C60高強(qiáng)混凝土配比設(shè)計(jì)優(yōu)化及質(zhì)量控制措施分析

某住宅小區(qū)配套學(xué)校工程，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框–剪結(jié)構(gòu)。負(fù)1層至地上4層墻、柱等主要承重構(gòu)件設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為C60，坍落度為180～220mm，混凝土澆筑方式為汽車泵送，初步統(tǒng)計(jì)共需C60混凝土約5000m3，混凝土拌和站距施工現(xiàn)場約5km，運(yùn)輸時(shí)間約30min。本工程混凝土技術(shù)要求如下：（1）保坍。由于C60混凝土坍落度損失較大，混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮坍落度損失問題；（2）性能穩(wěn)定性。主要包括強(qiáng)度、工作性能兩個(gè)方面，C60混凝土對材料、環(huán)境及施工工藝較為敏感，必須高度關(guān)注；（3）降粘。為保證C60混凝土工作性能，便于澆筑施工，混凝土出廠坍落度應(yīng)為240mm，其損失速率為10mm/h。對于保坍、降粘這2方面的控制，主要通過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)實(shí)施控制。

選擇性能優(yōu)良的水泥、礦粉、外加劑、水等原材料，合理調(diào)整水膠比、砂率、粉煤灰等級有效提高混凝土強(qiáng)度及性能，并通過強(qiáng)化混凝土生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)混凝土質(zhì)量穩(wěn)定性控制。

2.1原材料

（1）水泥：采用P·O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為28.3%，比表面積為361m2/kg，3d、28d抗折強(qiáng)度依次為6.1MPa、9.6MPa，抗壓強(qiáng)度依次為30.2MPa、51.2MPa，初、終凝時(shí)間分別為181min、267min，通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)檢測其安定性滿足要求。    

（2）礦粉：采用S95礦粉，比表面積433m2/kg，7d、28d活性指數(shù)分別為84%和102%，流動(dòng)度比為100%。

（3）粉煤灰：采用F類Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度為9.8%，用水量比93%，燒失量1.07%。

（4）砂石：選用人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，石粉含量為4.2%，MB值0.75；5~25mm連續(xù)級配碎石，壓碎值為4.5%，含泥量為0.2%。

（5）外加劑：采用AN4000標(biāo)準(zhǔn)聚羧酸系高性能減水劑，其減水率為28%。

（6）水：普通飲用水。

2.2配合比

按照J(rèn)GJ55-2011《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》相關(guān)要求實(shí)施配合比設(shè)計(jì)。經(jīng)混凝土試拌配合比及相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，采用配合比為水泥426kg/m3、粉煤灰53kg/m3、礦粉53kg/m3、砂689kg/m3、石1033kg/m3、外加劑10.60kg/m3、水膠比為0.31、水156kg/m3；最終檢測28d抗壓強(qiáng)度為78.30MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，作為工程實(shí)際應(yīng)用理論配合比。

按照最新實(shí)施的混凝土拌合物性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，對混凝土拌合物實(shí)施檢測；并結(jié)合混凝土力學(xué)性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，對混凝土強(qiáng)度實(shí)施檢測。混凝土試件規(guī)格為100mm×100mm×100mm，通過具體試驗(yàn)得出換算系數(shù)為0.95。

3.1水膠比對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

采用確定的理論配合比，對水膠比為0.33、0.31、0.29這3種條件下的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，先后實(shí)施6次平行檢驗(yàn)，得到3種水膠比條件下混凝土28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，具體檢測結(jié)果為：1）水膠比0.33時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度值為68.70MPa，極差12.20，標(biāo)準(zhǔn)差為3.30；2）水膠比0.31時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度值為79.20MPa，極差11.40，標(biāo)準(zhǔn)差為3.20；3）水膠比0.29時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度值為85.20MPa，極差10.10，標(biāo)準(zhǔn)差為3.10。通過以上檢測結(jié)果能夠看出：特定條件下，降低水膠比，可顯著提升混凝土抗壓強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)承載性能。

3.2砂率對混凝土性能的影響

根據(jù)確定的理論配合比，對砂率分別為37%、40%、43%、45%條件下的混凝土抗壓強(qiáng)度及工作性能進(jìn)行檢測，先后連續(xù)實(shí)施6次平行檢驗(yàn)，得到不同砂率混凝土28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度及工作性能檢測結(jié)果，具體見表1。

由表1可知：特定條件下，砂率越大，混凝土28d抗壓強(qiáng)度越低；最佳砂率為40%，該條件下混凝土坍落度損失小、流動(dòng)性強(qiáng)便于施工。    

3.3粉煤灰級別對混凝土性能的影響

根據(jù)確定的理論配合比，選用Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰進(jìn)行拌和，先后連續(xù)6次進(jìn)行平行檢驗(yàn)，得到兩種粉煤灰級別條件下混凝土28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度及工作性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體見表2。

由表2可知：Ⅰ級粉煤灰拌制的混凝土強(qiáng)度高、流動(dòng)性大、坍落度損失小，便于施工。

4.1生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制

（1）原材料質(zhì)量控制。C60混凝土強(qiáng)度及性能受材料及外界因素影響較大，混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，確保滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，防止混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。原材料進(jìn)場時(shí)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

1）水泥主要檢查溫度、比表面積。

2）粉煤灰主要檢測細(xì)度、色澤、燒失量等指標(biāo)。

3）礦粉主要檢測比表面積、色澤、溫度。

4）外加劑主要檢測減水率、含氣量及坍落度等指標(biāo)。

5）砂主要檢測級配、純度、細(xì)度模數(shù)等。

6）碎石主要檢測級配、含泥量、壓碎值等指標(biāo)，以確保所有指標(biāo)符合要求。對于C60混凝土原材料應(yīng)單獨(dú)存放、專料專用。    

（2）配合比控制。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)混凝土配合比料單對生產(chǎn)配合比實(shí)施校核。

（3）開盤鑒定?；炷涟柚魄霸囼?yàn)檢測人員應(yīng)對砂石含水量進(jìn)行測定，技術(shù)人員應(yīng)對生產(chǎn)配合比實(shí)施優(yōu)化，確定施工配合比，并科學(xué)控制水膠比。

（4）拌和質(zhì)量控制。嚴(yán)格控制拌和時(shí)間、溫度等各項(xiàng)指標(biāo)，確保滿足規(guī)范要求，且應(yīng)保證拌和站運(yùn)行狀態(tài)良好。

（5）出廠檢測?；炷脸鰪S時(shí)，應(yīng)逐車檢測坍落度等指標(biāo)，確保性能良好。

（6）現(xiàn)場檢測?；炷辽a(chǎn)廠家應(yīng)安排專業(yè)技術(shù)人員跟車進(jìn)行檢查，各車應(yīng)配備不少于20kg相同類型的減水劑，方便進(jìn)行坍落度調(diào)整；混凝土放料前，應(yīng)快速旋轉(zhuǎn)罐體60s，確?；炷辆鶆蛐?。

4.2混凝土澆筑過程的質(zhì)量控制

（1）混凝土澆筑前，應(yīng)對鋼筋、模板實(shí)施全面檢查，確保達(dá)到混凝土澆筑條件，保證混凝土澆筑質(zhì)量。

1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對鋼筋、預(yù)埋件實(shí)施檢測，確保位置、數(shù)量、型號、間距等相關(guān)指標(biāo)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2）模板工程檢查主要針對模板位置、拼縫、垂直度、平整度、穩(wěn)定性等進(jìn)行檢查，確保滿足施工規(guī)范要求。

（2）混凝土澆筑前應(yīng)提前24h與混凝土拌和站溝通，提報(bào)混凝土澆筑計(jì)劃及方量，并進(jìn)行書面技術(shù)交底，明確混凝土澆筑施工要點(diǎn)，嚴(yán)禁私自加水，確?；炷撂涠葷M足要求。    

（3）混凝土澆筑應(yīng)均勻、連續(xù)進(jìn)行，中途停頓時(shí)間不能過長。若必須停止時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置施工縫。混凝土澆筑過程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行振搗，并采用托板進(jìn)行收面抹壓，防止產(chǎn)生干縮變形；同時(shí)外檢人員應(yīng)加強(qiáng)與拌和站聯(lián)系，確保混凝土供應(yīng)及時(shí)，確保不斷車、不壓車等現(xiàn)象，避免混凝土等待時(shí)間過長形成冷縫。

（4）混凝土振搗采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗作業(yè)，振搗密實(shí)度高、速度快、效果好。而針對密封性較高的門窗周邊振搗，應(yīng)采用人工敲擊、插搗等方式進(jìn)行振搗，以有效避免造成破壞。

（5）實(shí)行質(zhì)量驗(yàn)收及樣板先行制度。為有效提升混凝土施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工序驗(yàn)收及樣板先行制度，嚴(yán)格控制各道施工工序，強(qiáng)化施工過程質(zhì)量控制，堅(jiān)決做到完成一項(xiàng)驗(yàn)收一項(xiàng)，針對施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的工序堅(jiān)決予以返工處理，以保證施工質(zhì)量。

（6）混凝土澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土溫度，防止內(nèi)外溫差過大，造成混凝土開裂，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載性能?；炷翝仓瓿珊蠹皶r(shí)采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，防止水分散失過快，并起到保溫作用，防止混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。混凝土澆筑完成后，若產(chǎn)生裂縫應(yīng)根據(jù)裂縫程度科學(xué)采取修復(fù)措施。

（7）坍落度是評價(jià)混凝土質(zhì)量和性能的重要指標(biāo)，直接決定混凝土工作性能，因此施工中應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保坍落度滿足要求；同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格混凝土運(yùn)輸過程中，為防止混凝土坍落度損失過大，應(yīng)保持混凝土運(yùn)輸車罐體始終處于滾動(dòng)狀態(tài)，防止混凝土產(chǎn)生離析；混凝土運(yùn)至現(xiàn)場后，泵送前應(yīng)快速旋轉(zhuǎn)罐體，確?；炷翑嚢杈鶆蚝笤龠M(jìn)行卸料，若現(xiàn)場檢測坍落度不達(dá)標(biāo)，應(yīng)加入適量減水劑，攪拌均勻后再進(jìn)行卸料，禁止私自加水。    

（8）混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抹壓收面，以有效提高混凝土抗裂能力，防止產(chǎn)生裂縫。同時(shí)混凝土收面時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制表面平整度，全面提升工程建設(shè)質(zhì)量。

4.3混凝土澆筑后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

C60高強(qiáng)混凝土由于水泥用量較大，內(nèi)部水化反應(yīng)強(qiáng)烈，溫度上升較快，導(dǎo)致水分大量散失，為有效控制混凝土內(nèi)外溫差，避免混凝土開裂，混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)墻、柱混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可進(jìn)行模板拆除作業(yè)，拆模后及時(shí)采用毛氈、棉被進(jìn)行覆蓋，并進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，確保棉被始終處于濕潤狀態(tài)；頂板澆筑完成后及時(shí)采用滿鋪塑料薄膜、毛氈方式進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為14d，以達(dá)到最佳養(yǎng)護(hù)效果。

綜上所述，混凝土質(zhì)量是保證建筑工程施工質(zhì)量的根本，優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，能有效提升建筑工程整體施工質(zhì)量，以延長使用年限。結(jié)合某小區(qū)配套學(xué)校項(xiàng)目施工實(shí)踐，對C60高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化及質(zhì)量控制展開綜合分析，具體結(jié)論如下。

（1）利用試拌確定的混凝土配合比進(jìn)行混凝土生產(chǎn)、施工，通過試驗(yàn)檢測證明，混凝土拌合物相關(guān)性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求。混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后，外觀質(zhì)量、色澤滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。    

混凝土試件標(biāo)養(yǎng)28d后其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的128%~142%，同養(yǎng)28d后強(qiáng)度均超過71.1MPa，建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）特定條件下，降低水膠比，可顯著提升混凝土抗壓強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)承載性能。

（3）特定條件下，砂率越大，混凝土28d抗壓強(qiáng)度越低；最佳砂率為40%，該條件下混凝土坍落度損失小，流動(dòng)性好，便于施工。

（4）Ⅰ級粉煤灰拌制的混凝土強(qiáng)度較高，流動(dòng)性大，坍落度損失小，施工更方便。

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