄膜保溼養護極易因天氣乾燥、大風等原因造成新澆築的混凝土表面 5mm 左右的混凝土失水，強度發展與 5mm 以下的混凝土不同步，從而產生微裂縫，影響混凝土質量。因此，混凝土澆築完畢、刮平後，立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜。抹面時隨揭隨抹，抹完後立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜。抹面至少兩次，以消除混凝土硬化時產生的微細裂縫。混凝土硬化後，還應及時補水養生，溼養14d[2]。

（4）冬期施工現澆箱梁養護，應採取暖棚法、加熱法、蓄熱法綜合使用。頂板宜用表面覆蓋棉被（棉毯）覆蓋，上面架設暖棚的方法。腹板、底板採用電熱毯加熱和覆蓋棉被的方法保溫，並加強對養護期間溫度的檢查。採用普通硅酸鹽水泥配製的混凝土，在其抗壓強度達到設計強度 40% 以前不得受凍。對摻用防凍劑的混凝土養護，在負溫下嚴禁灑水養護。外露表面應採取塑薄膜及保溫材料雙層覆蓋養護，養護溫度不得低於防凍劑規定的溫度。拆模後混凝土的表面溫度與環境溫度差大於 15℃ 時，應對混凝土採取覆蓋保溫措施。

6 混凝土生產控制水平

根據GB 50164－2011《混凝土質量控制標準》生產控制水平的規定，選取 9 月 5 日至 10 月 4 日為一個統計週期。期間共完成 C50DF60 混凝土供應澆築 3958m³，取 43 組 28d 抗壓強度值數據。混凝土抗壓強度平均值 58.5MPa，最小值 52.3MPa、最大值 68.5MPa，標準差 3.4MPa。實測抗壓強度達到設計強度標準值組數百分率（P）達到 100%。混凝土抗凍耐久性指數DF 值達到 71%，完全滿足設計要求，混凝土質量水平達到了優良。

7 結束語

高性能混凝土在橋樑結構上應用已經普及，但其應用技術及質量控制手段在不斷完善之中。本文用一個工程實例，總結了以優質常規材料和工藝生產的 C50DF60 預應力現澆箱梁高性能混凝土生產與施工中的質量控制，以達到設計要求的強度、耐久性能為目標。實行混凝土從原材料、配合比設計、生產、施工養護全過程質量控制，提供符合設計要求，具有良好的工作性、經濟性、綠色環保的混凝土。