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      2. 影響混凝土質量的原因分析與控制措施

        日期:2017-05-21  編輯:MyINATRO
         0引言
        混凝土是建筑工程中的主要材料之一,以混凝土為主體結構的建筑工程,混凝土的質量決定了建筑物主體結構的安全性能。現代混凝土工程基本都采用預拌混凝土澆筑,而預拌混凝土是半成品,從設計、生產、運輸到澆筑、振搗、抹面、養護至規定齡期才能形成合格的混凝土結構。
        要達到性能優良的混凝土結構,首先要保證預拌混凝土的質量。包括預拌混凝土的施工操作性及強度、耐久性等技術指標滿足設計要求。具有良好施工操作性(如泵送性能)的預拌混凝土是避免出現堵泵、現場加水等施工問題的前提。各項性能符合標準要求的預拌混凝土到達施工現場后,后續施工過程需要施工企業進行嚴格管控,才能最終保證混凝土工程實體質量。如施工人員隨意往滿足正常泵送要求的混凝土中加水,振搗不密實、不規范,養護不及時、不到位,雨、雪惡劣天氣下施工等,都可能導致混凝土質量事故的發生及性能下降。
        為確保混凝土工程質量,本文通過分析影響混凝土質量的原因,對混凝土生產制備及施工澆筑過程均制定了相應的控制措施。
        1原因分析
        導致混凝土工程出現質量問題的原因主要是由于混凝土拌合物質量與施工過程控制達不到標準要求造成的。
        1.1混凝土拌合物原因
        (1)混凝土配合比設計不合理;
        (2)生產原材料達不到配合比設計要求;
        (3)生產、運輸控制不嚴,混凝土水膠比過大、泌水、離析等。
        正常情況下,除特殊混凝土(如高強、自密實、清水混凝土等)外,預拌混凝土企業使用的常規混凝土配合比,都經過了工程實際應用,一般不會存在較大問題。預拌混凝土質量出現問題,主要是生產原材料發生明顯變化,達不到配合比設計要求造成的;其次是生產、運輸控制不嚴,造成混凝土水膠比過大、泌水、離析,從而影響了混凝土拌合物質量。
        1.2施工澆筑原因
        (1)模板支護不嚴,導致混凝土出現蜂窩、麻面及爛根現象;
        (2)澆筑過程中隨意加水,混凝土水膠比過大;
        (3)振搗不規范,漏振、欠振、過振;
        (4)抹面處理時機不當、不細致,混凝土表面不密實;
        (5)拆模、上人、上荷載過早,對混凝土造成損傷;
        (6)養護不及時、不充分,失水過大,致混凝土強度(特別是表面強度)降低及裂縫等;
        (7)雨、雪天氣下澆筑混凝土,水膠比增大,導致混凝土強度降低及遭受凍害。
        目前施工階段影響混凝土質量的主要原因,是施工人員為圖省力,在混凝土澆筑過程中,隨意往混凝土中加水及澆筑后養護措施不到位;其次是混凝土拆模、上人、上荷載過早及在雨、雪、嚴寒等惡劣天氣下澆筑混凝土。
        以上原因都可導致混凝土出現質量問題,下面結合原因分析,從混凝土生產制備及混凝土施工澆注過程提出相關控制措施。
        2混凝土生產制備控制
        要保證混凝土工程質量,首先要保證預拌混凝土質量。從混凝土配合比設計、原材料及生產、運輸都要進行有效的控制。
        2.1混凝土配合比設計
        混凝土配合比設計是決定混凝土拌合物質量的決定因素,也是保證混凝土工程質量的首要條件。混凝土配合比應根據設計要求的強度等級、耐久性及施工性能要求,結合原材料的性能特點來設計,且符合相應標準、規范要求。根據設計配合比生產的混凝土拌合物,應具有良好的和易性及施工操作性。混凝土配合比設計,應注重不同品種原材料間的相容性,特別是外加劑與混凝土原材料間的相容性。設計試配不同原材料搭配的混凝土配合比,以應對各種突發情況下的混凝土生產。
        任何情況下都要保證混凝土生產具有成熟的配合比,然后是控制混凝土生產時原材料質量符合標準及配合比設計要求。配合比的經濟合理性取決于對原材料質量和配合比的控制能力。
        2.2混凝土生產常用原材料控制
        生產混凝土用的所有原材料均應符合配合比設計要求,且必須在經過評審合格的供應商內采購。
        (1)水泥
        選擇廠家時,首先各項性能指標均應符合國家標準要求,然后選擇信譽好、強度富余系數高、質量穩定、與減水劑有良好適應性、規模較大的企業。
        水泥品種、等級應根據混凝土工程特點、強度等級、所處環境、設計施工要求及施工季節等確定。水泥采購宜連續使用質量穩定的同一廠家、同一品種等級的水泥。
        (2)骨料
        普通混凝土用骨料,在各項性能指標滿足標準要求的情況下,細骨料宜選用級配良好、細度模數穩定、質地堅硬、含泥量低的天然砂、人工砂或混合砂。粗骨料宜選用粒形、級配良好、質地堅硬的潔凈碎石或卵石。骨料進場后宜在卸料過程中逐車目測檢查,目測檢查不合格,做退貨處理。
        (3)礦物摻合料
        普通混凝土常用的礦物摻合料是礦渣粉與粉煤灰。礦物摻合料應符合現行相關標準規定并滿足混凝土性能要求。礦物摻合料的種類和摻量應經試驗確定,其最大摻量應符合相關標準要求。
        為保證礦物摻合料質量,材料進場宜逐車采用專用取樣器,從運輸罐車中取樣,目測外觀顏色是否正常,粉煤灰進行細度檢驗,礦渣粉進行比表面積檢驗,目測及檢驗合格后入倉。
        (4)外加劑
        減水劑或泵送劑是混凝土生產中使用最普遍的外加劑,也是影響混凝土質量最重要的材料之一,減水率及與水泥、摻合料等混凝土用材料的相容性是其主要控制指標。冬期施工,防凍型外加劑是影響混凝土質量的關鍵材料,其使用溫度及摻量應經過充分的試驗驗證。最好采用往年經工程使用驗證,安全、有效的同一廠家、同一品種的外加劑。混凝土外加劑品種繁多,不同品種外加劑復合使用時,應注意其相容性及對混凝土性能的影響。針對不同原材料,主要是水泥,使用前應進行相容性試驗,滿足要求方可進購使用。
        以上混凝土生產所用各種材料,任何一種材料質量波動,都會影響混凝土的質量。本來砂率合適、和易性良好的混凝土,若砂子細度模數突然增大較多,如不及時調整砂率或粉料用量,則混凝土的和易性將大大下降,造成泵送困難,混凝土的勻質性下降等一系列問題,最終導致混凝土質量下降。再比如粉煤灰,按國家標準要求,Ⅱ級灰燒失量≤8.0%即為合格。隨著大型發電廠燃煤設備的改進,現在正常使用的Ⅱ級灰燒失量一般<5.0%。有些小型發電廠Ⅱ級灰燒失量≤8.0%,但接近標準上限,雖然符合國家標準,但與燒失量低的粉煤灰相比,其需水量大、活性及與減水劑的相容性都要差。
        因此混凝土生產原材料選擇的原則是:首先材料各項性能指標要達到相關標準要求,然后橫向比較各廠家材料質量,優先選擇質量高于標準多的材料,各材料間搭配使用適應性好的材料。使用質量穩定、優質的材料,不僅有利于混凝土的質量控制,也有利于成本的降低。
        2.3混凝土生產、運輸控制
        在具有成熟配合比及合格原材料情況下,通過加強對混凝土生產、運輸環節控制,才能確保預拌混凝土質量。
        2.3.1混凝土生產
        混凝土生產前應對配合比、原材料、生產設備、計量設備等進行檢查和確認。攪拌應保證混凝土拌合物質量均勻,其坍落度、和易性等應滿足設計配合比的要求。應根據粗、細骨料含水率的變化,及時調整粗、細骨料和拌合物用水的稱量,保持出機混凝土坍落度均勻一致。
        攪拌過程中,攪拌站操作人員應密切觀察攪拌機的工作狀況和出機混凝土狀態,發現不正常情況應立即停止生產并及時通知相關部門和人員做出處理,正常后再進行生產。
        2.3.2混凝土運輸
        攪拌運輸車在運輸時應保證混凝土拌合物均勻,不產生分層、離析。攪拌運輸車在裝料前應把攪拌罐內積水排凈,裝料后嚴禁向罐內的混凝土拌合物加水。攪拌站運輸調度人員應根據現場條件合理配備車輛、控制發車間距,做到現場既不壓車,又能保證混凝土的連續供應,確保混凝土施工質量。
        3混凝土施工澆筑過程控制
        在保證預拌混凝土質量的同時,需要從模板安裝、澆筑成型到脫模及養護進行嚴格控制,才能最終保證混凝土工程質量。
        3.1模板安裝
        模板表面應平整,并應具有良好的耐磨性和硬度,吸水率小。脫模劑應能有效減小混凝土與模板間的吸附力,不影響混凝土的正常水化及強度增長,避免混凝土表面強度下降。
        模板安裝應嚴密,尤其是混凝土柱、墻底部。較高強度的混凝土,其灰漿量大,混凝土流動性好,如模板安裝不嚴密,灰漿極易從底部流出,造成爛根、混凝土強度下降、不均勻等質量問題。
        3.2澆筑成型
        混凝土到達施工現場,在滿足泵送及正常施工操作情況下,嚴禁隨意加水,使水膠比加大,導致混凝土強度降低,這對混凝土強度的影響是最大的。施工現場應在鋼筋驗收、泵送及施工機具安置完畢后,通知預拌混凝土企業生產發送混凝土。避免混凝土到達施工現場,泵車或施工操作面還未準備就序,混凝土停置時間過長,流動性下降過大,無法泵送及施工,造成現場加水,導致混凝土水膠比過大,最終影響混凝土質量。混凝土施工應制定合理的澆筑方案,保證混凝土澆筑便捷、及時,連續澆筑。
        混凝土振搗成型,應根據結構類型和混凝土拌合物性質,選擇適當的振搗機具,并采用正確的振搗方法和振搗時間。混凝土澆筑后應立即進行振搗。振搗應能使模板內各個部位混凝土密實均勻,不應漏振、欠振、過振。混凝土澆筑后,在混凝土初凝前和終凝前,宜分別對混凝土裸露表面進行抹面處理。尤其是混凝土路面、地面對面層強度要求較高的工程,一定按路面、地面施工工藝要求行抹面處理,以提高混凝土表面密實度及強度,降低路面、地面起砂和起灰的風險。
        3.3脫模
        混凝土模板及支架拆除時,不應對混凝土表觀質量和強度產生影響。當混凝土強度能保證其表面及棱角不受損傷時,方可拆除側模,底模及支架應在混凝土強度達到設計要求后再拆除。
        3.4養護
        3.4.1養護的重要性
        混凝土性能的變化與周圍環境有著很大的關系,好的環境可以促進混凝土性能的發展,使其更好地服務于結構。惡劣的環境也可以使混凝土性能劣化,影響整個工程的質量。[1]
        因此,混凝土澆筑完畢后,需要在一定時期內保持適當的溫度和足夠的濕度,以滿足混凝土的良好硬化條件。為滿足這種硬化條件所采取的措施,稱為混凝土的養護。溫度、濕度及養護延續的時間是混凝土養護的三大要素[1]。
        由于養護措施不當,不能保證混凝土從澆筑成型到凝結硬化逐漸產生強度的初期處于充分濕潤不失水的狀態,最易造成的混凝土質量問題就是裂縫及表面強度下降。
        如混凝土墻體拆模時間過早,拆模后不能保證充分的濕養護,使混凝土早期失水過大而出現收縮裂縫;路面、地面混凝土澆筑抹面完成后不能保證充分濕養護,混凝土表面強度下降,造成起砂、起灰現象等。現代混凝土中大多摻加了礦粉、粉煤灰及各種外加劑,混凝土早期強度增長緩慢,而這時如果混凝土表面不能保證充分的濕養護,造成混凝土表面失水過大,那混凝土的表面強度就會大大下降,碳化深度增大,而對內部強度影響不大。這也是采用回彈法檢測與鉆芯法檢測混凝土實體強度偏差大的一個重要原因[2]。
        3.4.2養護措施
        應該根據不同的施工部位采取相應的養護方法。
        (1)對于現澆板、地面、路面等澆筑后有一個面是裸露在模板外面的,這樣的澆筑面,在澆筑抹面完成后應隨即覆蓋一層塑料薄膜養護,待混凝土終凝后繼續灑水養護,最少保證3天充分保濕養護,最好7天。根據氣溫及混凝土強度增長情況確定上人、上荷載,不得對面層造成損傷。
        (2)對于柱子,在拆除模板后,應隨即纏裹塑料薄膜保濕養護,保證混凝土表面水分不散失。
        (3)對于剪力墻、連續墻部位,在混凝土終凝具有一定強度后拆模。邊拆模、邊澆水(可以用較涼的地下水)養護,確保混凝土充分保濕養護三天,之后涂刷養護液;或在混凝土拆模后,隨即粘貼塑料薄膜保濕養護,越早期養護越重要。如不能保證混凝土拆模后的及時保濕養護,就應該延期拆模。早期有模板附著在混凝土表面,可避免混凝土內部水分散失過快、過大,混凝土帶模養護至少7天。應避免過早拆模,有的施工單位夏季混凝土澆筑完畢到半夜12點,早晨6點就開始拆除柱、墻模板。混凝土強度等級較高、早澆注的(根據氣溫最少12h)還好,晚澆注的混凝土剛剛終凝,模板都能將混凝土粘下來,就硬是將模板拆除了。而模板拆除后又不能保證充分保濕養護,結果墻體的裂縫就不可避免了,同時表面強度大大下降,造成混凝土回彈強度不合格。
        根據不同澆筑部位采取以上養護方法,保證混凝土澆筑成型后的完美充分濕養護,即能避免或減小由于養護不到位造成的混凝土裂縫及表面強度低問題[2]。
        3.5夏、冬期施工
        夏、冬期施工,應避免雨、雪及嚴寒天氣下澆筑混凝土。在雨、雪天氣下澆筑混凝土,隨澆筑,雨、雪水融入混凝土中,增大了混凝土水膠比,會嚴重影響混凝土的質量。
        尤其是下雪過程中澆筑混凝土,雪水融入混凝土造成混凝土水膠比增大。而下雪過后一般伴隨較大幅度降溫,這時由于混凝土中結晶水過多,混凝土極易遭受凍害,特別是對板類薄壁結構。
        4結語
        目前我國城市建設中的混凝土工程基本采用預拌混凝土澆筑施工。預拌混凝土企業是專業進行混凝土生產的單位,只要配合比設計、原材料進購檢驗、攪拌生產、運輸服務嚴格按以上控制措施實施,則預拌混凝土拌合物質量是有保證的。
        用戶對工程訂購的混凝土,提出設計及使用要求,混凝土到達現場后,應首先檢驗混凝土拌合物的和易性、坍落度、泵送及施工操作性是否滿足要求。這一點非常重要,和易性不好的混凝土不能保證有良好的泵送及施工操作性、不能保證混凝土的勻質性及密實度,也很難保證有較高的強度及耐久性。
        施工單位在對到達現場的預拌混凝土拌合物驗收合格后,從澆筑、振搗成型到抹面、養護、拆模,應嚴格按以上控制措施實施。特別是應避免混凝土澆筑過程中的隨意加水、養護不及時、不到位及在雨、雪、嚴寒等惡劣天氣下澆筑混凝土。
        很多工程質量事故或通病,看似很難解決,但仔細分析總能找出其形成的原因。只要針對原因采取相應措施,就能避免一般質量事故及病害的發生。如從去年推廣利用的混凝土墻體粘貼塑料薄膜保濕養護措施,基本解決了一般混凝土墻體裂縫及碳化深度大問題,同時提高了混凝土的表面強度。
        混凝土工程是一個從生產、運輸、澆筑到養護必須全過程控制的系統工程。混凝土的最終質量需要預拌混凝土生產企業與施工企業齊抓共管、共同努力才能實現。不僅要保證具有生產合格的預拌混凝土,同時后續施工過程也應嚴格按施工規范及質量控制措施要求操作,才能最終保證混凝土工程實體結構的質量。(轉載自《砼話》)
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