河源市公路工程质量监测站 广东河源 517000
摘要：高强混凝土具有强度高、耐久性优异等特点，广泛应用于桥梁工程中，已成为混凝土的一个重要发展方向。为保证高强混凝土在土木工程中更好地应用，本文从原材料的基本要求、配合比设计与质量控制等方面，阐述了高强混凝土配制、性能及施工过程质量控制。
关键词：高强度混凝土；原材料质量；配合比；施工
肇庆大桥扩建工程桥地处肇庆市区与高要区之间，横跨西江，连接肇庆市区与广肇高速，桥梁全长2584.041m，起止桩号K1+317.448～K3+901.489，主桥为86+136*4+158+88m连续箱梁。引桥下部结构采用桩接柱的形式，主桥基础采用承台加桩基础，桩基础设计为钻孔灌注桩。箱梁采用C60混凝土。单箱双室直腹板结构是单箱双室直腹板选择的结构，宽度为顶板宽19.25m，箱底宽12m，两侧翼缘悬臂长3.625m。
1、原材料质量控制：
1.1、水泥
52.5R的硅酸盐水泥是C60混凝土配置的主要材料，在配置期间需要注意一个问题，就是水泥石强度、水泥石与集料胶结强度会受到水泥强度等级高、水泥浆用量的影响，且水泥浆用量较少就会造成胶结强度的下降。混凝土坍落度会在水泥强度等级的提升下，影响其稳定性。由于C60混凝土的水灰比不高，所以在水泥的使用上需要保证流动性。
1.2、粗集料
对于配制C60混凝土，粗集料最好以花岗岩、蛇绿岩等高强度岩石作为骨料最大粒径不应大于25㎜，针片状不宜大于5%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%，压碎值小于18%（同时检测母材抗压强度），在施工前对所用的粗集料进行碱活性检验，水泥中的碱与活性集料中的碱会发生反应，从而出现膨胀，在判断是否有危险时，需要以行业标准JGJ52-2017中的规定进行判断，比如石质量检验方法与标准等。
1.3、细集料
配置高强度混凝土所用砂的含泥量不大于2%，要严格把控砂子氯离子含量，严禁使用海砂，细度模数宜大于2.6，砂子太细，导致水泥用量偏大，砂子太粗易导致混凝土流动性差、离析从而影响混凝土质量，其他方面指标应符合JGJ52-2017普通混凝土用砂、石质量检验方法及标准的规定。
1.4、外加剂
高强度混凝土应选用减水率高的高效减水剂，同时也要能改善混凝土耐久性，在使用外加剂前，需要做好各项准备工作，比如出厂检测报告等各项资格证书，试配时要充分考虑到减水剂与水泥之间的相容性，判断混凝土是否可以满足施工需求，另外应注意减水剂的有效期，防止减水剂过期失效，掺加减水剂时，要对剂量进行严格控制，不可随意减少或者增加；通过减水剂的使用，混凝土的真题性能得到提升，比如流动性与强度等，而且能对混凝土使用量进行控制，节约成本。
1.5、水
在拌制混凝土时所用的水，只要是符合国家标准的饮用水标准的均可使用，对于不能饮用的水，需要对水质进行检验，需要注意的是污水、工业废水登上不能用于混凝土拌制的。
2、高强度混凝土配合比设计
2.1、水灰比
在保证原材料质量情况下，高强度混凝土配合比十分关键，需要符合设计要求，在配合比设计时应考虑符合要求的水灰比，同时应根据试验数据进行统计，提出混凝土强度与水灰比的关系，在对高强度混凝土的强度进行试验时，可以选择三个不同配比开展此项工作，其中一个应为基准配合比，另外两个配合比的水灰比，相比于基准比，需将误差严格控制在0.02~0.03，以确定最佳水胶比。
2.2、水泥用量
高强度混凝土中，对于水泥的用量也有严格要求，一般不能超过550kg/cm3，胶凝材料总量不宜大于600kg/cm3，在配置高强度混凝土时，水泥用量是非常重要的，他直接影响混凝土中材料的粘结性、工作性和强度，但是掺量不宜过高，产量过高会造成水化热过快或过缩，产生裂缝，影响混凝土耐久性，在保证混凝土强度前提下，为对水化热、收缩等问题进行有效控制，需要明确水泥用量低限值，一般情况下水泥用量宜控制在500~550kg/cm3之间。
2.3、用水量
高强度混凝土用水量确定前要先通过试验确定减水剂的减水率，计算混凝土配合比时，用水量一般按照塑性混凝土有水量进行考虑，然后通过计算得到。
2.4配合比试配
通过混凝土试拌进行验证，试拌采用强制性搅拌机，拌和量不宜过小，拌和方法和减水剂掺配应与实际生产方法相一致，对于拌和好的混凝土，混凝土塌落度是否满足实际要求，需利用塌落度法测定，粘聚性、保水性是否良好，对于塌落度试验不符合要求的项目，应保持在固定水胶比的前提下，调整用水、减水剂掺量或砂率来调整，如做出上述调整后混凝土性能不能满足性能要求，应该考虑水泥用量问题。
2.5配合比重要参数检测
在试拌高强度混凝土配合比的同时，需要检测混凝土拌合物的凝结时间、容重、塌落度损失是否满足施工需要，对于不满足设计要求的，应予以调整，以保证施工质量。本工程C60混凝土实测参数如下：
表1 C60混凝土实测参数
3、混凝土性能及施工过程质量控制
3.1混凝土的保持性能
新拌混凝土搅拌2小时后，坍落度无损失，3小时坍落度损失仅为10mm。结果表明，新拌混凝土具有良好的粘结性，混合料边缘无泌水现象，混合料含气量为1.65%，基本上不随时间变化。混凝土初凝时间210min，终凝时间420min。因此，混凝土具有良好的工作性。由于混凝土搅拌站位于施工现场附近，新浇混凝土在现场应用中，能够满足泵送施工的需求。
3.2混凝土的力学性能
混凝土拌合后，制作立方体试件，边长为150mm，测定其抗压强度；形成150x150x550mm的棱柱试件测试其抗弯强度；形成150×150×300mm的棱柱试件测试其弹性模量。成型后，在标准条件对混凝土进行养护，到一定龄期对其力学性能进行测定（表2）。
表2 混凝土的力学性能
混凝土早期抗压强度发展迅速，3天内达到55.8MPa。28d混凝土强度需在69MPa以上，具有较大的强度富裕系数。混凝土抗折强度与龄期呈正比，28d弯压比为11.0%，符合实际要求。7d后混凝土的弹性模量并未发生太大变化，整体控制在3.60*104 MPa以上。但是由于抗压强度和弹性模量会有一定的变化，所以需要在7d内进行预应力混凝土张拉施工。
3.3混凝土的体积稳定性和抗开裂能力
采用非接触式混凝土自收缩测定仪，观测了混凝土浇筑封闭养护条件下的自收缩，混凝土的干缩测定是需按照相关要求进行。体系与外界没有水分、热等物质交换，也没有外力的状况下呈现的状态就是混凝土的自收缩，水泥石内部的湿度会受到水泥的水化影响而下降，造成混凝土的收缩。水胶与混凝土的强度成反比，收缩值与混凝土的强度成正比。由图1可知，混凝土自收缩在170h达到550με，且自收缩较大。这可能是由于在混凝土配合比中使用了P.052.5R早强硅酸盐水泥，粉体细度大，水泥早期水化较快，混凝土水胶比较低。由于试验开始时间为搅拌后72h，大部分自干收缩已完成（图1），因此干缩试验值偏小。但总的收缩并不小。
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3.4混凝土的开裂风险评价
现代低水胶比高强混凝土由于塑性收缩或温度收缩而开裂的风险较大。所以需要对其进行塑性抗裂性进行试验，通过100×600×800mm约束板完成试验，硬化混凝土的抗裂性采用有限环试验。内钢圈会对混凝土浇筑后产生约束，约束环试验综合衡量混凝土抵抗自收缩和干缩开裂的能力。
试验环境温度为20土2℃，相对湿度为60土5%。浇注30分钟后，用5m/s的空气吹制混凝土板样品表面，停止时间宜控制在24h以后。需要对有限板表面的裂纹长度和宽度进行测量。在实际测量之后，发现裂缝面积为2437mm2/m2，开裂风险依然存在，且为中等。混凝土成型后24小时取出约束环外模，置于20+2℃、干燥时需设置相对湿度为60±5%。混凝土在成型后40d并未出现开裂。以上两个试验结果表明，C60高强混凝土的抗裂性能良好。
3.5混凝土的抗渗性
为确保混凝土结构的耐久性较好，良好的抗渗性是基本要求之一。对C60高强混凝土进行测定，得到抗水压性能和氯离子渗透性能。
为了保证混凝土结构具有良好的耐久性，要求混凝土具有良好的抗渗性。测根据《普通混凝土长期性能与耐久性试验方法标准》，对混凝土的压水渗透性和氯离子渗透性进行了试验。在养护28d之后对混凝土样品进行测试。水压渗透试验从0.6MPa开始，每8h升压0.1MPa，当水压为2.0MPa时，持压8h后停机，6个混凝土试件表面无透水性，劈裂后测得的平均渗透高度仅为17mm。可以看出混凝土的抗水压渗透性能良好，而且抗渗等级较高，在P20以上。对混凝土的电通量连续测定6h，测定为1587C，说明混凝土抗渗性为中等。以上两个试验结果表明，C60高强混凝土具有良好的抗渗性能。
3.6浇筑质量控制
（1）浇注顺序
泵送入模需要两台汽车，确保每节箱梁混凝土浇筑的有效性，浇筑需从横桥向两侧向中间同步对称进行。浇筑的具体顺序为：水平底板→斜底板→隔板、腹板、风口→顶板。需要从两侧腹板开始浇筑浇筑水平底板，再浇筑底板中间的混凝土；腹板混凝土需对称地绕筑，对两腹板浇筑高差要严格控制，一般不能超过50cm，防止内模出现移动；需要从翼缘板边缘、顶板中心向腹板的方法对板、翼板混凝土进行浇筑，最后一次形成整个断面。
（2）振动技术
①混凝土振捣时，均匀布置插点，振捣确定为φ50插入式振捣棒，布置间距需控制在50cm以内；振动棒与模板之间的距离需合理控制，需控制在5~10cm，振捣需分层进行，深度为插入下层5~10cm。振捣期间插入需快，拔出要慢，振动棒在振捣期间需上下抽动。振捣时长要合理控制，要确保表面平坦，而且无气泡冒出为止。
②阴面模板是箱梁风嘴处斜面外模，难以引出混凝土气泡。在施工期间，要对钢筋网和索管之间四个角的空间进行合理利用，在引导Φ30振捣棒时，要斜向设置布置4根钢管，振捣需深入锚块，这样可以让气泡有效排出，钢管和振捣棒要在浇筑高度的提升而提升，确保锚块混凝土的密实。
③需使用振动梁在一段顶板浇筑完之后找平，确保箱梁顶部标高、平整度满足实际小于求。在振捣期间要做好测量工作，确保横向坡度符合要求。
④在振捣期间，在布料管下料位置不能开启振捣棒对混凝土进行驱赶，避免混凝土出现离析问题。在振捣期间还需注意振捣器与模板表面之间的距离，避免出现碰撞，也要防止“白斑”出现，对梁底和梁侧的外观质量造成影响；要保持振捣器与预应力管道及预埋件之间的距离，避免出现碰撞，严格控制器位置与尺寸大小，确保符合实际要求。
3.7养护与拆模
（1）常温季节自然养护：当温度在5℃以上时，需做好保湿工作。在完成浇筑之后，要做好养护工作，及时覆盖塑料薄膜。在终凝之后，覆盖材料更换为土工布，对箱梁顶面进行定期喷淋。选择模板对倾斜底板、腹板侧面及风嘴外侧进行覆盖，同时要保证模板在养护期间的湿润性，拆模后用喷射装置定期喷射养护。据此喷淋次数，以混凝土表面是否湿润为主。而且养护期间，水温和混凝土表面温度需合理控制，一般要控制在15℃以内。
（2）冬季保温养护：当环境温度在5℃以内时，保温是养护期间的重点工作，严禁洒水养护。模板预埋泡沫板，减少散热；将塑料薄膜覆盖于箱梁顶面，并覆盖双层土工布用于保温，为防雨还需覆盖彩条布；拆模后箱梁风嘴、斜底板、腹板，隔墙板及底部外露部分喷固化剂，裹梁体防风保温可以使用彩条布或保温帆布，箱梁端部的防风需覆盖帆布，这样就可以在空腔形成湿热环境。
（3）养护混凝土试件的强度也有严格要求，一般当强度达到10MPa时可以开启腹板（隔板）侧模、底板、端模、风口侧模的拆除工作。这种早期拆模的混凝土表面必须注意其及时的防潮养护。另外，外模拆除需适当延迟，确保混凝土内外的收缩不会出现不一致的情况，减少收缩裂缝的出现；内模中顶板底模必须在试件强度达到设计等级的75%后才能拆除。同时，斜底板模板由于支撑顶板模板，与顶板模板同步拆除。
结束语：
高标号混凝土在配合比设计中技术要求更高，因此在原材料选择和配合比设计过程中应更加严谨，混凝土强度的保障基础条件是原材料质量，所用原材料必须经过严格的筛选，选择性能指标符合要求的原材料，是能够从根本上保证混凝土质量的稳定性。配合比是重要基础，是施工过程中质量控制的有效保障，在施工时，有效的保证各个环节的工作质量，才能有效的保证高标号混凝土的质量满足要求。
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