超高性能混凝土在混凝土塔架生产过程中监造质量控制

引言：超高性能混凝土（UHPC）因其优异的力学性能、耐久性和良好的工作性能，在风电混塔结构建设中备受青睐。然而UHPC 的性能高度依赖于其原材料质量、配合比设计、制备工艺以及养护条件等多个环节。为确保 UHPC 塔架的质量与安全，严格的监造过程必不可少。本文依据 UHPC 相关标准，详细阐述 UHPC 塔架监造的全过程，旨在为在混塔领域的工程实践提供有益的参考。

在超高性能混凝土（UHPC）塔架生产过程中，监造过程中首先要确保原材料质量稳定是至关重要的环节，UHPC在生产时配合比是监造过程中重要的组成部分，直接关系到UHPC的性能和塔架结构的质量与安全。

UHPC 配合比设计的监造

（一）设计原则

UHPC 配合比设计应考虑结构形式、施工工艺和环境作用等因素，以满足工作性能、强度、耐久性等要求。采用绝对体积法并基于最紧密堆积方法进行设计，确保各组分比例合理。监造过程中，需审核配合比设计方案是否充分考虑了这些因素，以及设计方法是否符合标准要求。

（二）配制强度计算

UC 系列和 UT 系列 UHPC 的配制抗压强度和抗拉强度计算应符合标准规定的公式。当标准差未知时，应按相应公式计算配制强度，以保证 UHPC 具有足够的强度储备。监造人员需检查配制强度的计算过程和结果，确保其准确性。

（三）水胶比与纤维体积含量

水胶比应小于 0.25，S 类和 H 类 UHPC 中的钢纤维最小体积含量应大于 1.0%。监造过程中，要严格控制水胶比和纤维体积含量，确保其在标准范围内。水胶比过大可能导致 UHPC 强度降低、耐久性下降，纤维体积含量不足则无法发挥其增韧作用。

（四）试配与调整

试配时应采用实际工程原材料，最小搅拌量不宜小于 15L。通过试拌调整胶凝材料用量、外加剂用量或骨料体积分数等，确定基准配合比，并进行强度试验。根据试验结果对基准配合比进行调整，确定设计配合比。监造人员需见证试配过程，确保试配操作符合标准要求，试验数据真实可靠。

UHPC 养护过程的监造

（一）养护方式选择

UHPC 可采用自然养护、常规蒸汽养护或热处理，养护方式应根据工程实际情况选择。监造过程中，要检查养护方案是否合理，确保养护方式符合标准要求和工程需要。

（二）自然养护要求

自然养护时，混凝土浇筑后应尽早覆盖保湿养护 7d 以上，同条件养护试件抗压强度达到 30MPa 后拆模，养护环境平均气温宜高于 10℃，低于 10℃时应采取保温措施。监造人员需检查养护覆盖措施和环境温度记录，确保自然养护过程符合标准要求。

（三）常规蒸汽养护要求

常规蒸汽养护包括静停、蒸汽养护和自然养护阶段。静停环境温度应在 10℃以上、相对湿度 60% 以上，时间不少于 6h，构件外露表面应有保湿措施。蒸汽养护升温速度不大于 12℃/h，升温至养护温度后恒温 24h 或至同条件养护试件抗压强度达到预定值，相对湿度保持在 95% 以上，降温速度不超过 15℃/h。蒸汽养护结束后进行自然养护，要求与自然养护相同。监造过程中，要检查蒸汽养护设备的运行参数和养护记录，确保常规蒸汽养护过程符合标准要求。

（四）热处理要求

热处理宜采用自动控制系统控制蒸汽养护温度，成型后 7d 内进行。养护过程分为初养、高温热处理和自然养护（养护方式 1）或静停、高温热处理和自然养护（养护方式 2）。初养或静停、高温热处理和自然养护的各阶段温度、时间和湿度要求应符合标准规定。监造人员需检查热处理设备的运行和养护记录，确保热处理过程符合标准要求。

UHPC 质量检验的监造

（一）检验分类与责任

质量检验分为出厂检验和交货检验。出厂检验由供方承担，检测 UC 系列抗压强度和抗折强度、UT 系列抗压强度和抗拉性能；交货检验由需方承担（或委托有资质单位），检测 UC 系列拌合物坍落度、扩展度和抗压强度、UT 系列拌合物坍落度、扩展度和抗拉强度。监造过程中，要明确检验责任，确保检验工作按时、按要求进行。

（二）检验批划分与抽样

一个检验批的 UHPC 应具有相同力学性能等级、试验龄期、生产工艺条件和配合比。抽样数量和频率应符合标准规定，如 UC 系列和 UT 系列混凝土在不同浇筑量时的抗压强度和抗拉强度检验频率不同。监造人员需检查检验批划分和抽样过程，确保样本具有代表性。

（三）试验方法与评定标准

UHPC 的各项性能试验方法应符合标准规定，如抗压强度、抗折强度、抗拉强度、弹性模量、抗渗性能、抗冲磨性能等试验方法。评定标准也应严格按照标准执行，根据数理统计或非数理统计方法判定检验结果是否合格。监造过程中，要监督试验过程，确保试验方法正确、数据准确，并依据评定标准对检验结果进行判定。

一、胶凝材料质量控制

1. 水泥选择与检验

l 严格筛选品种与等级：依据标准，优先选用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥或白色硅酸盐水泥。监造过程中，仔细核对水泥的品种和强度等级，确保其符合设计要求。例如，对于大跨度或重载的塔架结构，可能更倾向于选用强度高、性能稳定的硅酸盐水泥。

l 限制铝酸三钙含量：水泥熟料中的铝酸三钙含量宜小于6%。通过检查水泥的质量证明文件和检验报告，确认铝酸三钙含量是否在规定范围内。铝酸三钙含量过高可能导致水泥水化热过大，影响UHPC的体积稳定性，进而对塔架结构产生不利影响。

l 常规指标检测：对每批进场水泥，按照GB 175等相应标准，全面检测其凝结时间、安定性和强度等指标。例如，在塔架基础施工时，若水泥凝结时间异常，可能导致混凝土浇筑不连续，影响基础的整体性。

l 其他水泥试验验证：当采用其他种类水泥时，必须进行全面试验，验证其是否满足UHPC在强度发展、耐久性等方面的性能要求。比如，在特殊环境下（如海洋环境中的塔架），可能需要试验新型水泥品种对氯离子侵蚀的抵抗能力。

2. 矿物掺合料管理

l 符合标准规定：粉煤灰应符合GB/T 1596规定，粒化高炉矿渣粉应符合GB/T 18046规定，硅灰应符合GB/T 27690规定。监造时，详细检查其质量证明文件，并按规定进行抽样检验。例如，对于粉煤灰，要检测其细度、需水量比等指标，确保其质量符合要求，以保证其在UHPC中能有效发挥活性填充和改善性能的作用。

l 优选品质等级：宜采用I级粉煤灰、S95及以上等级的粒化高炉矿渣粉、二氧化硅含量不低于90%的硅灰。这些高品质的矿物掺合料有助于提高UHPC的密实度、强度和耐久性。在监造过程中，对进场的矿物掺合料进行严格的等级核查，防止低等级掺合料混入。

l 试验其他掺合料：对于其他矿物掺合料，必须通过充分的试验，确定其对UHPC性能无不良影响，如对混凝土的工作性、强度增长规律以及长期耐久性的影响。例如，在某些地区可能尝试使用当地的特色矿物掺合料，此时就需要进行大量试验来评估其适用性。

二、骨料质量保障

1. 细骨料质量把控

l 遵循类别标准：天然砂或机制砂应符合GB 14684中I类砂规定。监造过程中，对砂的氯离子、硫化物及硫酸盐、云母含量等指标进行严格检测。例如，在沿海地区建设的UHPC塔架，由于环境中氯离子含量较高，需特别关注砂的氯离子含量，确保其符合UC140及以上等级超高性能混凝土对砂氯离子含量的特殊规定，防止氯离子侵蚀导致塔架结构耐久性下降。

l 控制含泥量与石粉含量：天然砂的含泥量和泥块含量、机制砂的石粉含量应符合相应标准。含泥量过高会影响UHPC的工作性和强度，石粉含量不当也会对混凝土性能产生影响。监造时，通过筛分、水洗等方法准确测定含泥量和石粉含量，确保其在规定范围内。

2. 粗骨料质量控制

l 符合碎石标准：粗骨料应符合GB 14685中I类碎石规定，重点检查其颗粒级配、压碎指标等。例如，在塔架的柱脚等承受较大压力的部位，对粗骨料的压碎指标要求更为严格，需确保粗骨料具有足够的强度，以承受结构荷载。

l 控制粒级偏差：每个粒级的超径和逊径颗粒含量宜不大于5%。通过筛分析等方法检测粒级偏差，保证粗骨料的颗粒级配稳定，从而确保UHPC的工作性和力学性能稳定。在塔架的不同部位，可能根据结构受力特点对粗骨料的粒级有更精细的要求，监造过程中需严格控制。