高強(qiáng)混凝土在建筑工程中的應(yīng)用及施工質(zhì)量控制

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

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土施工質(zhì)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(qiáng)混凝土技術(shù)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(qiáng)混凝土只能是干硬性混凝土不能工業(yè)化預(yù)拌生產(chǎn)和泵送施工的根本缺陷，在拌料的工作度和混凝土的強(qiáng)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(dòng)作用的新一代建筑結(jié)構(gòu)材料。
高強(qiáng)混凝土在房屋建筑和一般構(gòu)筑物中的應(yīng)用場合主要有：

1、高層建筑。高層建筑中采用高強(qiáng)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(kuò)大柱同間距，增大建筑使用面積。上下柱子采用不同強(qiáng)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(qiáng)混凝土的早強(qiáng)特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。高強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)荷載中的絕大部分，所以采用高強(qiáng)混凝土空間結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)就變得十分有利，可以顯著降低結(jié)構(gòu)的重量。

二、原材料和配比

與傳統(tǒng)的混凝土相比，高強(qiáng)混凝土在原材料的配比上主要有二點(diǎn)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(shí)程度，改善骨料和硬化水泥漿之間的界面性能，從而達(dá)到高強(qiáng)和耐久。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)要注意以下各點(diǎn)：

1、高強(qiáng)混凝上受壓時(shí)呈高度脆性，延性很差。材料的延性與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性既有聯(lián)系，又不相同，對于高強(qiáng)混凝土構(gòu)件的主要受力部位必須加強(qiáng)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(qiáng)混凝土中鋼筋錨固粘結(jié)應(yīng)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(qiáng)設(shè)置橫向箍筋。

2、高強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度雖然均隨抗壓強(qiáng)度增加而增加，但它們與抗壓強(qiáng)度的比值卻隨強(qiáng)度提高而變得越來越小，所以在處理高強(qiáng)混凝土構(gòu)件的抗剪、沖切和扭轉(zhuǎn)等問題時(shí)必須慎重。高強(qiáng)混凝土破壞時(shí)的斷裂面穿過粗骨料，不象普通強(qiáng)度混凝土那樣沿著骨料界面分開，所以高強(qiáng)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(xiàn)。國外甚至有試驗(yàn)表明當(dāng)混凝土強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算方法用于高強(qiáng)混凝土?xí)r應(yīng)加修正，特別是跨高比甚大或截面很高的情況。

3、高強(qiáng)混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀與普通強(qiáng)度混凝土差別甚大，所以按壓區(qū)混凝土的應(yīng)力分布圖形假定為矩形來計(jì)算極限狀態(tài)下的正截面承載力時(shí)，對于彎壓強(qiáng)度的取值、矩形應(yīng)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(yīng)變的數(shù)值，已再不能沿用現(xiàn)行規(guī)范中的數(shù)據(jù)，否則對于壓區(qū)混凝土高度靠近界限高度時(shí)的偏心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件，就會得出很不安全的結(jié)果。

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

5、高強(qiáng)混凝土彈性模量和抗拉強(qiáng)度受骨料品種的影響很大。相同抗壓強(qiáng)度的高強(qiáng)混凝土由于粗骨料的堅(jiān)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(shè)計(jì)中如需準(zhǔn)確定出彈性模量和抗拉強(qiáng)度的數(shù)值時(shí)，應(yīng)該通過實(shí)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(qiáng)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(dāng)引起的溫度超過70～80℃時(shí)，還會降低混凝土的強(qiáng)度。如結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面或體積較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對水化熱的影響作出估算，并提出相應(yīng)的施工方案和措施。

四、施工和質(zhì)量檢驗(yàn)

高強(qiáng)混凝土的施工必須有嚴(yán)格的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證制度，這是高強(qiáng)混凝土區(qū)別于普通強(qiáng)度混凝土的一個(gè)重要特點(diǎn)。

1、試配

在正式生產(chǎn)施工前，高強(qiáng)混凝土應(yīng)先通過試配，即根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，選定幾種不同的配合比與配料的不同投放順序，通過仔細(xì)的比較來確定最優(yōu)方案，以滿足拌合料坍落度、凝結(jié)時(shí)間、空氣含量，以及混凝土強(qiáng)度及其隨齡期變化等的要求。試配必須嚴(yán)格模擬施工現(xiàn)場的環(huán)境以及實(shí)施程序，所用的原材料應(yīng)是現(xiàn)場實(shí)際使用的，試配時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)與工程施工現(xiàn)場相應(yīng)；試配時(shí)對坍落度的要求應(yīng)考慮到實(shí)際使用的混凝土拌合料在運(yùn)輸和澆注過程中的損失。運(yùn)輸和施工作業(yè)所需的時(shí)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(shí)間越大，越能識別坍落度的損失程度。當(dāng)在試驗(yàn)室條件下進(jìn)行試配時(shí)，要求達(dá)到的混凝土強(qiáng)度應(yīng)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(yàn)室差，在相同配比情況下獲得的混凝土強(qiáng)度往往偏低。

2、質(zhì)量控制與質(zhì)量保證

混凝上的質(zhì)量控制至少包括以下幾方面的內(nèi)容：

施工單位、混凝土供應(yīng)單位和甲方委托的設(shè)計(jì)或試驗(yàn)單位之間的書面協(xié)議，明確技術(shù)要求，規(guī)定各方的職責(zé)；各種原材料質(zhì)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(qiáng)度的系統(tǒng)測定記錄與統(tǒng)計(jì)。
混凝土質(zhì)量控制的具體內(nèi)容應(yīng)該根據(jù)工程對象和具體條件而定，一般應(yīng)實(shí)施以下的措施：
對所有參與操作的人員進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)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(yùn)送預(yù)拌混凝土的司機(jī)，要求有路途運(yùn)送時(shí)間、攪拌輸送車攪動(dòng)轉(zhuǎn)速、以及裝卸車時(shí)間的記錄等；

制訂專職人員到預(yù)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(chǎn)狀態(tài)的宏觀檢查和抽樣測試，對原材料進(jìn)料、儲存、計(jì)量、裝料、攪拌、運(yùn)輸、振搗、養(yǎng)護(hù)的每一環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督；

制定駐現(xiàn)場技術(shù)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(shù)量至少應(yīng)能滿足供早期及28天強(qiáng)度測定所需。

制定應(yīng)急計(jì)劃。這包括備件的準(zhǔn)備，以及當(dāng)供給的混凝土拌合料質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)的處置方案等；

制定控制水灰比的具體措施。高強(qiáng)混凝土的用水量必須嚴(yán)格計(jì)算和控制，骨料的含水量應(yīng)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(shí)砂子的含水量還應(yīng)采用含水量自動(dòng)測試儀連續(xù)測定。

制定控制拌合料溫度的措施和必要時(shí)測定水化熱溫度的具體措施；

確定施工過程所需的時(shí)間，盡可能縮短從攪拌到振搗完畢的時(shí)間過程。
高強(qiáng)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(xì)骨料在投料前不宜過干，其含水量宜采用自動(dòng)檢測井通過自動(dòng)稱量裝置，進(jìn)行用水量修正；攪拌必須均勻，高強(qiáng)混凝土的攪拌要比普通強(qiáng)度混凝土困難，必須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并延長攪拌時(shí)間，約比普遍強(qiáng)度混凝土攪拌時(shí)間長一半；投料順序?qū)?qiáng)度有很大影響，需經(jīng)仔細(xì)探討后確定；對高坍落度的流態(tài)混凝土也需認(rèn)真振搗，時(shí)間可稍短些，對驅(qū)除拌料中的氣泡有作用；及時(shí)養(yǎng)護(hù)，低水灰比的混凝士表面不泌水，容易在凝結(jié)過程或澆注后不久就出現(xiàn)表面干縮裂縫，早期養(yǎng)護(hù)對高強(qiáng)混凝土最為緊要。

五、結(jié)語

現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)是建筑工業(yè)上的一個(gè)重要進(jìn)展。在可預(yù)見的將來，它是最有潛力能被大量用于各類重要結(jié)構(gòu)尤其是基礎(chǔ)設(shè)施工程的新一代結(jié)構(gòu)材料。

應(yīng)用高強(qiáng)混凝土可帶來很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計(jì)高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)必須注意加強(qiáng)構(gòu)件的延性，要改變過去習(xí)慣追求低配筋率的傾向。高強(qiáng)混凝土的施工必須有嚴(yán)格的質(zhì)量控制和保證制度，材料的試配和高效減水劑的使用應(yīng)該在有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。