超高性能混凝土在混凝土塔架生產過程中監造質量控制

引言：超高性能混凝土（UHPC）因其優異的力學性能、耐久性和良好的工作性能，在風電混塔結構建設中備受青睞。然而UHPC 的性能高度依賴于其原材料質量、配合比設計、制備工藝以及養護條件等多個環節。為確保 UHPC 塔架的質量與安全，嚴格的監造過程必不可少。本文依據 UHPC 相關標準，詳細闡述 UHPC 塔架監造的全過程，旨在為在混塔領域的工程實踐提供有益的參考。

在超高性能混凝土（UHPC）塔架生產過程中，監造過程中首先要確保原材料質量穩定是至關重要的環節，UHPC在生產時配合比是監造過程中重要的組成部分，直接關系到UHPC的性能和塔架結構的質量與安全。

UHPC 配合比設計的監造

（一）設計原則

UHPC 配合比設計應考慮結構形式、施工工藝和環境作用等因素，以滿足工作性能、強度、耐久性等要求。采用絕對體積法并基于最緊密堆積方法進行設計，確保各組分比例合理。監造過程中，需審核配合比設計方案是否充分考慮了這些因素，以及設計方法是否符合標準要求。

（二）配制強度計算

UC 系列和 UT 系列 UHPC 的配制抗壓強度和抗拉強度計算應符合標準規定的公式。當標準差未知時，應按相應公式計算配制強度，以保證 UHPC 具有足夠的強度儲備。監造人員需檢查配制強度的計算過程和結果，確保其準確性。

（三）水膠比與纖維體積含量

水膠比應小于 0.25，S 類和 H 類 UHPC 中的鋼纖維最小體積含量應大于 1.0%。監造過程中，要嚴格控制水膠比和纖維體積含量，確保其在標準范圍內。水膠比過大可能導致 UHPC 強度降低、耐久性下降，纖維體積含量不足則無法發揮其增韌作用。

（四）試配與調整

試配時應采用實際工程原材料，最小攪拌量不宜小于 15L。通過試拌調整膠凝材料用量、外加劑用量或骨料體積分數等，確定基準配合比，并進行強度試驗。根據試驗結果對基準配合比進行調整，確定設計配合比。監造人員需見證試配過程，確保試配操作符合標準要求，試驗數據真實可靠。

UHPC 養護過程的監造

（一）養護方式選擇

UHPC 可采用自然養護、常規蒸汽養護或熱處理，養護方式應根據工程實際情況選擇。監造過程中，要檢查養護方案是否合理，確保養護方式符合標準要求和工程需要。

（二）自然養護要求

自然養護時，混凝土澆筑后應盡早覆蓋保濕養護 7d 以上，同條件養護試件抗壓強度達到 30MPa 后拆模，養護環境平均氣溫宜高于 10℃，低于 10℃時應采取保溫措施。監造人員需檢查養護覆蓋措施和環境溫度記錄，確保自然養護過程符合標準要求。

（三）常規蒸汽養護要求

常規蒸汽養護包括靜停、蒸汽養護和自然養護階段。靜停環境溫度應在 10℃以上、相對濕度 60% 以上，時間不少于 6h，構件外露表面應有保濕措施。蒸汽養護升溫速度不大于 12℃/h，升溫至養護溫度后恒溫 24h 或至同條件養護試件抗壓強度達到預定值，相對濕度保持在 95% 以上，降溫速度不超過 15℃/h。蒸汽養護結束后進行自然養護，要求與自然養護相同。監造過程中，要檢查蒸汽養護設備的運行參數和養護記錄，確保常規蒸汽養護過程符合標準要求。

（四）熱處理要求

熱處理宜采用自動控制系統控制蒸汽養護溫度，成型后 7d 內進行。養護過程分為初養、高溫熱處理和自然養護（養護方式 1）或靜停、高溫熱處理和自然養護（養護方式 2）。初養或靜停、高溫熱處理和自然養護的各階段溫度、時間和濕度要求應符合標準規定。監造人員需檢查熱處理設備的運行和養護記錄，確保熱處理過程符合標準要求。

UHPC 質量檢驗的監造

（一）檢驗分類與責任

質量檢驗分為出廠檢驗和交貨檢驗。出廠檢驗由供方承擔，檢測 UC 系列抗壓強度和抗折強度、UT 系列抗壓強度和抗拉性能；交貨檢驗由需方承擔（或委托有資質單位），檢測 UC 系列拌合物坍落度、擴展度和抗壓強度、UT 系列拌合物坍落度、擴展度和抗拉強度。監造過程中，要明確檢驗責任，確保檢驗工作按時、按要求進行。

（二）檢驗批劃分與抽樣

一個檢驗批的 UHPC 應具有相同力學性能等級、試驗齡期、生產工藝條件和配合比。抽樣數量和頻率應符合標準規定，如 UC 系列和 UT 系列混凝土在不同澆筑量時的抗壓強度和抗拉強度檢驗頻率不同。監造人員需檢查檢驗批劃分和抽樣過程，確保樣本具有代表性。

（三）試驗方法與評定標準

UHPC 的各項性能試驗方法應符合標準規定，如抗壓強度、抗折強度、抗拉強度、彈性模量、抗滲性能、抗沖磨性能等試驗方法。評定標準也應嚴格按照標準執行，根據數理統計或非數理統計方法判定檢驗結果是否合格。監造過程中，要監督試驗過程，確保試驗方法正確、數據準確，并依據評定標準對檢驗結果進行判定。

一、膠凝材料質量控制

1. 水泥選擇與檢驗

l 嚴格篩選品種與等級：依據標準，優先選用強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥或白色硅酸鹽水泥。監造過程中，仔細核對水泥的品種和強度等級，確保其符合設計要求。例如，對于大跨度或重載的塔架結構，可能更傾向于選用強度高、性能穩定的硅酸鹽水泥。

l 限制鋁酸三鈣含量：水泥熟料中的鋁酸三鈣含量宜小于6%。通過檢查水泥的質量證明文件和檢驗報告，確認鋁酸三鈣含量是否在規定范圍內。鋁酸三鈣含量過高可能導致水泥水化熱過大，影響UHPC的體積穩定性，進而對塔架結構產生不利影響。

l 常規指標檢測：對每批進場水泥，按照GB 175等相應標準，全面檢測其凝結時間、安定性和強度等指標。例如，在塔架基礎施工時，若水泥凝結時間異常，可能導致混凝土澆筑不連續，影響基礎的整體性。

l 其他水泥試驗驗證：當采用其他種類水泥時，必須進行全面試驗，驗證其是否滿足UHPC在強度發展、耐久性等方面的性能要求。比如，在特殊環境下（如海洋環境中的塔架），可能需要試驗新型水泥品種對氯離子侵蝕的抵抗能力。

2. 礦物摻合料管理

l 符合標準規定：粉煤灰應符合GB/T 1596規定，粒化高爐礦渣粉應符合GB/T 18046規定，硅灰應符合GB/T 27690規定。監造時，詳細檢查其質量證明文件，并按規定進行抽樣檢驗。例如，對于粉煤灰，要檢測其細度、需水量比等指標，確保其質量符合要求，以保證其在UHPC中能有效發揮活性填充和改善性能的作用。

l 優選品質等級：宜采用I級粉煤灰、S95及以上等級的粒化高爐礦渣粉、二氧化硅含量不低于90%的硅灰。這些高品質的礦物摻合料有助于提高UHPC的密實度、強度和耐久性。在監造過程中，對進場的礦物摻合料進行嚴格的等級核查，防止低等級摻合料混入。

l 試驗其他摻合料：對于其他礦物摻合料，必須通過充分的試驗，確定其對UHPC性能無不良影響，如對混凝土的工作性、強度增長規律以及長期耐久性的影響。例如，在某些地區可能嘗試使用當地的特色礦物摻合料，此時就需要進行大量試驗來評估其適用性。

二、骨料質量保障

1. 細骨料質量把控

l 遵循類別標準：天然砂或機制砂應符合GB 14684中I類砂規定。監造過程中，對砂的氯離子、硫化物及硫酸鹽、云母含量等指標進行嚴格檢測。例如，在沿海地區建設的UHPC塔架，由于環境中氯離子含量較高，需特別關注砂的氯離子含量，確保其符合UC140及以上等級超高性能混凝土對砂氯離子含量的特殊規定，防止氯離子侵蝕導致塔架結構耐久性下降。

l 控制含泥量與石粉含量：天然砂的含泥量和泥塊含量、機制砂的石粉含量應符合相應標準。含泥量過高會影響UHPC的工作性和強度，石粉含量不當也會對混凝土性能產生影響。監造時，通過篩分、水洗等方法準確測定含泥量和石粉含量，確保其在規定范圍內。

2. 粗骨料質量控制

l 符合碎石標準：粗骨料應符合GB 14685中I類碎石規定，重點檢查其顆粒級配、壓碎指標等。例如，在塔架的柱腳等承受較大壓力的部位，對粗骨料的壓碎指標要求更為嚴格，需確保粗骨料具有足夠的強度，以承受結構荷載。

l 控制粒級偏差：每個粒級的超徑和遜徑顆粒含量宜不大于5%。通過篩分析等方法檢測粒級偏差，保證粗骨料的顆粒級配穩定，從而確保UHPC的工作性和力學性能穩定。在塔架的不同部位，可能根據結構受力特點對粗骨料的粒級有更精細的要求，監造過程中需嚴格控制。

三、外加劑質量監督

1. 減水劑性能要求

l 符合標準規范：減水劑應符合GB 8076和GB 50119規定，宜選用高性能減水劑，減水率宜大于30%。監造時，認真檢查減水劑的質量證明文件，核實其減水率、坍落度保留值等性能指標是否滿足標準要求。例如，在高溫環境下施工的UHPC塔架，需要減水劑具有良好的坍落度保留性能，以保證混凝土在運輸和澆筑過程中的工作性。

2. 其他外加劑試驗驗證

當使用其他外加劑時，其性能必須符合國家現行相關標準，且需通過專門試驗確定其對UHPC性能的影響。例如，使用引氣劑時，要通過試驗確定其引入的氣泡結構和數量對UHPC強度、抗滲性等性能的影響，確保其在改善工作性的同時不降低其他關鍵性能。

四、纖維質量確保

1. 鋼纖維質量標準執行

l 符合高強度要求：鋼纖維應采用符合GB/T 39147規定的I類1700級高強度微細纖維，等效直徑≤0.3mm，尺寸和抗拉強度公差為A級。監造過程中，嚴格檢查鋼纖維的質量證明文件，并按規定進行抽樣檢驗，確保其強度和尺寸符合要求。在塔架的受拉區域，鋼纖維的高強度和均勻分布對于提高結構的抗拉性能至關重要。

2. 非金屬纖維合規性檢查

非金屬纖維應符合各自類型所屬國家現行相關標準，如有機合成纖維符合GB/T 21120規定，玄武巖纖維符合GB/T 23265規定，耐堿玻璃纖維符合GB/T 38143規定。同時，通過試驗確定其使用效果，確保其能有效提高UHPC的性能，如在增強韌性、抗裂性等方面的作用，滿足塔架在復雜受力和環境條件下的性能要求。

五、拌合用水質量監測

拌合用水應符合JGJ 63規定，不可使用再生水。監造時，定期檢查水質檢驗報告，確保拌合用水的pH值、不溶物含量、硫酸鹽及硫化物含量等指標符合要求。例如，水中的硫酸鹽含量過高可能導致混凝土發生硫酸鹽侵蝕，影響塔架結構的耐久性，因此必須嚴格控制。

六、原材料存儲與管理

1. 分類標識與貯存

水泥、骨料、外加劑、礦物摻合料和纖維等原材料應按品種、規格、生產廠家分別標識和貯存，防止混雜。監造過程中，定期巡查存儲區域，檢查標識是否清晰、準確，貯存條件是否符合要求。例如，水泥應存放在干燥、通風良好的倉庫內，避免受潮結塊；外加劑應按品種分類存放，防止誤食或誤用。

2. 防潮防雨防曬防銹措施

根據原材料特性，采取相應的防護措施。水泥需防潮，防止受潮后強度降低；骨料應避免雨淋，防止含水率變化影響配合比準確性；外加劑要防曬、防凍，防止變質；纖維要防潮防銹，保證其性能不受影響。監造人員檢查存儲設施的防護措施是否到位，如倉庫的防雨頂棚是否完好、纖維存放處是否有防潮防銹包裝等。

七、原材料檢驗與追溯

1. 進場檢驗制度

所有原材料進場時，必須提供出廠檢驗報告等質量證明文件，并按規定進行抽樣檢驗。檢驗項目和批量應符合相關標準要求，如水泥的檢驗批量、檢驗項目應按照GB 50164規定執行。監造過程中，監督檢驗單位嚴格按照標準進行檢驗，確保原材料質量合格。

2. 質量追溯體系建立

建立完善的原材料質量追溯體系，記錄原材料的來源、批次、檢驗結果等信息。在塔架施工過程中，若發現質量問題，可以通過追溯體系快速查找問題根源，采取相應措施。例如，若發現某一批次的UHPC強度不足，可以通過追溯體系查找該批次使用的原材料，檢查其質量是否存在問題，從而及時調整或更換原材料。

八、原材料供應商管理

1. 資質審查與評估

對原材料供應商進行嚴格的資質審查，包括生產能力、質量管理體系、產品質量穩定性等方面。選擇信譽良好、產品質量可靠的供應商，并定期對其進行評估。例如，對于水泥供應商，考察其生產工藝是否先進、質量控制是否嚴格；對于骨料供應商，評估其礦山資源的穩定性和質量控制能力。

2. 合同約定與質量監督

在采購合同中明確原材料的質量標準、檢驗要求、違約責任等條款，加強對供應商的質量監督。要求供應商定期提供原材料質量報告，監造過程中對供應商的生產過程進行不定期抽查，確保其持續提供符合要求的原材料。例如，若供應商提供的原材料連續多次檢驗不合格，可依據合同要求其整改或更換供應商，以保證UHPC塔架原材料質量的穩定供應。通過以上全面、細致的措施，可以在超高性能混凝土塔架監造過程中有效確保原材料的質量穩定，為UHPC塔架的高質量建設奠定堅實基礎。

九、檢驗分類與責任

1. 質量檢驗分為出廠檢驗和交貨檢驗

出廠檢驗：由供方承擔，主要檢測 UC 系列抗壓強度和抗折強度、UT 系列抗壓強度和抗拉性能。供方需具備相應的檢測能力和資質，按照標準規定的試驗方法進行檢測。例如，在檢測抗壓強度時，要使用符合標準的壓力試驗機，按照規定的加載速率進行試驗，確保檢測結果準確可靠。監造過程中，需檢查供方的檢測設備是否校準合格、檢測人員是否具備資質、檢測記錄是否完整等，以保證出廠產品質量符合要求。

交貨檢驗：由需方承擔（或委托有資質單位），檢測 UC 系列拌合物坍落度、擴展度和抗壓強度、UT 系列拌合物坍落度、擴展度和抗拉強度。需方應選擇有資質的檢測單位，該單位應熟悉 UHPC 的性能特點和檢測標準。監造時要確保需方或委托單位按時進行交貨檢驗，檢驗結果能真實反映產品到達施工現場時的質量狀況。例如，對于拌合物坍落度和擴展度的檢測，要在規定的時間內完成，避免混凝土性能發生變化影響檢測結果。

2. 檢驗批劃分與抽樣

一個檢驗批的 UHPC 應具有相同力學性能等級、試驗齡期、生產工藝條件和配合比。

檢驗批劃分原則：確保同一檢驗批內的 UHPC 質量具有一致性和代表性。例如，對于采用相同原材料、相同配合比、同一生產工藝且在較短時間內連續生產的 UHPC 可劃分為一個檢驗批。不同批次的原材料、不同配合比或生產工藝有顯著變化時，應重新劃分檢驗批。這樣可以有效控制產品質量的穩定性，便于發現和處理質量問題。

抽樣數量和頻率：抽樣數量和頻率應符合標準規定。如 UC 系列和 UT 系列混凝土在不同澆筑量時的抗壓強度和抗拉強度檢驗頻率不同。對于大規模澆筑的 UHPC，抽樣頻率相對較低，但樣本數量要足夠多，以保證檢驗結果的可靠性；而對于小規模澆筑或重要部位的 UHPC，抽樣頻率會相應提高。例如，在澆筑量較大時，可能按照一定的方量間隔進行抽樣，如每 100 m³抽取一組試件；澆筑量較小時，可能每批次都進行抽樣。抽樣過程要隨機且具有代表性，避免抽取到有偏差的樣本，監造人員需嚴格監督抽樣過程，確保抽樣符合標準要求

3. 試驗方法與評定標準

UHPC 的各項性能試驗方法和評定標準必須嚴格執行相關標準。

試驗方法：包括抗壓強度、抗折強度、抗拉強度、彈性模量、抗滲性能、抗沖磨性能等試驗方法。例如，抗壓強度試驗應按照標準規定的試件尺寸、養護條件和加載方式進行。試件的制作要嚴格控制尺寸精度和振搗質量，養護環境要符合標準要求，加載時要保證壓力均勻施加。抗滲性能試驗要采用合適的試驗設備，如滲透儀，控制試驗壓力和時間，準確測量滲透高度或滲透量。監造過程中，要檢查試驗設備是否符合標準、試驗操作是否規范，確保試驗方法正確無誤。

評定標準：根據數理統計或非數理統計方法判定檢驗結果是否合格。對于大批量生產的 UHPC，通常采用數理統計方法，通過計算樣本的平均值、標準差等統計參數，與標準規定的合格判定值進行比較。例如，抗壓強度的評定可能要求樣本平均值不低于設計強度等級，同時樣本中的最小值也不能低于一定數值。對于小批量生產或特殊情況下，可能采用非數理統計方法，如規定單個試件的強度值必須達到設計強度的一定比例。監造人員要依據評定標準對檢驗結果進行嚴格判定，確保不合格產品不流入下一工序或施工現場。

通過以上全面、細致的措施，可以在超高性能混凝土塔架監造過程中有效確保原材料的質量穩定，配合比的監造過程進行詳細記錄，為 UHPC 塔架的高質量建設奠定堅實基礎。提高混凝土塔架在未來高性能混凝土塔架的應用中。

來源：貝克爾（天津）新能源技術服務有限公司

作者：于磊 張錦鐸 宋曉飛 李大雙 劉玉強 周鵬飛

原標題：超高性能混凝土在混凝土塔架生產過程中監造質量控制