高強混凝土在建筑工程中的應用及施工質量控制

摘要：本文就高強混凝土在建筑工程中的應用范圍及其在施工過程中要注意的問題進行簡述，供同行指正。

關鍵詞：高強混凝土施工質量控制

一、概述

用常規(guī)水泥和砂石原材料配制的現(xiàn)代高強混凝土技術是在高效減水劑發(fā)明之后發(fā)展起來的，它克服了過去配制高強混凝土只能是干硬性混凝土不能工業(yè)化預拌生產和泵送施工的根本缺陷，在拌料的工作度和混凝土的強度、體積穩(wěn)定性與抗?jié)B能力等方面具有綜合的優(yōu)良性能，因而又被稱為高性能混凝土，并被看作是將對土建工程的發(fā)展起到重要推動作用的新一代建筑結構材料。
高強混凝土在房屋建筑和一般構筑物中的應用場合主要有：

1、高層建筑。高層建筑中采用高強混凝土可以大幅度縮小底層鋼筋混凝土柱子的截面尺寸，擴大柱同間距，增大建筑使用面積。上下柱子采用不同強度等級混凝土，有利于統(tǒng)一柱子尺寸和模板規(guī)格，方便施工，并可利用高強混凝土的早強特點加快施工進度。高強混凝土還因徐變小、彈性模量高，可以減少柱子的壓縮量和增加結構剛度，這對超高層建筑來說也是非常重要的。

2、大跨屋蓋。大跨屋蓋的自重要占到全部設計荷載中的絕大部分，所以采用高強混凝土空間結構或預應力結構就變得十分有利，可以顯著降低結構的重量。

二、原材料和配比

與傳統(tǒng)的混凝土相比，高強混凝土在原材料的配比上主要有二點不同，即低水灰比和多組分，其目的都是為了增加混凝土的密實程度，改善骨料和硬化水泥漿之間的界面性能，從而達到高強和耐久。

三、結構設計

設計高強混凝土結構時要注意以下各點：

1、高強混凝上受壓時呈高度脆性，延性很差。材料的延性與結構構件的延性既有聯(lián)系，又不相同，對于高強混凝土構件的主要受力部位必須加強箍筋等橫向約束作用來改善其延性。由于塑性變形能力較差，高強混凝土中鋼筋錨固粘結應力的分布變得更不均勻，所以在鋼筋搭接和錨固部位，也要加強設置橫向箍筋。

2、高強混凝土的抗拉強度、抗剪強度和粘結強度雖然均隨抗壓強度增加而增加，但它們與抗壓強度的比值卻隨強度提高而變得越來越小，所以在處理高強混凝土構件的抗剪、沖切和扭轉等問題時必須慎重。高強混凝土破壞時的斷裂面穿過粗骨料，不象普通強度混凝土那樣沿著骨料界面分開，所以高強混凝土受剪斜裂面上的骨料起不到咬合作用而喪失對抗剪的貢獻。國外甚至有試驗表明當混凝土強度超過90～100Mpa后，無腹筋梁的斜截面承載力不再增長或呈現(xiàn)下降趨勢?，F(xiàn)行規(guī)范的抗剪強度計算方法用于高強混凝土時應加修正，特別是跨高比甚大或截面很高的情況。

3、高強混凝土受壓時的應力應變曲線形狀與普通強度混凝土差別甚大，所以按壓區(qū)混凝土的應力分布圖形假定為矩形來計算極限狀態(tài)下的正截面承載力時，對于彎壓強度的取值、矩形應力分布圖高度與中和軸高度的比值、以及壓區(qū)混凝土極限應變的數值，已再不能沿用現(xiàn)行規(guī)范中的數據，否則對于壓區(qū)混凝土高度靠近界限高度時的偏心受壓構件和受彎構件，就會得出很不安全的結果。

4、在相同的橫向約束力作用下，高強混凝土縱向承載力的改善要比普通強度混凝土稍差，所以在計算配有間接鋼筋的螺旋箍筋柱和局部承壓等承載能力時，表示橫向約束作用貢獻的部分也要做出修正。高強混凝土有易遭劈裂的傾向，因此在設計局部承壓時還應驗算抗裂強度，在配置鋼筋時要避免造成容易引起劈裂的構造方法。

5、高強混凝土彈性模量和抗拉強度受骨料品種的影響很大。相同抗壓強度的高強混凝土由于粗骨料的堅硬不同、砂率不同、含氣量不同而在彈性模量上呈現(xiàn)重大差別。所以設計中如需準確定出彈性模量和抗拉強度的數值時，應該通過實測得出。泵送混凝土往往采用偏高的砂率、較多的水泥漿以及引氣，因而彈性模量可能顯著偏低，收縮量偏大。

6、高強混凝土的水泥用量通常較高，水化熱的有害影響不容忽視。水化熱易造成混凝土開裂，另外當引起的溫度超過70～80℃時，還會降低混凝土的強度。如結構構件的截面或體積較大，設計時應對水化熱的影響作出估算，并提出相應的施工方案和措施。

四、施工和質量檢驗

高強混凝土的施工必須有嚴格的質量控制和質量保證制度，這是高強混凝土區(qū)別于普通強度混凝土的一個重要特點。

1、試配

在正式生產施工前，高強混凝土應先通過試配，即根據以往的經驗，選定幾種不同的配合比與配料的不同投放順序，通過仔細的比較來確定最優(yōu)方案，以滿足拌合料坍落度、凝結時間、空氣含量，以及混凝土強度及其隨齡期變化等的要求。試配必須嚴格模擬施工現(xiàn)場的環(huán)境以及實施程序，所用的原材料應是現(xiàn)場實際使用的，試配時的環(huán)境溫度應與工程施工現(xiàn)場相應；試配時對坍落度的要求應考慮到實際使用的混凝土拌合料在運輸和澆注過程中的損失。運輸和施工作業(yè)所需的時間以及現(xiàn)場可能出現(xiàn)的最高氣溫是試配中必須注意的重大問題。溫度越高，作業(yè)時間越大，越能識別坍落度的損失程度。當在試驗室條件下進行試配時，要求達到的混凝土強度應該比工地現(xiàn)場所要求的大一些，這是由于現(xiàn)場的條件一般比試驗室差，在相同配比情況下獲得的混凝土強度往往偏低。

2、質量控制與質量保證

混凝上的質量控制至少包括以下幾方面的內容：

施工單位、混凝土供應單位和甲方委托的設計或試驗單位之間的書面協(xié)議，明確技術要求，規(guī)定各方的職責；各種原材料質量和性能的初始證明和定期測試證明；對混凝土拌合料特性及混凝土強度的系統(tǒng)測定記錄與統(tǒng)計。
混凝土質量控制的具體內容應該根據工程對象和具體條件而定，一般應實施以下的措施：
對所有參與操作的人員進行培訓和技術交底，并對他們提出需完成的各種記錄文件的要求，比如對于運送預拌混凝土的司機，要求有路途運送時間、攪拌輸送車攪動轉速、以及裝卸車時間的記錄等；

制訂專職人員到預拌工廠和現(xiàn)場的定期檢查、測定制度，包括對各種原材料和生產狀態(tài)的宏觀檢查和抽樣測試，對原材料進料、儲存、計量、裝料、攪拌、運輸、振搗、養(yǎng)護的每一環(huán)節(jié)進行監(jiān)督；

制定駐現(xiàn)場技術人員對拌合料性能測定并按規(guī)定留取混凝土小試件的制度，試件的數量至少應能滿足供早期及28天強度測定所需。

制定應急計劃。這包括備件的準備，以及當供給的混凝土拌合料質量出現(xiàn)問題時的處置方案等；

制定控制水灰比的具體措施。高強混凝土的用水量必須嚴格計算和控制，骨料的含水量應該從用水量中扣除，每天需用烘干法測定骨料含水量，每次配料時砂子的含水量還應采用含水量自動測試儀連續(xù)測定。

制定控制拌合料溫度的措施和必要時測定水化熱溫度的具體措施；

確定施工過程所需的時間，盡可能縮短從攪拌到振搗完畢的時間過程。
高強混凝土施工過程中要注意的問題還有：為了保持砂石潔凈，對砂石堆放環(huán)境也有專門要求；細骨料在投料前不宜過干，其含水量宜采用自動檢測井通過自動稱量裝置，進行用水量修正；攪拌必須均勻，高強混凝土的攪拌要比普通強度混凝土困難，必須采用強制式攪拌機，并延長攪拌時間，約比普遍強度混凝土攪拌時間長一半；投料順序對強度有很大影響，需經仔細探討后確定；對高坍落度的流態(tài)混凝土也需認真振搗，時間可稍短些，對驅除拌料中的氣泡有作用；及時養(yǎng)護，低水灰比的混凝士表面不泌水，容易在凝結過程或澆注后不久就出現(xiàn)表面干縮裂縫，早期養(yǎng)護對高強混凝土最為緊要。

五、結語

現(xiàn)代高強混凝土的出現(xiàn)是建筑工業(yè)上的一個重要進展。在可預見的將來，它是最有潛力能被大量用于各類重要結構尤其是基礎設施工程的新一代結構材料。

應用高強混凝土可帶來很大的技術經濟效益。在設計高強混凝土結構時必須注意加強構件的延性，要改變過去習慣追求低配筋率的傾向。高強混凝土的施工必須有嚴格的質量控制和保證制度，材料的試配和高效減水劑的使用應該在有經驗的專業(yè)人員指導下進行。