影响混凝土质量的原因分析与控制措施

日期:2017-05-21  编辑:MyINATRO
 0引言
混凝土是建筑工程中的主要材料之一,以混凝土为主体结构的建筑工程,混凝土的质量决定了建筑物主体结构的安全性能。现代混凝土工程基本都采用预拌混凝土浇筑,而预拌混凝土是半成品,从设计、生产、运输到浇筑、振捣、抹面、养护至规定龄期才能形成合格的混凝土结构。
要达到性能优良的混凝土结构,首先要保证预拌混凝土的质量。包括预拌混凝土的施工操作性及强度、耐久性等技术指标满足设计要求。具有良好施工操作性(如泵送性能)的预拌混凝土是避免出现堵泵、现场加水等施工问题的前提。各项性能符合标准要求的预拌混凝土到达施工现场后,后续施工过程需要施工企业进行严格管控,才能最终保证混凝土工程实体质量。如施工人员随意往满足正常泵送要求的混凝土中加水,振捣不密实、不规范,养护不及时、不到位,雨、雪恶劣天气下施工等,都可能导致混凝土质量事故的发生及性能下降。
为确保混凝土工程质量,本文通过分析影响混凝土质量的原因,对混凝土生产制备及施工浇筑过程均制定了相应的控制措施。
1原因分析
导致混凝土工程出现质量问题的原因主要是由于混凝土拌合物质量与施工过程控制达不到标准要求造成的。
1.1混凝土拌合物原因
(1)混凝土配合比设计不合理;
(2)生产原材料达不到配合比设计要求;
(3)生产、运输控制不严,混凝土水胶比过大、泌水、离析等。
正常情况下,除特殊混凝土(如高强、自密实、清水混凝土等)外,预拌混凝土企业使用的常规混凝土配合比,都经过了工程实际应用,一般不会存在较大问题。预拌混凝土质量出现问题,主要是生产原材料发生明显变化,达不到配合比设计要求造成的;其次是生产、运输控制不严,造成混凝土水胶比过大、泌水、离析,从而影响了混凝土拌合物质量。
1.2施工浇筑原因
(1)模板支护不严,导致混凝土出现蜂窝、麻面及烂根现象;
(2)浇筑过程中随意加水,混凝土水胶比过大;
(3)振捣不规范,漏振、欠振、过振;
(4)抹面处理时机不当、不细致,混凝土表面不密实;
(5)拆模、上人、上荷载过早,对混凝土造成损伤;
(6)养护不及时、不充分,失水过大,致混凝土强度(特别是表面强度)降低及裂缝等;
(7)雨、雪天气下浇筑混凝土,水胶比增大,导致混凝土强度降低及遭受冻害。
目前施工阶段影响混凝土质量的主要原因,是施工人员为图省力,在混凝土浇筑过程中,随意往混凝土中加水及浇筑后养护措施不到位;其次是混凝土拆模、上人、上荷载过早及在雨、雪、严寒等恶劣天气下浇筑混凝土。
以上原因都可导致混凝土出现质量问题,下面结合原因分析,从混凝土生产制备及混凝土施工浇注过程提出相关控制措施。
2混凝土生产制备控制
要保证混凝土工程质量,首先要保证预拌混凝土质量。从混凝土配合比设计、原材料及生产、运输都要进行有效的控制。
2.1混凝土配合比设计
混凝土配合比设计是决定混凝土拌合物质量的决定因素,也是保证混凝土工程质量的首要条件。混凝土配合比应根据设计要求的强度等级、耐久性及施工性能要求,结合原材料的性能特点来设计,且符合相应标准、规范要求。根据设计配合比生产的混凝土拌合物,应具有良好的和易性及施工操作性。混凝土配合比设计,应注重不同品种原材料间的相容性,特别是外加剂与混凝土原材料间的相容性。设计试配不同原材料搭配的混凝土配合比,以应对各种突发情况下的混凝土生产。
任何情况下都要保证混凝土生产具有成熟的配合比,然后是控制混凝土生产时原材料质量符合标准及配合比设计要求。配合比的经济合理性取决于对原材料质量和配合比的控制能力。
2.2混凝土生产常用原材料控制
生产混凝土用的所有原材料均应符合配合比设计要求,且必须在经过评审合格的供应商内采购。
(1)水泥
选择厂家时,首先各项性能指标均应符合国家标准要求,然后选择信誉好、强度富余系数高、质量稳定、与减水剂有良好适应性、规模较大的企业。
水泥品种、等级应根据混凝土工程特点、强度等级、所处环境、设计施工要求及施工季节等确定。水泥采购宜连续使用质量稳定的同一厂家、同一品种等级的水泥。
(2)骨料
普通混凝土用骨料,在各项性能指标满足标准要求的情况下,细骨料宜选用级配良好、细度模数稳定、质地坚硬、含泥量低的天然砂、人工砂或混合砂。粗骨料宜选用粒形、级配良好、质地坚硬的洁净碎石或卵石。骨料进场后宜在卸料过程中逐车目测检查,目测检查不合格,做退货处理。
(3)矿物掺合料
普通混凝土常用的矿物掺合料是矿渣粉与粉煤灰。矿物掺合料应符合现行相关标准规定并满足混凝土性能要求。矿物掺合料的种类和掺量应经试验确定,其最大掺量应符合相关标准要求。
为保证矿物掺合料质量,材料进场宜逐车采用专用取样器,从运输罐车中取样,目测外观颜色是否正常,粉煤灰进行细度检验,矿渣粉进行比表面积检验,目测及检验合格后入仓。
(4)外加剂
减水剂或泵送剂是混凝土生产中使用最普遍的外加剂,也是影响混凝土质量最重要的材料之一,减水率及与水泥、掺合料等混凝土用材料的相容性是其主要控制指标。冬期施工,防冻型外加剂是影响混凝土质量的关键材料,其使用温度及掺量应经过充分的试验验证。最好采用往年经工程使用验证,安全、有效的同一厂家、同一品种的外加剂。混凝土外加剂品种繁多,不同品种外加剂复合使用时,应注意其相容性及对混凝土性能的影响。针对不同原材料,主要是水泥,使用前应进行相容性试验,满足要求方可进购使用。
以上混凝土生产所用各种材料,任何一种材料质量波动,都会影响混凝土的质量。本来砂率合适、和易性良好的混凝土,若砂子细度模数突然增大较多,如不及时调整砂率或粉料用量,则混凝土的和易性将大大下降,造成泵送困难,混凝土的匀质性下降等一系列问题,最终导致混凝土质量下降。再比如粉煤灰,按国家标准要求,Ⅱ级灰烧失量≤8.0%即为合格。随着大型发电厂燃煤设备的改进,现在正常使用的Ⅱ级灰烧失量一般<5.0%。有些小型发电厂Ⅱ级灰烧失量≤8.0%,但接近标准上限,虽然符合国家标准,但与烧失量低的粉煤灰相比,其需水量大、活性及与减水剂的相容性都要差。
因此混凝土生产原材料选择的原则是:首先材料各项性能指标要达到相关标准要求,然后横向比较各厂家材料质量,优先选择质量高于标准多的材料,各材料间搭配使用适应性好的材料。使用质量稳定、优质的材料,不仅有利于混凝土的质量控制,也有利于成本的降低。
2.3混凝土生产、运输控制
在具有成熟配合比及合格原材料情况下,通过加强对混凝土生产、运输环节控制,才能确保预拌混凝土质量。
2.3.1混凝土生产
混凝土生产前应对配合比、原材料、生产设备、计量设备等进行检查和确认。搅拌应保证混凝土拌合物质量均匀,其坍落度、和易性等应满足设计配合比的要求。应根据粗、细骨料含水率的变化,及时调整粗、细骨料和拌合物用水的称量,保持出机混凝土坍落度均匀一致。
搅拌过程中,搅拌站操作人员应密切观察搅拌机的工作状况和出机混凝土状态,发现不正常情况应立即停止生产并及时通知相关部门和人员做出处理,正常后再进行生产。
2.3.2混凝土运输
搅拌运输车在运输时应保证混凝土拌合物均匀,不产生分层、离析。搅拌运输车在装料前应把搅拌罐内积水排净,装料后严禁向罐内的混凝土拌合物加水。搅拌站运输调度人员应根据现场条件合理配备车辆、控制发车间距,做到现场既不压车,又能保证混凝土的连续供应,确保混凝土施工质量。
3混凝土施工浇筑过程控制
在保证预拌混凝土质量的同时,需要从模板安装、浇筑成型到脱模及养护进行严格控制,才能最终保证混凝土工程质量。
3.1模板安装
模板表面应平整,并应具有良好的耐磨性和硬度,吸水率小。脱模剂应能有效减小混凝土与模板间的吸附力,不影响混凝土的正常水化及强度增长,避免混凝土表面强度下降。
模板安装应严密,尤其是混凝土柱、墙底部。较高强度的混凝土,其灰浆量大,混凝土流动性好,如模板安装不严密,灰浆极易从底部流出,造成烂根、混凝土强度下降、不均匀等质量问题。
3.2浇筑成型
混凝土到达施工现场,在满足泵送及正常施工操作情况下,严禁随意加水,使水胶比加大,导致混凝土强度降低,这对混凝土强度的影响是最大的。施工现场应在钢筋验收、泵送及施工机具安置完毕后,通知预拌混凝土企业生产发送混凝土。避免混凝土到达施工现场,泵车或施工操作面还未准备就序,混凝土停置时间过长,流动性下降过大,无法泵送及施工,造成现场加水,导致混凝土水胶比过大,最终影响混凝土质量。混凝土施工应制定合理的浇筑方案,保证混凝土浇筑便捷、及时,连续浇筑。
混凝土振捣成型,应根据结构类型和混凝土拌合物性质,选择适当的振捣机具,并采用正确的振捣方法和振捣时间。混凝土浇筑后应立即进行振捣。振捣应能使模板内各个部位混凝土密实均匀,不应漏振、欠振、过振。混凝土浇筑后,在混凝土初凝前和终凝前,宜分别对混凝土裸露表面进行抹面处理。尤其是混凝土路面、地面对面层强度要求较高的工程,一定按路面、地面施工工艺要求行抹面处理,以提高混凝土表面密实度及强度,降低路面、地面起砂和起灰的风险。
3.3脱模
混凝土模板及支架拆除时,不应对混凝土表观质量和强度产生影响。当混凝土强度能保证其表面及棱角不受损伤时,方可拆除侧模,底模及支架应在混凝土强度达到设计要求后再拆除。
3.4养护
3.4.1养护的重要性
混凝土性能的变化与周围环境有着很大的关系,好的环境可以促进混凝土性能的发展,使其更好地服务于结构。恶劣的环境也可以使混凝土性能劣化,影响整个工程的质量。[1]
因此,混凝土浇筑完毕后,需要在一定时期内保持适当的温度和足够的湿度,以满足混凝土的良好硬化条件。为满足这种硬化条件所采取的措施,称为混凝土的养护。温度、湿度及养护延续的时间是混凝土养护的三大要素[1]。
由于养护措施不当,不能保证混凝土从浇筑成型到凝结硬化逐渐产生强度的初期处于充分湿润不失水的状态,最易造成的混凝土质量问题就是裂缝及表面强度下降。
如混凝土墙体拆模时间过早,拆模后不能保证充分的湿养护,使混凝土早期失水过大而出现收缩裂缝;路面、地面混凝土浇筑抹面完成后不能保证充分湿养护,混凝土表面强度下降,造成起砂、起灰现象等。现代混凝土中大多掺加了矿粉、粉煤灰及各种外加剂,混凝土早期强度增长缓慢,而这时如果混凝土表面不能保证充分的湿养护,造成混凝土表面失水过大,那混凝土的表面强度就会大大下降,碳化深度增大,而对内部强度影响不大。这也是采用回弹法检测与钻芯法检测混凝土实体强度偏差大的一个重要原因[2]。
3.4.2养护措施
应该根据不同的施工部位采取相应的养护方法。
(1)对于现浇板、地面、路面等浇筑后有一个面是裸露在模板外面的,这样的浇筑面,在浇筑抹面完成后应随即覆盖一层塑料薄膜养护,待混凝土终凝后继续洒水养护,最少保证3天充分保湿养护,最好7天。根据气温及混凝土强度增长情况确定上人、上荷载,不得对面层造成损伤。
(2)对于柱子,在拆除模板后,应随即缠裹塑料薄膜保湿养护,保证混凝土表面水分不散失。
(3)对于剪力墙、连续墙部位,在混凝土终凝具有一定强度后拆模。边拆模、边浇水(可以用较凉的地下水)养护,确保混凝土充分保湿养护三天,之后涂刷养护液;或在混凝土拆模后,随即粘贴塑料薄膜保湿养护,越早期养护越重要。如不能保证混凝土拆模后的及时保湿养护,就应该延期拆模。早期有模板附着在混凝土表面,可避免混凝土内部水分散失过快、过大,混凝土带模养护至少7天。应避免过早拆模,有的施工单位夏季混凝土浇筑完毕到半夜12点,早晨6点就开始拆除柱、墙模板。混凝土强度等级较高、早浇注的(根据气温最少12h)还好,晚浇注的混凝土刚刚终凝,模板都能将混凝土粘下来,就硬是将模板拆除了。而模板拆除后又不能保证充分保湿养护,结果墙体的裂缝就不可避免了,同时表面强度大大下降,造成混凝土回弹强度不合格。
根据不同浇筑部位采取以上养护方法,保证混凝土浇筑成型后的完美充分湿养护,即能避免或减小由于养护不到位造成的混凝土裂缝及表面强度低问题[2]。
3.5夏、冬期施工
夏、冬期施工,应避免雨、雪及严寒天气下浇筑混凝土。在雨、雪天气下浇筑混凝土,随浇筑,雨、雪水融入混凝土中,增大了混凝土水胶比,会严重影响混凝土的质量。
尤其是下雪过程中浇筑混凝土,雪水融入混凝土造成混凝土水胶比增大。而下雪过后一般伴随较大幅度降温,这时由于混凝土中结晶水过多,混凝土极易遭受冻害,特别是对板类薄壁结构。
4结语
目前我国城市建设中的混凝土工程基本采用预拌混凝土浇筑施工。预拌混凝土企业是专业进行混凝土生产的单位,只要配合比设计、原材料进购检验、搅拌生产、运输服务严格按以上控制措施实施,则预拌混凝土拌合物质量是有保证的。
用户对工程订购的混凝土,提出设计及使用要求,混凝土到达现场后,应首先检验混凝土拌合物的和易性、坍落度、泵送及施工操作性是否满足要求。这一点非常重要,和易性不好的混凝土不能保证有良好的泵送及施工操作性、不能保证混凝土的匀质性及密实度,也很难保证有较高的强度及耐久性。
施工单位在对到达现场的预拌混凝土拌合物验收合格后,从浇筑、振捣成型到抹面、养护、拆模,应严格按以上控制措施实施。特别是应避免混凝土浇筑过程中的随意加水、养护不及时、不到位及在雨、雪、严寒等恶劣天气下浇筑混凝土。
很多工程质量事故或通病,看似很难解决,但仔细分析总能找出其形成的原因。只要针对原因采取相应措施,就能避免一般质量事故及病害的发生。如从去年推广利用的混凝土墙体粘贴塑料薄膜保湿养护措施,基本解决了一般混凝土墙体裂缝及碳化深度大问题,同时提高了混凝土的表面强度。
混凝土工程是一个从生产、运输、浇筑到养护必须全过程控制的系统工程。混凝土的最终质量需要预拌混凝土生产企业与施工企业齐抓共管、共同努力才能实现。不仅要保证具有生产合格的预拌混凝土,同时后续施工过程也应严格按施工规范及质量控制措施要求操作,才能最终保证混凝土工程实体结构的质量。(转载自《砼话》)
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