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摘要:混凝土是组成现代建筑工程的重要材料,混凝土同钢筋、钢结构等一起,形成建筑工程的主要骨架及受力结构,其重要意义不言而喻,是十分的重要,其施工质量和工艺控制也就变得十分重要,对于混凝土的研究和施工总结也具有很重要的意义。本文通过对具体工程的混凝土施工工艺的研究与总结,对不同掺合料的混凝土施工进行详细的阐述,便于对混凝土的成型质量和施工工艺进行优化研究,为其质量提升提供参考。
关键词:建筑工程;施工质量;混凝土施工
一、混凝土强度及主要影响因素
混凝土是由水泥、水、细骨料、化学外加剂、矿物质混合材料,按比例配合,经过均匀拌制,振捣密实成型及养护硬化而成的人工石材。混凝土质量的主要指标之一是抗压强度,抗压强度是按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002,制作边长为150mm的立方体试件,在标准条件(温度20+2度,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期,测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度。
综上所述,影响混凝土抗压强度的主要因素有原材料方面骨料、水泥、拌合水、外加剂、以及矿物掺合料。
1、各种原材料对混凝土强度的影响
(1)、粗骨料对混凝土强度的影响,粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎、筛分而的的粗骨料,称为碎石或卵碎石。粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时,其比表面积减小,混凝土的水泥用量也减小,故在满足技术要求的前提下,粗骨料的最大粒径应选大一些,在钢筋混凝土结构工程中,粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋间距最小净距的3/4,对于混凝土实心板,可允许使用最大粒径达1/3板厚的骨料,但最大粒径不得超过40mm。对于采用泵送的混凝土,碎石的最大粒径不应大于输送泵管的1/3,卵石的最大粒径不应大于输送泵管的1/2.5.
碎石或卵石的强度可采用岩石抗压强度和压碎指标两种方法表示,当混凝土强度等级为C60以上时,应进行岩石抗压强度试验。用于制作粗骨料的岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5.对经常性的生产质量控制则可采用压碎指标值来检验。
有抗冻要求的混凝土所用粗骨料,要求测定其坚固性。可以用硫酸钠溶液检验,试样经5次循环后其质量损失应符合有关标准的规定。
粗骨料中所含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物等有害物质对混凝土的强度也有影响,其含量应符合有关标准的规定。重要工程混凝土所使用的碎石或卵石,还应进行碱活性检验,还有粗骨料中针、片状颗粒过多,会使混凝土的和易性变差,强度降低。故粗骨料中的针、片状颗粒应符合相关规定。当石质强度相等时,碎石表面比卵石表面粗糙,它与水泥砂浆的粘结性比卵石强,因此,砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大,因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求,经试验调整好混凝土的配合比。并根据施工现场条件随时调整好配合比。
(2)、水泥:配制普通混凝土的水泥,可采用六大常用水泥。水泥品种的选择应根据混凝土工程特点、所处环境条件及设计施工的要求进行选择水泥强度等级的选择。应与设计强度等级相适应,一般以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5~2.0倍为宜。对于高强度混凝土可取0.9~1.5倍。用低强度等级水泥配制高强度混凝土时,会使水泥用量过大,不经济,不仅会影响混凝土的强度还会影响混凝土的其它技术性能,高强度水泥配制低强度混凝土时,会使水泥用量偏少,影响和易性和密实度,导致该混凝土耐久性差等。所以施工现场水泥的强度等级不能乱用,得采用经试验配制的配合比所拌合的混凝土。
(3)、拌和水:混凝土拌合及养护用水的水质应符合《混凝土用水标准》JGJ63-2006的有关规定,对于设计使用年限100年的混凝土CL离子的含量不得超过500mg/L,预应力混凝土CL离子的含量不得超过350mg/L。混凝土拌合用水的水质检验项目还包括PH值、可溶物、不可溶物和碱含量。被检验水样应与饮用水样进行水泥凝结时间和水泥胶砂强度的对比试验。不得用于使用碱活性或潜在碱活性骨料的混凝土,未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。在无法得到水源的情况下,海水可用于素混凝土,但不得用于装饰混凝土。主要是CL离子对混凝土的影响主要是引起钢筋的锈蚀,从而影响混凝土的强度,是混凝土结构耐久性和安全性的重要因素,减短结构的使用寿命。
(4)、外加剂:外加剂在混凝土拌合前或拌合时加入,掺入一般不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)。主要功能是能按要求改善混凝土性能的物质。只要不过量和滥用、没经试验的混用,对混凝土强度影响是不大的。各种混凝土外加剂的应用改善了新拌合硬化混凝土的性能,促进了混凝土新技术的发展,促进了工业副产品在胶凝材料系统中更多的应用。还有助于节约资源和环境保护,已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。
(5)、矿物掺合料:为改善混凝土性能、节约水泥、调节混凝土强度等级,在混凝土拌合时加入的天然的或人工的矿物材料,被称为矿物掺合料。混凝土矿物掺合料分为活性矿物掺合料和费活性矿物掺合料。非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应,如磨细石英砂、石灰石、硬矿渣等材料。活性矿物掺合料如粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、沸石粉等本身不硬化或硬化速度很慢,但能与水泥水化生成的氢氧化钙起反应,生成具有胶凝能力的水化产物。
混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展,应按施工规范的规定予在养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要保温防冻害,夏季要防暴晒脱水。现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。
2.混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系
混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95%的保证率,低于该标准值的概率不大于5%,充分保证了建筑物的安全,从此推定,抽样检查的几组试件的混凝土平均确定一定大于等于混凝土设计标号。通过公式计算可以看出,施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号,更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性,即要尽量使混凝土标准差降到较低值,这样,既保证了工程质量,也降低了工程造价。
二、混凝土质量控制的有效措施
1.原材料控制
普通混凝土是由水泥、水、细骨料、化学外加剂、矿物质混合材料,按比例配合,经过均匀拌制,振捣密实成型及养护硬化而成的人工石材。在这几种组成成份中,监理工程师、质量控制工程师应着重在工程资料和实物检查两方面。目前,一些地区实行的监理见证取样送检制度值得肯定。
1.1水泥
水泥有多种品种、标号应根据设计图纸的要求的要求和实际使用部位的环境条件,选择适当的水泥品种和标号。高强混凝土应优先选择高标号水泥进行试配。
1.2砂
细骨料砂,要重点检查其质地、级配、细度模数、含泥量和有害物质含量。其重点是含泥量和有害物质含量。这两项对于混凝土强度的影响较大。用于拌制混凝土的细度模数应在3.7~1.6之间。结构用砂含泥量一般不应超过3%,有害物用质(云母、有机物、硫酸盐等)含量不应超过2%。
1.3石子
粗骨料石子,应重点检查其质地、级配、针片状颗粒含量、含量泥量及最大粒径。一般采用1cm~3cm的碎石,卵石一般能用于结构受力部位,严禁混有煅烧过的石灰石块或白云石块。
1.4水
凡是不能饮用的水,应在水质化验和抗腐蚀试验合格后,方可用于拌制混凝土。污水、工业废水、PH值小于4的酸性水和硫酸盐含量超过水重1%的水,不能用于拌制混凝土。对预应力混凝土的施工用水,更样着重控制。
1.5外加剂
首先,应检查外加剂生产厂家的生产许可证,质量保证料和有相应资质的检测单位出具的性能试验报告。其次,在混凝土外加剂使用前,应进行试配并进行试验检验,以复验混凝土外加剂与工程所有水泥是否相适应,以及是否满足施工要求的混凝土性能和有关设计要求指示(如坑渗标号等)。另外,应注意混凝土外加剂使用说明的有效日期、防止过期失效的外加剂用于工程。同时,要严格控制剂量,不得随意添加,在搅拌混凝土时,掺加外加剂的混凝土搅拌时间应适当延长。应大力推广使用新型的复合型混凝土外加剂,以适应先进的施工工艺的多种要求。
2、生产工艺方面控制
2.1:振捣:混凝土振捣不密实,有蜂窝麻面,剪力墙根漏振等情况一是影响混凝土的结构强度质量,二是影响混凝土浇筑成型之后的感观质量。混凝土宜分层浇筑,分层振捣。每一振点的振捣延续时间,应使混凝土不在往上冒气泡,表面不再呈现浮浆和不再沉落为止。当采用插入式振捣器振捣普通混凝土时,应快插慢拔,移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.4倍,与模板的间距不应大于其作用半径的0.5倍,并应避免碰伤钢筋、模板、芯管、吊环、预埋件等。振捣器插入下层混凝土内的深度应不小于50mm。当采用平板振捣器时,其移动间距应保证振捣器的平板能覆盖已振实部分的边缘等。
2.2:养护:如果新浇筑混凝土不按时养护,表面容易产生温度裂缝,是由于表面与内部温差大引起的,在硬化期间,水泥放出大量的水化热,内部温度不断上升,使温差增大,混凝土产生收缩应力,早期混凝土强度低,抵抗不了这种应力而产生裂缝。混凝土的养护方法有自然养护和加热养护两大类。我们施工现场一般都是自然养护。自然养护又分为覆盖浇水养护、薄膜布养护和养生液养护等。对已浇筑完的混凝土,应在混凝土终凝前(通常情况为混凝土浇筑后8~12小时)开始自然养护。混凝土采用覆盖浇水养护的时间,对于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于7d。对火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于14d,对掺用缓凝剂、矿物掺合料、或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d的养护时间。浇水次数应保证混凝土润湿状态,养护水应和拌和水相同。
2.3:温度:冬期、冬期施工混凝土应比常温情况下搅拌时间延长一分钟。混凝土的出机温度不应小于10度。入模温度不应小于5度,对预拌混凝土和远距离运送的混凝土,出机温度和运送距离需要经过热工计算确定,但不宜低于15度。大体积混凝土的入模温度可以根据施工现场的实际情况适当降低。夏季高温、高温施工混凝土配合比应考虑原材料温度、环境温度、混凝土运送方式与时间对混凝土初凝时间、塌落度损失等性能指标的影响,根据环境温度、湿度、风力和采取温控措施的实际情况,对混凝土配合比进行调整,高温施工混凝土宜采取低水泥用量的原则,并可采用粉煤灰取代部分水泥。还有就是选用低水热化的水泥。混凝土入模温度不宜大于35度,要洒水降温,降低混凝土的入模温度。
三.混凝土施工存在的问题
3.1原材料控制力度不够
土木工程混凝土施工的材料一般由施工人员控制,而在实际操作中,通常会因为施工现场场地有限,出现水泥存放的环境过差,时间过长,重量不足等现象,有的施工单位所选择的混凝土本身就存在着一定的质量问题。施工人员在对混凝土的材料进行控制和管理时,应做到科学合理,避免出现水泥存放的时间长、环境差、重量不足等现象,粗骨料最好过一下筛,选用粒径级配差不多的,细小的骨料混在粗骨料里面增加了骨料的表面积,从而增加了胶凝材料的用量,强度还有所降低。还有就是控制好拌合砂的含泥量,最好也过一下筛,含泥量过多也是会影响混凝土的质量。进而导致土木工程的混凝土质量达不到国家规定的标准,影响到施工质量。
3.2配制比和拌制不准确
混凝土配制比能够决定其强度大小,影响到混凝土的质量。而在实际的施工过程中,由于部分施工人员依据个人经验进行配制,而不是由官方机构来进行试验和配制,或是施工单位送去试配的材料与在实际混凝土的施工中所采用的材料不同,影响到混凝土的质量,为土木工程埋下了安全隐患。混凝土在拌制的时候应将所有材料都过称,以控制其重量。然而实际施工过程中,施工人员通常都没有对拌制材料进行重量的控制和核算。没有确定各种原材料是否合格,如粗骨料的粒径级配是否符合要求、水泥是否过了有效期、砂的含泥量、水质是否是污水等。还有没有注意过各种材料的投放顺序,基本上是边搅拌边放材料,这样会导致搅拌不均匀。而且混凝土在拌制过程中还容易加水过量,过量了又没有重新调整配合比,要么加砂,加粗骨料,要么加水泥。从而大幅度地降低混凝土强度。此外,混凝土拌制时间的不足也会导致混凝土颜色不匀、和易性低等,影响混凝土浇筑成型的质量和强度。
3.3拆模和振捣不合理
模板的质量对混凝土质量也有着非常重要的作用,有的工地为了控制耗材的成本,采购劣质的工程模板,才浇筑周转一次就有脱皮掉角、不平、翘壳和带有垃圾等,并且存在过早拆模现象,本来混凝土早期强度就低,再加上施工现场的模板都没有耍过脱模剂,致使混凝随着模板一起脱落,导致墙面坑坑洼洼的,凹凸不平。十分难看,影响混凝土浇筑成型的感观质量同时也减小了钢筋的保护层,使混凝土不能更好的握裹住钢筋,使钢筋混凝土结构的强度下降。同时振捣时间不合理,管理人员没有跟作业人员做好交底,振捣没有采用快插慢拔的工艺,施工现场作业人员把振捣器插入剪力墙里面是快插快拔,混凝土还在继续下沉,还有气泡,作业人员就已开振捣器转移下一个点,振捣范围也是大小不一,有的完全超出了振捣器的作业半径范围。振捣板面混凝土也是,放下去就拿起来。使得混凝土表面形成蜂窝、剪力墙下脚漏振和烂根等,影响到工程的质量和结构安全性。
4.4保暖和养护不重视
在土木工程的施工中由于环境、气候以及人为等因素的影响,易造成混凝土产生程度不同的裂缝,影响到工程的质量。在南方还好点,不涉及冬期施工,但夏季有高温施工。施工现场的作业人员一般在新浇筑混凝土前两天养护一下,施工人员很容易忽视对混凝土的浇水养护,钢筋工、木工的集中荷载上的过早。因为混凝土早期强度低,这些都会造成对混凝土结构不同程度的影响,如温度裂缝。变形裂缝等。而我国目前对混凝土裂缝的控制,大多是在施工的时候进行重点监控,在裂缝出现时进行补救等措施,这样的方法效率低,难以满足土木工程质量的要求。导致混凝土强度大幅度地降低,影响到工程的质量。
四.土木工程混凝土施工问题的解决对策
4.1严格控制原材料
施工人员在对混凝土的材料进行控制和管理时,应做到科学合理,避免出现混凝土到现场后存放的时间长、环境(温度)差、重量不足等现象,从而影响工程的质量。施工单位在选择混凝土时,应尽量选择品质高、信誉好的混凝土供应商,以保证混凝土的质量。并且施工单位可加强施工现场的管理,制定可行的管理制度,不断提高施工人员的质量意识以及技术水平,增强其工作的责任心。
4.2合理控制配制比和搅拌时间
土木工程混凝土的配制比应在国家规定的安全范围内,根据相关的规定和实际施工中所采用的材料来设计,并进行反复的实验和配比,以达到满足土木工程的强度、耐久性、安全性等要求。因此,在计算混凝土的配制比时,混凝土搅拌站的技术人员应严格依照相关的规定来取值,以确保其正确性、合理性以及科学性。在拌制混凝土时,施工人员应做好对材料的重量控制和核算工作,掌握好水的用量,避免加水过量。着重控制好投料顺序。在混凝土拌制过程中,施工人员应科学合理且尽责地把握好时间,以避免因搅拌时间不足而降低混凝土的质量均匀。此外,应加强工程施工现场和混凝土搅拌站的联系和沟通,合理选择和安排混凝土的运输车辆和路线,减少塌落度的损失。以保证混凝土运至工程施工现场的质量。
4.3强化拆模和振捣技术
在混凝土拆模的过程中,施工人员应遵循后支先拆或先支后拆的顺序,可先将不承重部分拆除,再将承重部分拆除。小跨板的顶板可以在同条件试块达到75%的强度申请拆模,大跨度板。梁结构必须在同条件养护试块强度达到100%的情况下才能申请拆模。墙柱模板可以在混凝土不会出现缺棱掉角,强度达到1N/mm2就可以申请拆模了。同时施工中还应保证振捣工艺要求,做到快插慢拔,以使混凝土已不产生沉降、没有气泡冒泡就可以换下一个振捣点。还得注意振捣点的间距及作用半径,移动间距不宜大于作用半径的1.4倍。以使混凝土密实。在钢筋密集的地方,应加强振捣,以防止出现空洞、蜂窝、漏筋等现象,从而影响到工程质量。
4.4重视保暖和养护措施
混凝土裂缝的产生,究其主要原因还是由于温度的变化。因此,防治混凝土裂缝关键的步骤就是对混凝土采取保温措施。使混凝土内外的温差减小,防止温度梯度的产生,从而避免混凝土出现裂缝;应量使混凝土的最低温度维持在相对稳定的状态。对混凝土进行有效持续的养护,使混凝土随时保持在最佳状态,以防出现冷缩以及干缩,保证混凝土的水化作用能够顺利进行,以尽可能保证混凝土的强度,还有就是控制好作业人员上材料的时间,减少集中荷载对楼板的扰动。以防治混凝土裂缝的产生。
混凝土的养护方法一般来说包括浇水养护、浸水养护以及塑料薄膜3种,常用的是浇水养护和浸水养护。混凝土的喷水养护一般在拆模后进行,时间通常在一周以上,喷水养护的频率和水量应根据具体情况来决定,但需要确保混凝土保持湿润的状态,保证混凝土水化的连续性。此外,若是在冬季或温度较低的环境中,混凝土的养护还应注意采取保暖措施以防其因受冻而降低强度。
五.结语
现场工程混凝土施工的影响因素非常多且繁杂,解决这些问题的过程具有一定技术性和管理性。因此,解决土木工程混凝土施工问题,需要混凝土的生产商、工程的施工单位及现场的作业人员全力配合,努力提高土木工程混凝土施工的质量和技术水平,从而保证土木工程的施工质量和安全。
参考文献:
[1]建筑工程施工手册
[2]普通混凝土配合比设计规范(jgj55-2011)
[3]混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)2011年版
[4]混凝土用水标准(JGJ63-2006)
[5]普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)