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止于至善

有混凝土的地方,就会有我

 
 
 

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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混凝土生产过程中的质量特性分析  

2016-01-30 19:23:27|  分类: 道路桥梁施工问与 |  标签: |举报 |字号 订阅

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王骏,杨兆锁,李志武,李国民

  (江苏省南通四建集团有限公司,南通,226200

 

【摘要】: 混凝土是当前建筑工程中应用最广泛的建筑材料,本文从混凝土生产的角度来定性分析影响混凝土质量的各种因素,并提出合理可行的建议与预防措施,保证混凝土生产的安全耐久、经济合理。同时,结合南通江路北段A标工程从混凝土的配合比、生产搅拌、运输、施工浇筑、养护诸方面分析各种因素对混凝土质量的影响,提出相应防治措施,强调综合控制理念,为工程中进一步改善混凝土特性、提高混凝土的利用率打下基础。

 

【关键词】:混凝土,影响因素,预防措施,综合控制

引言

工 程中混凝土质量的好坏直接影响着整个钢筋混凝土结构的整体质量,在整个工程中占有非常重要的地位,然而影响混凝土特性的非常多并且相互之间存在着复杂的相 关性。因此,研究混凝土的特性具有非常大的意义,研究国内外的研究表明:对于混凝土的研究主要集中在于通过试验的手段来研究混凝土的强度、裂缝、徐变以及 外加剂对于混凝土特性的改善情况,将试验的经验和结果应用于实际的工程,然后从生产的角度来分析原材料的选择、配方的设计、生产控制、运输交付等影响混凝 土特性的因素,也有助于改善混凝土的某些特性,并且在工程中的取得了较好使用效果。

混凝土生产过程中的问题分析

    混凝土在水化、凝结和硬化的阶段中经历了复杂的物理、化学变化,而通过研究其变化过程,起到了很好地控制其质量的目的,但未达到最佳的程度,在混凝土的生产过程中,在原材料的选用、配合比的设计、生产的控制以及运输交付等具体的领域仍然存在着这样或那样的问题。

1.1 原材料存在质量问题

混凝土中原材料的好坏和选配是否恰当直接影响着混凝土工程的质量,因 为原材料选用不当将导致混凝土工程产生质量缺陷或裂缝,直接影响着整个工程结构的质量。混凝土因材料选用不当产生质量缺陷或裂缝,一般认为是因为混凝土材 料变形受约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。而材料选配不当的常见因素有:水泥过期或品种选用不当;水泥、骨料含有过量有害物质;水泥水化热过 高;外加剂使用不当等等。其中,骨料中含过量杂质最为普遍,骨料占混凝土总体积70%以上,混凝土质量除与水泥品质有关外,也与骨料中杂质含量有密切关系。

1.2 配方设计不当

混 凝土配合比是进行生产的依据,直接关系到混凝土的性能和生产成本,是混凝土质量控制的核心部分。混凝土的配合比设计,应根据结构设计的强度等级、混凝土的 耐久性,及工程的结构部位、运输距离、施工方式等来确定原材料的品种、规格及拌和物的坍落度等性能。混凝土配合比设计一般依据GB/T55-2000《普通混凝土设计规范》中所阐述的鲍罗米公式进行,以及国家标准《GB50204混凝土结构工程施工及验收规范》,并结合试配确定决定最佳配合比。而现代混凝土的设计已在追求耐久性的设计、最经济的优化,同一个配合比在相同强度等级、不同的浇筑部位的施工方法并不完全适用,甚至出现严重的后果。如一般的泵送混凝土配合比,其为了可泵性一般都为富浆混凝土,但若此配合比用在桩基、立柱或路面等部位时,因浆量较多,容易在混凝土表面形成浮浆层,影响浇注物质量。

1.3 计量存在误差

生 产计量的误差可分为系统误差和非系统误差。系统误差是由于生产控制软件和传感器的精密度和灵敏度所造成。一般来讲,系统误差可通过配制合适的传感器并调节 控制软件的参数来使误差小于规定的范围,而非系统误差主要是在原材料称量过程中,传感器外界影响而反馈信息存在一定的偏差,其体现为,在称量过程中由于机 械的振动传输,使得称量器产生抖动,影响传感器的信息正确反馈。

1.4 运输过程产生的质量问题

混凝土的运输,特别是对预拌混凝土的运输,因为混凝土从预拌完成后到浇筑现场有一定的距离,而这段运输时间往往是控制混凝土和易性的关健,同样其亦受一定的隐患因素制约。高温天气混凝土搅拌车温度高,混凝土水化加快,容易给人造成错觉混凝土坍落度损失大。

1.5 混凝土养护不当

混凝土交付浇注后的养护问题,亦是影响混凝土浇筑物质量的因素之一。混凝土从生产、施工、养护、硬化是一系列的全过程。随着混凝土施工技术的发展,混凝土施工全过程质量控制的观点已被普遍接受,混凝土养护作为混凝土浇注过程很重要的程序和环节,也应有好的设计和施工,并且每一环节的质量控制都应落到实处。混凝土养护措施主要有喷雾和流水养护。

2  混凝土生产过程中问题的解决措施

2.1 混凝土因所用原材料存在质量问题的解决措施

首先要对粗细骨料在使用前应进行杂质检验,从料堆取样部位应均匀分布,抽大致相等的815份组成样品。检测方法和依据见混凝土用碎石或卵石、砂的质量检验规定。其次要控制好二次污染问题,应避免骨料堆场受油污、泥浆水等污染,严禁在曾堆放过生石灰的场地上堆放砂石等骨料。

混 凝土的强度主要由水泥浆的强度、水泥浆与骨料界面的粘结强度、骨料颗粒强度决定。水泥浆将骨料牢固地粘结成整体,对水泥的质量控制除了按相关国家、行业标 准、规范等控制,还须注意五大类水泥各自的特点,决定了其适用环境。针对不同的工程情况、气候情况,选择合适的水泥品种是获取优质混凝土的一个前提。

混凝土除了强度达到要求外还需要适宜的和易性。现代混凝土的和易性很大程度是在高效外加剂作用下反映出来,实质上是水泥与高效外加剂的相容性问题,两者相容性好则可获得低用水量大流动性且经时损失小的效果。影响外加剂与水泥相容性主要因素是水泥中C3A等 矿物组成的含量及形态等因素。因而水泥品种不同,将影响减水剂的减水、增强效果,其中对减水效果影响更明显。水泥矿物组成、掺和料、调凝剂、碱含量、细度 等都将影响减水剂的使用效果,如掺有硬石膏的水泥,对于某些掺减水剂的混凝土将产生速硬或使混凝土初凝时间大大缩短,其中萘系减水剂影响较小,糖蜜类会引 起速硬,木钙类会使初凝时间延长。因此,同一种减水剂在相同的掺量下,往往因水泥不同而使用效果明显不同,或同一种减水剂,在不同水泥中为了达到相同的减 水增强效果,减水剂的掺量明显不同。在某些水泥中,有的减水剂会引起异常凝结现象。为此,当水泥可供选择时,应选用对减水剂较为适应的水泥,提高减水剂的 使用效果。当减水剂可供选择时,应选择施工用水泥较为适用的减水剂,为使减水剂发挥更好效果,在使用前,应结合工程进行水泥选择试验。每种外加剂都有适宜 的掺量,即使同一种外加剂,不同的用途有不同的适宜掺量。掺量过大,不仅在经济上不合理,而且可能造成质量事故。

2.2 混凝土配方设计不当的预防措施

故 混凝土配合比的设计要从浇筑物和施工方法两方面需求出发,按最大级配密实度来进行设计,在满足施工条件的情况下尽量减少砂浆量,在混凝土粘性不足以影响施 工的情况下,尽量减少用水量,用减水剂调节混凝土流动性,这样既可减少浮浆层,又可减少混凝土塑性收缩,这就需通过大量的试配来验证。而配合比在生产应用 中亦要根据原材料的变化、天气情况、施工情况等等进行适当调整。

2.3 混凝土生产中计量误差的预防措施

要克服这种隐患必须对生产称量系统保持时刻关注,牢固各种物料称的支架,减少与振动设备对其产生的影响,对粉料称和搅拌机配置合适的气体回流管,并保持其畅通,这样生产计量的原材料才能严格按配方执行,才能得到有效控制。

2.4 混凝土运输过程产生的质量问题的预防措施

在混凝土运输过程中,车鼓保持在每分钟约6转,并到工地后保持搅拌车高速转动四至五分钟,以使混凝土浇筑前充分再次混和均匀,如遇坍落度有所损失,可后掺一定的外加剂以达到一定的效果。

2.5 混凝土养护不当产生的质量问题的预防措施

通 过试验观察发现:干缩引起表面裂缝一般仅数厘米深度,主要靠养护解决,引起表面拉应力的温度因素有:气温变化、水化热和初始温差。气温变化主要有:气温骤 降、气温年变化和日变化,特别是混凝土浇筑初期内部温度较高时尤应注意表面保护。在混凝土表面覆盖塑料薄膜或湿麻包袋等,紧贴混凝土表面起到隔温效果,是 防止表面裂缝的最有效措施。

混凝土广泛应用于建筑、交通、水利等工程建设中,是工程结构的重要组成部分,其质量直接影响到整个工程的质量,通过分析影响混凝土质量的因素找到了问题所对应的解决措施,为实际工程应用提供了指导,还需要实际的工程加以验证。

3  工程实例的应用

 城建中心对本工程的质量十分重视,对混凝土从材料源头上控制,在施工过程中控制,在后期养护中控制,把握好每一个环节,确保本工程混凝土的质量,进一步证明了相应防范措施的有效性。

3.1 工程概况

滨江路北起越江路,南至疏港公路,规划为南通市区西快速干道,同时又是沿江高等级公路南通市区段的一个重要组成部分。并将路本次设计路段为从越江路—中远路,路段程度约为3.193公里;规划道路宽度为50米。道路与相交道路交叉除人民西路、越江路交叉口按立体交叉设计,其余均为平面交叉考虑。施工范围包括道路、桥涵、雨污水、绿化、照明、给水、道路标志标线等相关内容。

3.2 混凝土质量的控制实施

本工程混凝土质量控制的实施主要针对以上所提出的五种解决措施,分层次、分阶段的实施,主要体现在以下几个方面:

3.2.1 原材料

原材料是组成混凝土的基础,原材料品质的优劣直接影响到混凝土质量的好坏,因此首先要把好原材料质量关。

水泥的强度和体积安定性直接影响混凝土的质量。水泥的强度上下波动,混凝土的强度就会发生相应的变化;水泥的体积安定性差,就会使混凝土产生膨胀性裂缝。因此,要选择好水泥品种,根据经验,大水泥厂生产的水泥质量比较稳定可靠。

黄砂最关键的是细度模数和含泥量,砂子太细或含泥过多,会增加混凝土的干缩裂缝。另外,砂石中含泥量高,不仅 影响 混凝土的强度,而且影响抗冻性、抗渗性和耐久性。因此,混凝土最好采用中粗砂,且含泥量和有机质的含量必须满足规范要求。

 石子主要控制好级配、针片状含量和压碎值。经调研目前好多混凝土厂家的石子级配都不是很好,因此,如何确保石子级配连续,且在生产中切实可行,还值得进一步探讨研究 。

现在各地区主要使用商品混凝土,选择商品混凝土厂家也是一件很重要的事情。根据体会,一定要选择信誉好的,设备比较先进的混凝土厂家,同时必须到现场对原材料进行定期和不定期的检查。

3.2.2 配合比

水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数,它们与混凝土各项性能之间有着非常密切的关系。确定这三个基本参数的基本原则是:在满足混凝土强度和耐久性的基础上,确定混凝土水灰比,在满足混凝土施工要求的和易性基础上,确定混凝土单位用水量,砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定。

本工程对配合比十分重视,在使用前均进行现场试配,然后根据试配结果来选择确定配合比。当然,在施工实践中必须注意到配合比控制也是一个动态过程,不是一成不变的,要及时了解原材料状况的动态信息,还要注意天气和季节的变化,要根据实际情况及时适当地调整和修改施工配合比。

3.2.3 混凝土生产

混凝土生产过程中要注意两个问题 :

计量设备:混凝土搅拌站计量设备应定期校验,保证准确,特别是外加剂计量。经调查发现,存在不少问题。由于计量不准,导致混凝土坍落度不稳定,甚至长时间不凝固,个别情况甚至造成严重的质量事故。

搅拌时间:混凝土的生产搅拌时间长短与混凝土的强度和均匀性有关,应从多次试验和生产实践中选择最佳搅拌时间。搅拌时间太短或太长都会对混凝土的匀质性产生极大影响。

3.2.4 混凝土运输

混凝土在运输过程中,特别是长距离运输或在闹市区运输,受到运输机械、气候条件、 交通 状况等因素的影响,在此过程中如出现意外(如长时间堵车)或不规范行为(如往混凝土内加水),混凝土的质量就会受到影响。因此,要加强混凝土运输过程中的控制和管理。为防止混凝土误送或超过初凝时间到达工地,必须建立严格的收发制度。本工程要求混凝土出厂时要出具详细的发料单据,填好收料单位、工程名称、混凝土强度等级、坍落度、发车时间等 内容 ,运至现场后要严格执行验收程序,填写到达时间及验收人,并做塌落度试验,对于不符合要求的混凝土坚决拒收。

3.2.5 混凝土浇注

混凝土浇注对混凝土质量也有很大影响,在浇注过程中,特别应注意以下几点:①模板支设,模板支架要稳定牢固,模板接缝要严密,要清除模板表面的灰浆等垢物,刷好隔离剂,以防支架失稳、跑模漏浆等。②振捣:混凝土采用插入式振捣棒振捣时,要快插慢拔,振捣时间控制在2030,待出现泛浆或混凝土不下沉时即可停止振捣。混凝土振捣应连续、均匀,不得少振、漏振和过振。少振、漏振会引起混凝土不密实,甚至出现空洞等;过振会导致混凝土产生泌水和分层离析现象。混凝土浇筑后11.5,有条件的工地可对混凝土进行二次复振,复振可提高混凝土强度10%左右,同时,复振还可以使混凝土二次液化以愈合构件的早期微裂缝。③抹压:混凝土的抹平压光也很重要,直接影响表面混凝土的外观质量。抹压应在混凝土初凝后、终凝前进行,抹压太早起不到消除裂纹的效果,抹压太迟则操作困难或甚至无法操作,因此一定要把握好火候,第一遍为普通抹压,第二遍应重点寻找裂缝,抹压时用木抹子拍打,产生振动压力,使混凝土再次液化,愈合裂缝。

3.2.6 养护

混凝土成型后的养护也直接影响混凝土的质量。混凝土终凝后,水泥还在继续水化,混凝土强度在不断增长。因此,必须及时覆盖洒水,使混凝土表面保持足够润湿,避免混凝土表面因干燥而产生干缩裂缝。特别要注意混凝土的早期养护、夏季养护、冬季养护和位于通风口部位的混凝土养护。

3.2.7 试件制作

混凝土试件在一定程度上反映了混凝土实体的强度,也是混凝土进行质量评定的主要依据,因此,混凝土试件必须认真制作,妥善养护。一方面,如果混凝土试件制作马虎,不注意养护,则容易导致混凝土试件不合格,而实际上混凝土实体强度是满足要求的,从而带来不必要的麻烦。另一方面,制作试件也不能弄虚作假,结果混凝土试件是合格了,但混凝土实体质量到底如何很难确定,容易造成工程质量隐患。因此,制作试件一定要认认真真,实事求是,工地试验室的建设也不能马虎随便,特别是在冬天,养护条件太差很容易造成混凝土试件的不合格。

4  结论

本 文在综合分析前人研究以及实际工作经验的基础上,系统阐述了混凝土生产过程中在原材料、配合比、计量误差、混凝土运输以及养护阶段等方面存在的问题,并且 针对性的提出了解决的措施,同时结合具体工程实际进行了分析验证,并提出综合控制的观念,为混凝土在工程的实际应用提供经验,然而要对混凝土的特性有比较 客观、正确的认识,还有待于进一步的试验研究。

同时,本文的研究也为进一步提高混凝土质量开辟了新的研究思路,展望未来的研究方向可知,要获得优质的混凝土还必须要在整个生产过程贯彻全面的质量管理(PDCA循环),全面研究每个阶段混凝土特性的特点,研究每个影响因素和混凝土每个主要特性之间的非线性关系并进一步建立起相对应的模型,从而达到进一步控制和改善混凝土性能、降低成本、并最终提高建筑结构性能的要求。

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