15-高性能混凝土的生产、施工及质量控制

1/36高性能混凝土的生产、施工及质量控制武汉理工大学本科课程2/36主要内容高性能混凝土的施工工艺高性能混凝土的质量控制高性能混凝土的验收及相关标准和规范3/36高性能混凝土施工工艺1.1高性能混凝土试配高性能混凝土受原材料和现场条件的影响比普通混凝土要大，生产计划中往往需要大量的试配工作。混凝土配制强度按现行《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定计算：σ645.1,,kfcuofcu试配不必沿用普通混凝土必须“在强度-灰水比公式计算出的水灰比上下各变动0.05，用三组水灰比进行试配…..”的程式要求。具体方法应有工作人员确定。4/36•高性能混凝土配料中组分多、水胶比低，外加剂掺量小，为保证搅拌质量，必须用强制式搅拌机搅拌。最好使用和现场搅拌机类型相同的搅拌机。我国目前使用的大多数强制式搅拌机有立轴的和卧轴的两类，卧轴的可比立轴的搅拌得更加均匀。•高性能混凝土后期强度发展率较大，试配时的强度试验试块最好按1d、7d、28d、56d（或90d）制作。非免振捣的混凝土工作性可用坍落度和坍落流动度来评价。•现场材料有变化时必须重新试配。高性能混凝土施工工艺5/361.2原材料的管理•施工部门要对原材料专人采购，专人管理，固定堆放，材料要做好标注。•严格执行现行砂石标准，如果不下雨，砂石含水率应每班检测两次。•砂石含水量应当由表面含水率来计算，即不包括饱和面干的那部分含水率。•集料的堆放场地应当有夯实或抹灰的地面，以免增加集料的含水率或惰性粉细料。•距底部300mm以下的集料不得使用，这样可以减少集料含湿量的变动，又可避免带出泥土。高性能混凝土施工工艺6/361.3搅拌和运输高性能混凝土的搅拌需使用强制式搅拌机.使用良好性能的搅拌机，可得到离差较小的拌和物。高性能混凝土施工前必须标定和校核量水系统，并扣除集料将代入的游离水，严格控制加水量。各种固体原材料一律经过称量，不要用手推车估计体积。为提高高效减水剂的效率并减小坍落度损失，国外大都采用高效减水剂后掺法。高效减水剂是与水泥反应的，最后加入石子可使水泥和高效减水剂充分混匀，有利于发挥高效减水剂的利用率。高性能混凝土施工工艺7/36理想喂料顺序中国土木工程学会高性能混凝土施工工艺8/36施工部门常常希望尽可能地缩短混凝土的搅拌时间，所以许多现场采用下面的搅拌流程：最不可取的方法是将所有原材料一起倒入喂料斗内，然后一起倒入搅拌机，并把高效减水剂溶在拌合水中一起加入。不理想的喂料和搅拌流程会影响拌合物的质量，加速坍落度的损失。为了保证质量，就需要在配置时提高性能指标，多用胶凝材料或外加剂，这势必会造成试配的困难或者不经济。高性能混凝土施工工艺9/36抗压强度变异系数与搅拌时间的关系搅拌时间小于75s时，混凝土的强度值会产生很大的变异性，其变异随搅拌时间的增加而减小；超过75s后。在延长搅拌时间对混凝土强度的变异影响就不明显了。w/c=0.5高性能混凝土施工工艺10/36搅拌时间对混凝土强度的影响平均抗压强度随搅拌时间的增加而提高，经验证明搅拌时间不能少于3min。搅拌时间从投入固体原材料后搅拌机开动时算起。w/c为0.5高性能混凝土施工工艺11/361.4浇筑与振捣•用吊斗浇筑板、梁时，要注意卸料点不要太集中；梁、板、柱节点处钢筋复杂，应从四个方向浇筑。•浇筑柱、墙时，要控制浇筑高度，并接串筒•有窗洞的墙宜先浇筑•施工部门在购买预拌混凝土或委托试验室试配时，不仅要提出混凝土强度等级的要求，同时对集料最大粒径的提出要求，以免浇筑时混凝土堵塞。•造成泵管堵塞的主要原因是混凝土离析，因此要求高性能混凝土具有良好的粘聚性。高性能混凝土施工工艺12/36美国混凝土协会认为，在下列温度和湿度下，混凝土有出现塑性开裂的危险：41℃，相对湿度小于90%35℃，相对湿度小于70%24℃，相对湿度小于30%冬季施工使用防冻剂会使混凝土的强度降低，因此常用的防冻剂中含有一定的减水剂，以便降低水灰比，补偿混凝土强度损失。高性能混凝土施工工艺13/361.5拆模与养护高性能混凝土因水胶比低，早期强度并不比同强度普通泥凝土的低。掺入大量细掺料的高性能混凝土需要尽早保水养护。除流动性很大的自密实混凝土外，拆模时间不能迟于24h。高性能混凝土的养护至关重要，一般用塑料薄膜、草帘、麻袋或混凝土养护专用表面覆盖物。在空气中养护的大量掺粉煤灰混凝土强度损失与粉煤灰的掺量成正比，并近似地与粉煤灰掺量相等。高性能混凝土施工工艺14/36主要内容高性能混凝土的施工工艺高性能混凝土的质量控制高性能混凝土的验收及相关标准和规范15/36高性能混凝土的质量控制2.1混凝土控制目标和内容混凝土控制的最终目标是得到质量均匀的、体积稳定的、耐久的、满足设计强度而且经济的混凝土。对于高性能混凝土拌合物，要求：流动性——坍落度在170mm以上，坍落流动度在430mm以上（不振捣：240mm-270mm，550-700mm）体积稳定性——不离析、不秘水，有稳定的表观密度温度应力——浇筑的混凝土内外温差不高于25℃，浇筑时拌合物温度夏季不高于35℃，冬季不低于12℃.16/36为达到设计目标，可从三个方面进行质量控制，即质量合格的原材料、合理的配合比、先进严格的施工技术与管理。高性能混凝土的质量控制17/36混凝土质量控制包括三个阶段,其内容为：原材料的选择和检测水泥：强度、体积安定性、碱含量砂：级配、清洁度、粗糙程度石：级配、清洁度、粒径、粒形细掺料：需水量、含碳量、细度、胶砂强度比外加剂：减水率、与水泥的相容性、碱含量试配控制配合比选择流变性检测流动性抗堵塞性充填性强度检测、抗渗性和抗冻性检测控制因素坍落流动度强度抗渗性工艺确定——加料顺序、搅拌时间18/36生产控制原材料管理计量控制流变性控制强度控制温度控制控制因素砂石含水量坍落度表观密度强度温度验收控制——强度高性能混凝土的质量控制19/362.2混凝土质量控制技术混凝土质量变异分三种：随机性变异、孤立变异、质量均值变异。质量的离散程度用标准差与平均值的比值来评价，该比值叫做变异系数Cv（离差系数）xσCv高性能混凝土的质量控制20/36质量控制应满足的两个要求：（1）尽可能快的反映出混凝土质量平均值的变化（2）尽可能早的查明混凝土质量变化的原因，并采取相应的对策和调整。高性能混凝土的质量控制21/36用于混凝土的质量控制图通常有两类：计量型的Shewhart控制图累积差控制图（Cusum)高性能混凝土的质量控制22/36削弱偶然性变化造成的影响，从而更有利分析强度均值变化情况。高性能混凝土的质量控制23/36判断混凝土强度试验过程稳定性好坏的方法。高性能混凝土的质量控制24/3625/36累积差控制图优点：•（1）于同样多的样本点，累积差控制图更能直观的表明质量发生的任何变化。•（2）累积差控制图更能有效的利用数据，因此能降低混凝土质量的控制费用。•（3）累积差控制图更能清楚地说明生产过程中质量均值变化的位置和幅度。高性能混凝土的质量控制26/36将混凝土的坍落度、密度、温度以及实际和预测的强度（7d、28d）累积差控制图绘制在一起，更有利于找到混凝土强度的变化点及确定相应的矫正措施。这图称为多变量累积差控制图。高性能混凝土的质量控制27/36主要内容高性能混凝土的施工工艺高性能混凝土的质量控制高性能混凝土的验收及相关标准和规范28/36高性能混凝土的验收及相关标准和规范3.1养护温度有限的水分和高水化温升可显著影响水化的过程，从而影响现场强度和其他工程性质的发展。不掺硅灰的高强混凝土P80在不同养护条件下强度的发展掺硅灰的高强混凝土SF100在不同养护条件下强度的发展29/36对于低水胶比的高性能混凝土，由（a）和（b）进行对比可见在相同总胶凝材料用量下，纯水泥的混凝土在养护温度为40℃时，强度在后期极少发展，85℃时，强度则随龄期的增长而倒缩；而掺粉煤灰30%的混凝土在养护温度为40℃时，强度发展与20℃时相差不大，强度值却提高很多，85℃时与40℃时相差不大。混凝土浇筑后的温升无疑会会使构件的温度高于40℃，可见高性能混凝土的养护温度为40℃左右时能反映实际构件中的情况。30/363.2关于矿物细掺料的使用•因矿渣的细度影响混凝土的收缩和温升，并影响生产成本，故对磨细矿渣的细度规定不易过细，一般以4000-5000cm2/g为宜。•粉煤灰中游离氧化钙的含量不能超过1%。高性能混凝土的验收及相关标准和规范31/363.3关于砂石•高性能混凝土中石子的针状、片状颗粒含量应小于7%，要求混凝土自密实时应小于5%，以免影响拌合物的抗堵塞性能。•高性能混凝土中胶凝材料用量较大，拌合物中有保持足够粘度的细粉料，故希望使用粗砂，砂中粉细料应尽量减少。对砂子不仅有细度模量的要求，而且在级配上要求0.63mm筛的累计筛余大于70%。0.315mm筛的筛余大于等于85%。0.16mm筛的累计筛余大于95%。•石子的最大粒径为20mm，自密实混凝土在不振捣时，石子最大粒径不应大于钢筋最小净距的1/2.高性能混凝土的验收及相关标准和规范32/363.4高性能混凝土收缩测定办法高性能混凝土的水养护时间一般要求至少7d，高性能混凝土中一般要掺入一定量的膨胀剂来补偿混凝土的收缩，如果养护不足，将会产生更大的收缩。高性能混凝土收缩的测定方法应当是，试件拆模后测定初长，然后在标准养护室养护至1d、3d、7d，测定其长度变化，取出并置于温度为（20±2）℃和相对湿度为（55±5）%的干空气中，测定其1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d、180d的长度变化，并计算出最后收缩值与移置干空气中前的最大膨胀值之差（即膨胀落差）。这样的测定，可以判断膨胀量是否过大或补偿收缩的效果。高性能混凝土的验收及相关标准和规范33/363.5关于验收•除道路及其他特殊工程外，混凝土验收基本上是按抗压强度进行的。•混凝土强度应分批进行合格评定，同一验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同及生产工艺和配合比基本相同的混凝土组成。同一验收批的混凝土强度，应以同批内全部标准试件的强度代表值来评定。•对于基础、高层建筑底层柱子等结构，应根据其承受全部设计荷载的时间建议按60d甚至90d的强度验收。高性能混凝土的验收及相关标准和规范34/363.6关于钻芯取样评定结构混凝土强度的问题•混凝土验收规范规定，当对混凝土强度有疑问时，可通过钻心取样进行仲裁。•普通强度等级混凝土芯样（φ100mm×100mm圆柱体的芯样）强度和标准养护试件（150mm×150mm×150mm立方体的标准试件）强度的比值，我国采用0.86。•芯样强度和标准养护试件强度的差异是由于钻芯过程混凝土受到扰动、芯样直径与粗集料最大尺寸的比例以及钻取的位置与方向不同引起的。高性能混凝土的验收及相关标准和规范35/36该实验结果中芯样强度与标准养护试件强度7d时比值高的原因是柱中混凝土温度高于标准养护温度之故。高性能混凝土的验收及相关标准和规范36/36