土木工程中大体积水泥混凝土的质量控制优化个人见解

发表时间:2020/7/2   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:杨秀晗
[导读] 摘要:水泥混凝土材料有着造价相对便宜、与钢材结合好、使用环境广等特点,在现代建筑业发展过程中,多出见到它的身影。
        三都水族自治县交通运输局  贵州三都水族自治县  558100
        摘要:水泥混凝土材料有着造价相对便宜、与钢材结合好、使用环境广等特点,在现代建筑业发展过程中,多出见到它的身影。如何保障其质量,以便更好的服务人类建筑业发展,就显得尤为急迫。我结合施工中常遇到的问题做一些分析,就如何提高混凝土质量提出自己的见解。
        关键词:混凝土;施工技术;质量控制;
        当前,我国土木工程发展迅速,像在桥梁领域,截止目前,世界前100名中,中国占了90个;在房屋建筑领域,北京中信大厦在2018年完工,该项目由中建三局承建,再次刷新了北京市房屋建筑超高层的新高度,是世界第八高楼。在其它土建项目中,类似的案例有很多。能取得这样的成就,得益于对大体积砼结构有了较为深入的了解。现在,我结合自己的施工经历,就怎么做才更好的控制混凝土的质量,同时又能提高施工技术的水平,希望能给同行一些参考。
        一、大体积混凝土
        水泥混凝土材料发展至今,如何界定它,全球没有统一的、具体的量化值。像美国的一些行业协会,如American Concrete Institute,也仅仅宽泛地提到体积较大或者水化热有影响,没有做到可以量化研究。在日本建筑学行业里,其建筑工程标准会(JASS5),关于体积大小度量,提到了最小结构断面大小,而且还兼顾考虑砼水化硬化过程中内外温度差。比较上述两国的不同定义,可知:主要考虑混凝土水化硬化产生的热量引起的温度收缩应力会不会造成开裂,但热量散发的快慢又与截面尺寸有关。根据国情工程实际情况,在《大体积混凝土施工标准》(GB50496-2018)是这样描述的:“混凝士结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。”1
        二、常见的质量问题
        大体积混凝土工程有些露在地面上,像船闸通道;有些埋藏在在地下,像核反应堆保护层,它们的三维大小往往是很大的。多数工程要求连续施工,不允许留下施工缝,所以往往一次性浇筑,像工业建筑中的大型没备基础、简支梁桥的扩大基础、悬索桥的锚碇、高层建筑中的基础底板等。大体积混凝土施工,要有较高的施工技术水平及施工组织能力,才能保证工程质量,特别是如何防止收缩裂缝、泌水、离析等问题产生,这尤为重要。
        1、温度差引起的收缩裂缝。该裂缝一般在发生混凝土水化凝固的初凝阶段,主要有自身水化放出的热量散发不快以及日夜温差引起的两种诱因,其本质原因就是混凝土的抗拉极限不足以抵挡由温度差产生的应力,进而导致不可恢复的缝隙发生。像我国西北地区,白天气温高、夜里气温低,混凝土本身又是吸热的,白天吸收积聚在里面的热量来不及快速散发导致有温差,为此形成了温度反向拉应力。同理,由水化热引起的温差应力类似。不同品种的水泥、混凝土内部是否有配筋、配筋方式等等,都能影响一个混凝土构造物的抗拉强度值大小。经过多方面研究发现,温度差的经验值为77华氏度。如果温度差不小于77华氏度时,混凝土里面诱发裂隙的可能性会大大增加,要引起足够重视。
        2、湿度变化引起的的裂缝。水泥混凝土拌合物在浇筑后,需要在特定的气温和空气湿度条件下进行养生。否则,它将达不到预定的强度或者开裂严重。过低的温度,虽然可以做到湿度保持在一定范围,但容易导致水泥混凝土未凝结之前就结冰,很容易因为结冰膨胀引发不可恢复的裂缝。同理,气温较高时,空气中的水分蒸发速度很快,如果不能得到快速补充,湿度就会降低。未凝结的水泥混凝土,拌合物里面的毛细孔、微晶间孔、凝胶内孔的吸附水会快速蒸发,空隙内行程较大的负压,从而导致不可恢复收缩发生开裂。
        3、混凝土泌水和离析现象。

混凝土拌合物一般都具有很好的黏聚性和保水性。实际工程中,从入模浇筑到初凝期间,混凝土拌合物一些组分粒状材料有时会存在不同程度的的下沉,自由水上升,在混凝土表面形成水滴,这种现象叫做泌水。有时候,还会出现不同组分的集料相互分离,这种现象就是离析。造成水泥混凝土离析或泌水的原因是多方面,有些是级配问题、有些是水泥本身物理指标就不合格,还有涉及施工等等。
        三、强化全过程管理,提高大体积混凝土品质
        1、优选原材料,加大对其质量的控制
        混凝土拌合物是由不同组分的材料组成的,它们的品质主宰了混凝土的质量。不同工程环境,对水泥的物理指标要求不一样。对于大体积混凝土施工,在同等条件下,建议考虑使用低水化热、终凝时间比较长的水泥,像P•O、P•S、P•P等;骨料方面,除了满足工程设计要求和现行行业标准外,还应符合以下几个条件:采用连续级配粗骨料,含泥量要小于1%;细骨料优先使用中砂,细度模数尽量不小于2.3,含泥量要低于3%;外加剂产品类型选定、掺量大小,除了满足现行有关规定外,最根本的是由试验来确定;“粉煤灰和粒化高炉矿渣粉,质量应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596和《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046的有关规定。”2
        2、优化配合比设计
        配合比设计要结合具体工程(结构)的尺寸大小和钢筋配筋情况,首先要满足技术性要求,像拌合物的和易性、相应的强度等级、工程(结构)规定的耐久性,同时还要综合经济性等方面的要求,选择合适的配合比设计。总体思路是提高外加剂及骨料的含量,尽量降低水泥用量,从而影响自身水化热,以降低混凝土里面聚集的温度。
        3、优化混凝土浇筑方案
        施工方案对分项工程的实施,明确了具体的技术要求和施工方法。对于大体积混凝土施工,要特别注意施工工程中的温度控制,在专项施工技术方案必须着重体现。方案制定时,主要从混凝土工程量、支架模板工程、内部散热系统、倾卸混凝土高度、环境因素(温度、湿度)情况、入模温度等潜在因素进行综合研判,做好施工段划分与衔接、施工缝留置、离析、振捣工艺、边界约束、浇筑的连续性、运输距离、车辆人员配备、温度应力控制等各方面技术准备工作。
        4、进一步强化后期养护的力度
        混凝土养护工作,要有专项的方案。方案的制定,要结合工程(结构)所处的具体环境,优化养护方法,还要结合水泥品种、外加剂等技术方面要求,指定专职人员进行养护管理,并据实写好相关记录。关于温差管理,首先满足设计标准的最低要求。当温差达到25℃左右时,要引起足够重要,研究是否采取必要的降温措施。混凝土强度较低时,应避免承受行人等第三方荷载。不同的养护方法,要求不一样。如洒水养护,砼表面经常湿润就可以了。采用蒸汽养护时,应按照现行有关规范执行。
        结语:大体积混凝土在土木工程行业发展进程中取得了理想的发展成绩,这离不开混凝土特性的细化研究。不断总结混凝土施工碰到的问题,不断追溯到其产生的理论,这大大促进了大体积混凝土行业发展。为此,在施工工作中,应该严格执行与施工相关全过程管理,特别是有效地控制施工过程中的关键环节、关键工序,组织好人工、施工机械、材料等各要素资源,结合当地环境、气候、天气条件,才能进一步提高施工整体质量水平。
        参考文献:
        〔1〕GB 50496-2018,大体积混凝土施工标准〔S〕
        〔2〕GB 50496-2018,大体积混凝土施工标准〔S〕
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