邵宗文

（云南省公路工程監(jiān)理咨詢有限公司 云南 昆明 650000）

0 引言

近年來，全國基礎設施建設迎來了快速發(fā)展時期，高速公路工程數(shù)量不斷增多，規(guī)模也不斷擴大。在高速公路建設工程中，材料是影響公路工程的一個重要因素，當前社會各界對公路工程質量要求更高，所以必須通過優(yōu)化、嚴選材料來實現(xiàn)工程質量目標，確保群眾出行安全。

高性能混凝土是指以工程設計、施工及使用對混凝土性能特定要求為總目標，選優(yōu)質常規(guī)原材料，合理摻加外加劑和礦物摻合料，采用較低水膠比并優(yōu)化配合比，通過預拌和嚴格的技術措施，制成具有優(yōu)異的工作性能、力學性能、耐久性能和長期性能的混凝土。

研究與實踐證明[1]，保持高性能混凝土優(yōu)良品質的關鍵就是不斷規(guī)范與優(yōu)化高性能混凝土制備工藝，做好高性能混凝土的使用與儲存管理。下文結合實際，對高速公路高性能混凝土的質量控制措施做具體分析。

1 高性能混凝土原材料選用與檢驗

1.1 水泥

選擇配制高性能混凝土的水泥原料時，按照國家現(xiàn)行標準《通用硅酸鹽水泥》GB175的規(guī)定進行，保證水泥的強度等級、特性等符合要求。選擇水泥時，嚴格按照高性能混凝土的耐久性、長期性及強度要求進行。按照規(guī)定，若混凝土中采用堿活性骨料，則宜選用含堿量不大于0.6%的低堿水泥[2]。在高速公路工程中，火山灰質硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥不是十分適用，符合標準的普通硅酸鹽水泥比較適合高速公路工程。所謂符合標準，即是標準稠度用水量低、比表面積不大于350 m2/kg、品質穩(wěn)定的42.5級硅酸鹽水泥。另外，為保證公路工程質量，水泥中的氯離子含量應≤0.03%，堿含量≤0.06%，游離氧化鈣含量≤1.5%，熟料中的C3A含量≤8.0%[3]。

1.2 礦物摻合料

礦物摻合料也是組成高性能混凝土的一項重要原料，該類摻合料多選擇硅灰、天然火山灰以及?；姞t磷渣粉、磨細礦渣粉、粉煤灰等。施工時若以粉煤灰作為摻合料，粉煤灰各項技術指標應符合以下規(guī)定：C50以下混凝土，粉煤灰的含水率（%）≤1.0，需水比（%）≤105，燒失量（%）≤8.0，SO3含量≤3.0%，CaO含量≤10.0%。C50及以上混凝土燒失量≤5.0，其他技術指標與上述一致。選用礦物摻合料時，還應采用實際原材料經(jīng)混凝土試配驗證，其工作性能、力學性能和耐久性能滿足設計和施工要求，并符合現(xiàn)行國家和行業(yè)相關標準時，才能投入使用[4]。

施工時，先對混凝土中水泥的種類及摻量等進行了解，然后再對工程結構特點、所處環(huán)境特征等進行調查分析，在此基礎上多次試驗，不斷優(yōu)化調整，確保最終確定的礦物摻合量最為科學合理。另外，在選擇礦物摻合料的種類及確定礦物摻合料產(chǎn)量時，需遵循以下原則：若施工時外部溫度較高，混凝土澆筑溫度較高，混凝土水脹比較小，且混凝土強度驗收期較長，就應適當增加礦物摻合料摻量。當混凝土構件最小截面尺寸小于150 mm時，坍落度與礦物摻和量選擇最小。若混凝土工程是在低溫條件下進行或混凝土構件早起強度要求較高，摻加礦物摻合料時也將摻量控制為最小[5]。

1.3 外加劑

應用于高性能混凝土中的外加劑需有較小的坍落度損失、較高的減水率，減水劑的性能應合格過關，減水劑與水泥等原料有較好的相容性能，有助于優(yōu)化混凝土的質量，提高混凝土的耐久性。如果是在混凝土中添加外氣型外加劑或引起劑，那么產(chǎn)品的氣泡穩(wěn)定性必須達標。外加劑性能指標需同時符合當?shù)亟煌ㄐ袠I(yè)有關規(guī)定與國家現(xiàn)行標準《混凝土外加劑》GB8076有關規(guī)定[6]。應用于高速公路工程的外加劑性能指標還需滿足以下標準：壓力泌水率指標≤90%，氯離子含量≤0.02%，硫酸鈉含量≤5.0%，堿含量≤10.0%。此外，應用于工程的外加劑必須由專業(yè)檢測機構進行檢測，使用前檢查檢測合格證明，對未經(jīng)檢測或缺少合格證明的外加劑不予使用。水泥、礦物摻合料及外加劑等原料的批次、進場等需符合規(guī)定，當批次發(fā)生變化時，需重新試驗原料之間的相容性以及外加劑的減水率與實際密度。

1.4 細骨料

按照規(guī)定，應用于高速公路工程的高性能混凝土必須要有穩(wěn)定性能與優(yōu)良品質，所以構成高性能混凝土的細骨料這一原料在性能質量上也要達標。

按照規(guī)定，所用細骨料需具備級配良好、小空隙、低吸水率、質地均勻堅固等特點，所用細骨料最好是細度模數(shù)為2.6～3.2的潔凈中粗天然河砂或機制砂，禁止使用山砂。所用細骨料各項技術指標應達到以下標準：含泥量、泥塊含量、云母含量、輕物質含量、氯離子含量分別≤0.5%、0.5%、0.5%、0.02%，有機物含量要達到合格標準，硫化物及硫酸鹽含量（按SO3質量計，%）≤0.5。應用于工程中的細骨料要經(jīng)過堿骨料反應試驗，試驗后，由砂配制的試件無膠體外溢、裂縫、酥裂等現(xiàn)象，在規(guī)定試驗齡期的膨脹率應小于0.1%[7]。

細骨料進場時，應對細骨料做嚴格驗收，驗收時將同規(guī)格、同產(chǎn)地且連續(xù)進場的骨料做一批驗收（每批驗收不超過600 t或400 m3）。如果進場材料性能質量比較穩(wěn)定，連續(xù)進場量較大，就可以在重量達到1 000 t時統(tǒng)一進行一次驗收。驗收項目包括外觀、篩分、含泥量、有機物含量、細度模數(shù)、機制砂石粉含量、泥塊含量等幾項，有時還應詳細檢查細骨料的堿活性、氯離子與有害物質含量及骨料的堅固性等，確保細骨料性能質量完全達標。

1.5 粗骨料

制備高性能混凝土的粗骨料同樣要有良好的級配與粒形，要質地均勻堅硬，線膨脹系數(shù)小。潔凈的卵石與碎石一般符合以上規(guī)定，由砂巖加工成的碎石不具備以上品質。應用于高速公路工程的粗骨料技術指標要滿足以下標準：在混凝土強度等級＜C30的情況下，碎石壓碎指標＜30%；若混凝土強度等級為C30～C45，或≥C50，粗骨料的碎石壓碎指標要小于23%[8]。

2 原料儲存與管理

原料的儲存條件、管理措施都會影響原料品質，因此在原料驗收進場后必須將原料規(guī)范化管理。按照規(guī)定，混凝土所用原材料進場時，供貨方應按規(guī)定批次向需方提供質量證明文件，包括原料的合格證、出廠檢驗報告、型式檢驗報告等。原料進場環(huán)節(jié)，依舊要按規(guī)定對原材料進行檢查復驗，確保原材料不存在質量問題，進而將高性能混凝土出現(xiàn)質量問題的概率降到最低。檢驗時采取隨機抽樣的方法。檢驗合格后允許材料入場，入場材料按照材料的種類、用途等分類存放，存放地點應固定，材料要標明品種、名稱、進場日期、生產(chǎn)廠家及進場日期等重要信息。為防止原材料受污染，將堆放原材料的場地進行硬化處理，設置防雨與遮陽措施，避免材料發(fā)生質變。

骨料堆放地點必須保持獨立，細骨料與粗骨料堆放場地之間要設置分界標識，防止出現(xiàn)材料混用的情況。骨料堆放場地還需有相應的排水與清洗設施，方便工作人員及時清洗材料中的雜質，保證材料質量。對進入場地的粗骨料，應當按照配合比要求分級進行堆放與儲存。礦物摻合料及水泥等原料嚴禁露天存放，應使用散料倉分別存儲標識并上鎖。材料存放期間做好防潮工作。當水泥出廠時間超過3個月時，要再次檢查試驗，確保水泥性能指標達標。水泥存放期間注意觀察，及時發(fā)現(xiàn)結塊水泥并進行處理，防止將結塊水泥應用于工程。另外，需注意的是，水泥進場要測溫，水泥用于生產(chǎn)時的溫度不宜超過60 ℃。

工程中所用的液態(tài)外加劑，準備專門的密閉容器進行存儲，同時做好防凍與防曬工作。如果密閉容器內的液態(tài)外加劑出現(xiàn)了沉淀現(xiàn)象，應在使用之前先檢查，確保質量未出現(xiàn)變化后再使用。

3 優(yōu)化混凝土配合比設計

3.1 把握混凝土配合比設計要求

在計算與確定混凝土配合比時，應明確：混凝土配合比需滿足混凝土配制強度及其他力學性能、工作性能、長期性能和耐久性能的設計要求。混凝土配合比應根據(jù)工程施工工藝、施工環(huán)境以及混凝土構件結構特點等進行設計，混凝土配合比要經(jīng)過計算、試配與調整等多個步驟才能選定。工程中，如果是采用機制砂配制混凝土，在確定混凝土的配合比時，就應以混凝土結構的技術要求及原材料性能為依據(jù)進行計算，在科學計算的基礎上再進行試驗室試配與調整等工作，確保最終的配合比科學合理。

3.2 遵循配合比設計原則

設計混凝土配合比時，工作人員需按照低水泥用量、低用水量、水膠比適宜、最大骨料堆積密度、高性能減水劑與活性摻合料雙摻的原則進行。

3.3 確定混凝土配制強度

設計混凝土配合比時，不但要掌握混凝土強度要求，還要根據(jù)施工人員的技術水平對混凝土強度的波動離散性來選擇合適的試配強度。按照有關規(guī)定，高速公路工程中使用的混凝土，其試配強度標準差應達到以下標準：當混凝土強度等級小于或等于C20時，計算配制強度用的標準差應取不小于4.0 MPa；當混凝土強度等級為C25～C45時，計算配制強度用的標準差應取不小于5.0 MPa；當混凝土強度等級為C50～C55時，計算配制強度用的標準差應取不小于6.0 MPa。強度等級低于C50的混凝土單方用水量不應大于175 kg/m3，強度等級不低于C50用于橋梁結構的混凝土用水量不應大于170 kg/m3。

混凝土水膠比與膠凝材料用量根據(jù)結構部位、混凝土強度等級等的不同有所不同。如隧道襯砌、承臺、墩柱及蓋梁等結構，當混凝土強度等級為C30時，混凝土最大水膠比是0.55，最大水泥用量是320 kg/m3，最小膠凝用量與最大膠凝材料用量分別為280 kg/m3與400 kg/m3。混凝土強度等級為C40的承臺，橋面板及墩柱、蓋梁等結構，最大水膠比是0.45，最大水泥用量為360 kg/m3，最小膠凝材料用量320 kg/m3，最大膠凝材料用量450 kg/m3?；炷翉姸鹊燃壥荂50的塔、預制梁，最大水膠比0.36，最大水泥用量為400（390）kg/m3，最小膠凝材料用量360（350）/m3，最大膠凝材料用量500 kg/m3?；炷翉姸鹊燃塁55的現(xiàn)澆梁，最大水膠比是0.32，最大水泥用量為400（430）kg/m3，最小膠凝材料用量 380（370）kg/m3，最大膠凝材料用量500 kg/m3。在確定以上指標時應明確，混凝土的膠凝材料用量與水膠比主要與環(huán)境因素有關，即只考慮I類環(huán)境因素，即溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無侵蝕的水或土接觸的環(huán)境。另外，當混凝土結構是在冬季氣溫較低情況下施工時，應適當增加水泥用量，以提高混凝土強度。若施工工藝為非泵送工藝，可適當降低混凝土的膠凝材料用量。

4 規(guī)范計量與攪拌工藝

4.1 高性能混凝土計量

計量混凝土原材料時，使用精度達標的電子計量設備，保證計量精度。選用計量設備時，按照國家現(xiàn)行標準《混凝土攪拌站（樓）》GB/T10171中規(guī)定選擇，并將計量設備交由專業(yè)機構進行檢定，定期校驗，確保設備精度達標[9]。計量與測定時，重點測定粗細骨料的含水率，為材料配合比的確定提供參考。

4.2 高性能混凝土攪拌

攪拌時采用專用設備，并保證設備運轉正常。攪拌過程中對水膠比加以觀測與控制，禁止在攪拌的中途隨意加水?；炷翑嚢钑r長都應有嚴格的設定，混凝土拌合物應顏色一致，質地均勻，不存有結塊、泌水及離析等不正?，F(xiàn)象。如果混凝土出現(xiàn)以上問題，不能將其用于工程。

預拌混凝土攪拌時間應符合以下規(guī)定：如果混凝土是由攪拌運輸車運送到施工地，那么應按照《混凝土質量控制標準》GB/T50164中相關規(guī)定確定混凝土最短攪拌時間，攪拌時間自材料全部加入后開始加水時間算起一般少于60 s，冬季氣溫較低時可適當延長，一般不少于90 s[10]。需注意的是，混凝土在攪拌機中的攪拌時間應滿足設備說明書的要求，當混凝土中摻有膨脹劑、粉狀外加劑等，機器的攪拌時間可適當延長。冬季低溫條件下攪拌混凝土時，先使用熱水將拌合溫度提高，或是通過加熱骨料將拌合溫度提高，以此保證最終的、整體的混凝土性能。使用熱水與骨料加熱法時，需合理控制溫度，嚴禁出現(xiàn)溫度過高的情況。一般情況下，如果只加熱拌合用水而不加熱骨料，那么拌合用水溫度可到60 ℃以上。攪拌過程中，不能將熱水與水泥直接混合，應按照先骨料、后熱水的順序依次混合原料后再進行攪拌。若在夏季高溫條件下施工，對混合料需進行防暴曬處理，使用遮陽布等防止骨料直接受到太陽暴曬。溫度過高時還應進行噴淋處理，攪拌過程中可采用摻加冰屑的方式降低拌合物溫度。

混凝土攪拌完畢后，及時進行檢測，主要檢測混凝土拌合物的坍落度、含氣量及工作性能等?；炷涟韬衔锾涠燃捌鋼p失的檢測方法是：在混凝土攪拌地點與澆筑地點分別取樣檢測，每一工作班或每一個單元結構物不應少于兩次，評定時以澆筑地點的測值為準。

5 結語

綜上所述，作為高速公路工程中的主要施工材料，高性能混凝土的性能質量直接影響工程安全，影響公路工程的耐久性與穩(wěn)定性。因此，在公路施工中，要重視材料管理，有關單位與人員需從原料選擇、原料存放管理及配合比設計、混凝土拌合就、混凝土性能檢測等各環(huán)節(jié)入手，全面控制高性能混凝土質量，保障材料質量安全。