高强混凝土施工工艺与质量控制.docx
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高强混凝土施工工艺与质量控制
高强混凝土施工工艺及质量控制
（1）混凝土拌制
拌制高强混凝土必须使用强制式搅拌机。
混凝土原材料的定量均按重量计，称量的允许偏差不应超过下列限值：
水泥和掺合料为±1%，粗细骨料为±2%，水及化学外加剂为±1%。
配制高强混凝土必须准确控制用水量，砂石中的含水量应仔细测定后从用水量中扣除。
高强混凝土在搅拌站配料时宜采用自动称量装置，通过砂石含水量的自动检测仪器，自动调整搅拌用水。
高效减水剂可用粉剂直接投入搅拌，也可制成溶液后加入并在混凝土的用水量中扣除这部分溶液用水。
高效减水剂宜采用后掺法，加入减水剂后，混凝土拌料在搅拌机中继续搅拌的时间当用粉剂时不得少于60s，当用溶液时不得少于30s。
高效减水剂的选择与使用，应有专业人员进行指导。
拌制高强混凝土可采用图2-7-2所示的投料顺序：
（2）混凝土运输、浇筑与养护
高强混凝土拌料的长距离运输应使用混凝土搅拌车，短距离运输则可利用现场一般的运送设备，但所有装载设备的接缝必须严密以防止漏浆。
混凝土自高处倾落的自由高度一般不宜超过2m。
当拌料的水胶比较低且外加掺合料有较好的稠度时，倾落的自由高度在不出现分层泌水离析的条件下允许增加但以4m为限。
浇筑高强混凝土必须采用振捣器捣实，一般情况下宜采用高频振捣器。
当混凝土拌料的坍落度较低时应加密振点。
按不同强度等级混凝土设计的现浇构件相连接时，二种混凝土的接缝应设置在低强度等级的构件中并离开高强度等级构件一段距离，如下图所示的梁柱混凝土施工接缝，其中柱子的混凝土强度等级高于梁的混凝土强度等级。
当接缝两侧的混凝土强度等级不同且分先后施工时，可沿预定的接缝位置设置固定的筛网（孔径5×5mm），先浇筑高强度等级混凝土，后浇筑低强度等级混凝土。
当接缝两侧的混凝土强度等级不同且同时浇筑时，可沿预定的接缝位置设置隔板，随着两侧混凝土浇入逐渐提升隔板并同时将混凝土振捣密实，也可沿预定的接缝位置设置胶囊，充气后在其两侧同时浇入混凝土，待混凝土浇入完毕后排气并取出胶囊，同时将混凝土振捣密实。
图2-7-3 不同强度等级混凝土的梁柱施工接缝
高强混凝土浇筑完毕并初凝后，应尽快加以覆盖并浇水养护，浇水次数应能保持混凝土表面湿润，浇水养护日期不少于7昼夜。
高强混凝土的养护也可在浇筑完毕并初凝后立即喷洒或涂刷养护剂。
混凝土表面有养护剂后可不浇水养护。
（3）高强混凝土施工质量控制
高强混凝土的配制与施工必须有严格的质量控制和质量保证体系，针对具体的工程对象，事先必须有设计、生产和施工各方共同制定的书面文件，提出质量控制和质量保证的具体细则，规定各种报表记载的内容，并明确专人负责监督和施行。
初次从事高强混凝土施工的单位，必须要在有经验的专业技术人员指导下进行施工。
高强混凝土正式施工前，施工单位须对混凝土原材料及所配制的混凝土性能提出报告和试验数据，待设计单位和监理单位认可后方可施工。
高强混凝土质量检查及验收可参照《混凝土结构工程施工及验收规范》中的有关规定，检查内容并应包括施工过程中的坍落度变化及凝结时间。
当环境温度与标准养护条件相差较大时，应同时留取在现场环境下养护的对比试件。
留作标准养护的立方体试件数量宜比普通强度混凝土所要求的增加1～2倍，以测定早期及后期强度的变化。
测定混凝土抗压强度的试件宜用边长为15cm的标准尺寸立方体。
当必须采用边长为10cm的立方体试件时，其抗压强度fcu,10应乘以表-6-1中的折算系数k换算为15cm边长标准尺寸试件的抗压强度。
表2-7-1 强度折算系数k
fcu,10（MPa）
k
fcu,10（MPa）
k
≤55
56～65
66～75
0.95
0.94
0.93
76～85
86～95
＞96
0.92
0.91
0.90
对于大体积和大尺寸的高强混凝土构件，应监测水化热造成的温度变化，并采取相应的措施防止水化热的有害影响。
高强混凝土强度检验标准可参照《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107-87）的有关规定。
6、高强混凝土应用实例
中建三局建研院在武汉地区在建的高层建筑，如武汉世界贸易大厦（高222.6m，地下2层，地上58层）等工程中成功应用了高强混凝土，主要情况如下：
（1）混凝土配合比参数选择
结合武汉地区水泥品种、外加剂品质、粗细骨料品质进行研制开发，成型试件近1000组，并在工程现场取样600余组，经检验28d抗压强度均达到设计要求。
①混凝土配制强度：
按fcu,0=fcuk+1.645σ，取标准差σ=4MPa。
②混凝土的工作性要求：
混凝土坍落度取16～22cm
③原材料选用：
a.水泥选用活性为60MPa左右的万年青525号，三峡625号和华新625号普硅水泥；
b.粗骨料：
石灰岩机制碎石，最大粒径不超25mm。
连续级配。
c.细骨料：
中粗河砂，细度模数2.5～3.1；
d.外加剂：
外加剂：
掺量
湛江外加剂厂FDN 0.85～1.2%（水泥重）
武钢FDN-40.75～1.0%
中建三局HN-010.30～1.0%
e.掺合料：
选用汉川电厂粉煤灰部分取代水泥。
（2）配合比范围及技术指标，见表 2-7-2。
强度发展规律：
3d85%fcuk；7d95%fcuk；28d110%fcuk；
拌合物凝结时间：
初凝6～10h ；终凝7～12h；
坍落度经时损失：
经90min＜15%；
含气量：
＜3%。
（3）试件强度尺寸效应
由154组对比试件测定结果表明：
10cm3与15cm3试件的抗压强度换算系数在0.82～1.01之间，平均为0.918。
表 2-7-2配合比范围及技术指标
C70
C60
C50
水灰比
0.29～0.32
0.30～0.32
0.34～0.38
砂率（%）
33～35
34～36
37～39
用水量（kg／m3）
160～180
170～175
170～175
坍落度（mm）
180～220
175～220
175～210
FDN掺量（%）
1.5～1.7
0.85～1.2
0.85～1.0
缓凝剂掺量（%）
0.5～0.8
0.5～0.8
粉煤灰掺量（%）
10
10
10
28d强度（MPa）
71.1～82.7
64.3～76.1
52.8～65.2
平均强度（MPa）
77.5
68.1
60.2
轴压强度（MPa）
56.1
50.2
弹性模量
4.10×104
2.7.2轻质材料
1、轻骨料混凝土
（1）定义：
用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）、水泥胶凝材料和水配制而成的混凝土，其堆密度不大于1900kg/m3者，称之为轻骨料混凝土。
若粗、细骨料均是轻质材料，又称全轻骨料混凝土。
若粗骨料为轻质，细骨料全部或部分采用普通砂，则称砂轻混凝土。
轻骨料混凝土一般用水泥胶凝材料，但有时也用石灰、石膏硫磺、沥青等作为胶凝材料。
（2）性能特点
轻骨料混凝土与普通混凝土不同之处，在于骨料中存在着大量空隙，也正是如此，才赋予其许多优越的性能。
轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等性能特点，并且变形性能良好，由于弹性模量较低，在一般情况下，其收缩和徐变也较大。
虽然多孔轻骨料的强度低于普通骨料，但是由于轻骨料的孔隙在拌和料搅拌时具有吸水作用，造成轻骨料颗粒表面的局部低水灰比，增加了骨料与水泥石的粘结力。
这样，在骨料周围形成了坚强的水泥石外壳，约束了骨料的横向变形，使得骨料在混凝土中处于三向受力状态，从而提高了骨料的极限强度，使得轻骨料混凝土的强度与普通混凝土接近。
轻骨料混凝土的强度等级是按《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-90）和《轻骨料混凝土设计规程》（JGJ12-99）的有关规定，制作边长为15cm×15cm×15cm的立方体试件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度＞90%）养护28d后测得混凝土平均极限抗压强度。
其强度等级划分为：
C5.0、7.5、C10、C15、C20、C30、C40和C50等。
施工注意事项
由于轻骨料的松堆密度小和多孔结构吸水的特性，使其配制的混凝土拌和物的性质呈现某些特点，在施工甲必须加以注意才能保证工程质量。
①轻骨料的储存和运输应尽量保持其颗粒混合均匀，避免大小分离。
因为不同粒径的轻骨料其颗粒松散度、吸水率和强度等都不相同，对混凝土的和易性、强度和堆密度都会有影响。
因此，工程实践证明对轻骨料进行预湿处理是比较适宜的，尤其是对于吸水率大于10%的轻骨料或搅拌至浇灌时间间隔较长的场合。
②搅拌轻骨料混凝土时，加水的方式有一次加水和二次加水两种：
若轻骨料吸水速度较快，或采用预湿骨料时，则可将水泥、骨料和全部水一次加入搅拌机内。
如采用干燥骨料，其吸水速度又较慢时，则宜分二次加水，即先将粗轻骨料和1/2或1/3拌和水加入，其目的为了预湿骨料，搅拌后接着将水泥、砂和剩余水加入搅拌机内搅拌。
若掺外加剂，宜在骨料预湿润后加入，否则将易被轻骨料吸收而降低其效果。
③轻骨料混凝土，尤其是全轻骨料混凝土，不宜采用自落式搅拌机搅拌，因为轻骨料混凝土堆密度小，靠自落效果不佳，尤其是搅拌全轻骨料混凝土时，机筒内壁上会粘附相当数量的水泥砂浆，影响轻骨料混凝土配合比的准确性。
因此，宜选用强制式搅拌机为宜，而且总搅拌时间一般不得小于3min，从搅拌机卸出后至浇灌成型的时间，不宜超过45min。
④运输轻骨料混凝土拌和物时，由于组成材料的颗粒堆密度较大，所以应当注意防止拌和物离析。
浇灌时，拌和物竖向自由降落的高度不应大于1.5m。
⑤轻骨料混凝土拌和物的堆密度小，所以上层混凝土施加于下层混凝土上的附加荷载也较小，而且内部的衰减较大，其浇筑的工作量较普通混凝土大。
⑥轻骨料混凝土浇筑后一般采用振动捣实，当采用插入式振捣器时，其作用半径为普通混凝土的1/2，因此插点间距也要缩小1/2。
当遇到轻骨料与砂浆的堆密度相差较大时，在振捣过程中容易使轻骨料上浮而砂浆下沉，产生分层离析现象，因此必须防止振动过度。
⑦轻骨料内部所吸收的水分，随着混凝土表面水分的蒸发，会从骨料向水泥石迁移。
因此，在一般时间内能自动供给水泥水化用水，造成良好的水化反应条件。
⑧在比较温和潮湿的环境中，轻骨料混凝土不需要特殊养护措施，而在热天，必须加强养护，防止表面失水太快，造成混凝土内外湿度相差太大而出现表面网状收缩裂纹。
采取的保湿养护措施如洒水、塑料布覆盖等。
每天洒水4～6次，且不得少于7d。
⑨雨天不宜施工，如必须施工时需采取防雨措施。
2、泡沫混凝土
（1）泡沫混凝土定义：
泡沫混凝
土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种多孔混凝土材料。
（2）泡沫混凝土的特性
①轻质
泡沫混凝土的密度小，密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200kg/m3，近年来，密度为160kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。
②保温隔热性能好
由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。
通常密度等级在300-1200kg/m3范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08-0.3w/（m·K）之间。
采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。
③隔音耐火性能好
泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。
泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
④其它性能
泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，防水能力强，冲击能量吸收性能好，可大量利用工业废渣，价格低廉等优点，泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙，所以具有良好的物理力学性能。
（3）泡沫混凝土的生产工艺
泡沫混凝土的基本原料为水泥、石灰、水、泡沫，在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。
常用的填料及骨料为：
砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料，常用的外加剂与普通混凝土一样，为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。
泡沫混凝土的生产方法有湿砂浆法和干砂浆法两种。
最近，日本采用蛋白质物添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂，采用现场浇注成型的工艺，研制成功现浇泡沫混凝土新工艺。
（4）我国目前泡沫混凝土的应用现状
近年来，我国越来越重视建筑节能工作，随着与建筑节能有关政策的实施，墙体材料改革取得了显著的成就，节能材料倍受欢迎。
泡沫混凝土以其良好的特性，已用于节能墙体材料中，在其它方面也获得了应用。
目前，泡沫混凝土在我国的应用情况如下。
①泡沫混凝土砌块：
泡沫混凝土砌块是泡沫混凝土在墙体材料中应用量最大的一种材料。
在我国南方地区，一般用密度等级为900-1200kg/m3的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙，主要是利用该砌块隔热性能好和轻质高强的特点。
尤以广东省应用最多,在北方，泡沫混凝土砌块主要用作墙体保温层。
②泡沫混凝土轻质墙板：
目前用于建筑物分户和分室隔墙的主要材料是GRC轻质墙板，由于其原料价格较高，影响了其推广应用。
中国建筑材料科学研究院采用GRC隔墙板生产工艺结合固体泡沫剂和泡沫水泥的研究成果，开发出了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板的生产技术，与传统的GRC轻质墙板相比，采用泡沫混凝土生产技术，不但能明显降低产品的成本，而且大大改善了浆体的流动性，使成型更为方便。
③泡沫混凝土补偿地基：
由于建筑物群各部分自重的不同，在施工过程中将产生自由沉降差，在建筑物设计过程中要求在建筑物自重较低的部分其基础须填软材料，作为补偿地基使用。
泡沫混凝土能较好地满足补偿地基材料的要求。
例如，在北京团结湖大厦的部分基础中，现场浇注了厚度为150mm、抗压强度在0.10±0.02Mpa，密度小于200kg/m3泡沫混凝土，取得了良好的效果。
据现场测试，此种低密度泡沫混凝土的强度可很好地控制在设计的范围内，且具有良好的压缩性。
（5）国外泡沫混凝土的新进展
近年来，美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快了工程进度，提高了工程质量。
1用作挡土墙
主要用作港口的岩墙。
泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直载荷，也减少了对岸墙的侧向载荷。
这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体，它并不沿周边对岸墙施加侧向压力，沉降降低了，维修费用随之减少，从而节省很多开支。
也可用来增进路堤边坡的稳定性，用它取代边坡的部分土壤，由于减轻了质量，从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。
2修建运动场和田径跑道
使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆以砾石或人造草皮，作为运动场用。
泡沫混凝土的密度为800-900kg/m3。
此类运动场可进行曲棍球，足球及网球活动。
或者在泡沫混凝土上盖上一层0.05m厚的多孔沥青层及塑料层，则可作田径跑道用。
3作夹芯构件
在预制钢筋混凝土构件时可采用泡沫混凝土作为内芯，使其具有轻质高强隔热的良好性能。
通常采用密度为400-600kg/m3的泡沫混凝土。
4用作复合墙板
用泡沫混凝土制作成各种轻质板材，在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复合墙板，泡沫混凝土的密度通常为600kg/m3左右。
5管线回填
地下废弃的油柜、管线（内装粗油、化学品）、污水管及其它空穴容易导致火灾或塌方，采用泡沫混凝土回填可解决这些后患，费用也少。
泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位，一般为600-1100kg/m3。
6贫混凝土填层
由于使用可弯曲的软管，泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性，因此它经常用于贫混凝土填层。
如对隔热性要求不很高，采用密度为1200kg/m3左右的贫混凝土填层，平均厚度为0.05m；如对隔热性要求很高，则采用密度为500kg/m3的贫混凝土填层，平均厚度为0.1-0.2m。
7屋面边坡
泡沫混凝土用于屋面边坡，具有重量轻、施工速度快、价格低廉等优点。
坡度一般为10mm/m，厚度为0.03-0.2m，采用密度为800-1200kg/m3的泡沫混凝土。
8储罐底脚的支撑
将泡沫混凝土浇在钢储罐（内装粗油、化学品）底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。
同时凸形地基也易于清洁。
泡沫混凝土的使用密度为800-1000kg/m3。
9其它
泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充，隔声楼面填充、隧道衬管回填；以及供电、水管线的隔离等方面。
3、浮石混凝土
（1）定义：
浮石混凝土是以天然浮石作骨料的轻骨料水泥混凝土。
（2）性能特点
浮石混凝土的堆密度约1000—2000kg/m3，抗压强度7.5—30MPa。
由于浮石骨料颗粒表面呈蜂窝状，为保证混凝土的工作性，必须适当增加水泥砂浆用量，即每1m3浮石混凝土的水泥用量偏高。
在浮石资源较丰富的地区，常用作墙体材料、建筑构件，以减轻建筑物自身质量，提高保温隔热性能和降低建筑造价。
（3）参考配合比
浮石混凝土一般选用32.5级普通硅酸盐水泥，其掺量一般不低于252kg/m3。
浮石混凝土每1m3水泥用量见表2-7-17。
表2-7-17水泥用量参考表
混凝土强度等级
C10
C20
C30
水泥用量（kg/m3）
180-220
200-300
300-360
（4）施工要点
在配制中低强度等级的浮石混凝土时，必须掺入15%—30%的磨细掺合料，如粉煤灰、硅藻土、烧粘土等，或掺入0.2%—0.3%的塑化剂，如硫酸纸浆废液，这样既可节约水泥，又能保证改善浮石混凝土的施工和易性。
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