本文是一篇建筑施工与管理论文，本文通过研究影响高性能机制砂混凝土性能的各项因素，主要从原材料选择、配合比设计、施工工艺和养护措施等各环节进行分析和质量控制，同时提出完善高性能机制砂混凝土施工质量控制系统，确保高性能机制砂混凝土施工质量和性能，延长使用寿命，实现工程质量和经济效益的最大化。
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
党的二十大报告指出，“推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。”绿色型、节约型建筑得到了广泛的关注和推广。随着城市化以及经济的快速发展，对混凝土等建筑材料的性能需求将大幅增加[1]。混凝土是建筑行业中使用最广泛的材料，也是现代社会建设的重要组成部分。高性能混凝土满足了人们对混凝土更高性能的需求，在工作性能、力学性能、耐久性方面较普通混凝土有着突出的优势[2]，广泛应用于各种结构工程中，产生了大量的效益，具有无可替代的重要地位[2]。目前，我国天然河沙资源日益减少，过度开采导致河沙供应紧张、成本增加、环境污染，难以满足工程需求，阻碍建筑绿色化。天然砂的开采在部分地区受到限制，需要积极寻求其替代品[4]。机制砂作为一种天然河沙的理想替代品[5][6]，产量逐年增加，在天然砂石资源减少、政府加强禁采力度的背景下，机制砂石是工程建设的必然选择[7]。《南宁市建设领域推广应用相关技术（2022年版）》将机制砂列为重点推广对象，积极推动其产业发展。机制砂不但来源丰富，可以就地取材采石制备机制砂，充分利用当地岩石资源，如图 1-1展示了2021-2023年全国天然砂和机制砂均价对比，机制砂成本较河沙更为低廉[7]，而且可有效避免河沙开采带来的环境问题，减少对环境的影响。2022年广西机制砂需求达60327万吨，《南宁市机制砂石行业布局规划（2021—2025年）》指出，全市现有机制砂石产能规模约1.2亿吨，规划到2025年达到2.5亿吨/年。本文研究高性能机制砂混凝土的施工质量控制，以促进其使用。
广西地处亚热带季风气候区，气候温暖湿润，日照充足，高温持久，降水丰富，台风、暴雨、洪涝等气象灾害多发[9]，塔斯特地貌覆盖了全区35.1%的土地面积，石漠化现象较严重，易受低温冻害影响[10][11]。自然和人为因素导致植被和生态系统脆弱，灾害风险高，抵御能力低，对混凝土提出更高要求[11][12]，因此在广西推广使用高性能混凝土有着明显的效益。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高性能机制砂混凝土研究现状
高性能混凝土从问世以来一直受到广泛的关注。20世纪80年代，荷兰和挪威的研究人员在为了解决混凝土结构的耐久性问题而提出了高性能混凝土的概念。各国尤其是发达国家的学者对此展开了积极研究，并取得了很多成果和应用。美国国家标准与技术研究所（NIST）与美国混凝土协会（ACI）在1990年的主题研讨会上对高性能混凝土定义为具有所要求性能和匀质性的混凝土[20]，探索发展方向。日本混凝土学会（JCI）积极推动高性能混凝土发展，制定了相关规范和标准。我国规范[21]将高性能混凝土定义为针对混凝土性能特定要求，具有优异的拌合物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土。国内外广泛使用高性能混凝土，如法国瓦克斯核电站2号反应堆外壳使用C50高性能混凝土[23]，明石海峡大桥工程的应用[24]，国内的上海环球金融中心，三峡工程等都应用了高性能混凝土。
Jacek Góra[25]对15种高性能混凝土和普通混凝土研究发现，水泥净浆体积越小，水灰比越低，混凝土的抗压强度越高。水泥净浆体积和水灰比越大，混凝土的弹性模量越低，峰值应变越大，水灰比是影响界面过渡区宽度和混凝土性能的因素。
冷发光等[7]认为水泥、掺合料、骨料是高性能混凝土中最主要的原材料，其品质对混凝土性能及工程质量具有重要影响，骨料应具备更好的粒形粒貌、颗粒级配等技术性能。
周元等[26]从原材料的选择、配合比的优化、高性能混凝土的施工等几个方面对高性能混凝土进行质量控制，并提出了适用于高性能混凝土的质量控制方法。
王祖鹏[27]在广珠铁路西江特大桥项目中采用双掺粉煤灰和矿粉技术以及掺用聚羧酸高性能减水剂实现混凝土高性能化。
第二章 基本概念及相关理论
2.1 高性能机制砂混凝土
高性能混凝土，英文全称为High Performance Concrete（HPC），各国学者对高性能混凝土的定义各不相同。普遍认为高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性、高工作性等优异性能的新型混凝土，相较于普通混凝土各方面性能有着很大提升，是现代建筑工程中的一种重要材料，具备在多种恶劣气候和环境下的适应性，以及卓越的抗冻、防水和抗磨损性[57]，优异的耐久性能够带来更高的社会价值和环境价值。
《建设用砂》（GB/T 14684-2022）定义机制砂为以岩石，卵石，矿山废石和尾矿等为原料，经除土处理，由机械破碎﹑整形、筛分、粉控等工艺制成的，级配、粒形和石粉含量满足要求且粒径小于4.75 mm的颗粒，但不包括软质、风化的颗粒[58]。机制砂普遍具有多棱角尖锐、表面粗糙、级配较差、细度模数较大、石粉含量较高等特点[19]。机制砂在生产过程中不可避免地产生粒径小于75μm的石粉，这些石粉的加入会不同程度上影响混凝土的性能，众多学者对此进行了研究[59]-[61]。根据原材料，破碎方式和采用机械的不同，生成机制砂的质量也不同，岩性、级配、片状颗粒含量、MB值等都会影响机制砂混凝土的质量[18]。
机制砂是一种由岩石破碎后得到的砂，颗粒棱角较多，表面较为粗糙，在生产过程中伴随有石粉生成，石粉含量和级配可按实际要求调配。普通混凝土通常是指由水泥，天然砂，石，水组合反应而成的复合材料，一些情况下会加入外加剂和掺合料。普通机制砂混凝土在普通混凝土的基础上，以机制砂替代天然砂作为细骨料，相应的配合比也会发生改变，机制砂的级配，颗粒形状，含泥量等物理特性以及石粉含量会影响混凝土的质量。高性能机制砂混凝土基于普通机制砂混凝土进行改良，具有高性能混凝土的优点，同时，使用机制砂取代天然砂，能够带来很好的经济效益和环保效益。由于机制砂的特性，高性能机制砂混凝土常面临和易性不好、坍落度损失大、强度不高、性能波动大等问题[62]。这些问题限制了高性能机制砂混凝土的推广和使用。
2.2 影响高性能机制砂混凝土施工质量的因素
4M1E分析法是一种广泛应用于质量管理水平提升的工具。以下通过综合考虑人（Man）、机（Machine）、料（Material）、法（Method）和环境（Environment）五个方面，分析影响高性能机制砂混凝土施工质量的主要因素。
2.2.1 人的因素
在高性能机制砂混凝土施工中，人的因素通过专业技能与经验、培训水平、团队协作等方面，深刻影响着混凝土的施工质量。高性能机制砂混凝土的施工要求比传统混凝土更高，各个施工环节都需要专业的技术人员来把控，且经验丰富的工人能够更好地理解材料特性和施工要求，从而保证混凝土的施工质量。定期的技术和安全培训可以提高工人的专业知识和技能，使他们更加熟悉高性能机制砂混凝土的施工技术和质量控制标准，减少操作错误，提高施工效率和质量。高性能机制砂混凝土施工是一项团队工作，需要各个岗位的人员清楚地理解自己的职责、任务和施工计划，密切配合、协调沟通。良好的沟通确保了信息的准确传递和问题的及时解决，提高工作效率，及时发现和解决问题，确保施工有序进行，从而保证混凝土质量。如果团队协作不畅、沟通不够，可能会出现衔接不紧密、责任不清晰等问题，影响施工进度和质量。
第三章 不同因素对高性能机制砂混凝土施工质量的影响 ................ 27
3.1 原材料对施工质量的影响 ....................... 27
3.1.1 水泥 ................................ 27
3.1.2 骨料 ............................... 28
第四章 高性能机制砂混凝土施工质量控制系统研究 ........................ 57
4.1 高性能机制砂混凝土施工质量控制系统 ........................... 57
4.1.1 高性能机制砂混凝土施工质量控制系统的建立 .................. 57
4.1.2 高性能机制砂混凝土施工质量控制环节 .............................. 58
第五章 应用实例 ........................ 69
5.1 项目概况 ............................. 69
5.2 高性能机制砂混凝土施工质量控制系统的应用 ........................ 69
第五章应用实例
5.1 项目概况
案例桥梁位于广西壮族自治区钦州市钦南区，桥中心桩号为K7+877.000，桥梁总长度为129m，宽度为9.5m，设计使用年限为100年。桥梁设计时速为60km/h。桥梁上部结构采用现浇连续箱梁，其中包括4个20m跨度的桥梁，1个30m跨度的桥梁和1个18.65m跨度的桥梁。
项目所在地钦南区，位于亚洲东南部季风区，属于亚热带向热带过渡性质的海洋季风气候。该地区年日照时数约为1800小时，日照充足，多年平均气温为21.9℃，年平均降雨量约为1600毫米，雨季集中在4月至9月，占全年降雨量的80%以上。受海洋性季风气候调节，气候湿热多雨。针对项目施工特点，根据实际需求，为满足良好的工作性、强度和耐久性要求，设计采用C60强度等级混凝土，坍落度≥200mm，扩展度≥600mm，28d氯离子扩散系数≤4.0×10-12m2/s，抗渗等级
