结婚喜糖批发:大体积混凝土质量通病及防治措施(2009年第2期 总第110期)

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试述大体积混凝土质量通病及防治措施(2009年第2期 总第110期)
更新时间:[2009-07-02] 字体:大中小

吴  广
(建瓯市交通工程开发公司、交通工程测量队,建瓯 353100)
摘要 本文在介绍大体积混凝土质量通病产生原因的基础上,提出相应的防治措施。
关键词 大体积混凝土 质量通病 防治措施
根据我国交通部《公路工程国内招投标文件范本》规定,混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1.0m的部份所用的混凝土简称为大体积混凝土。大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都较复杂,施工时应十分慎重,否则易出现质量事故,造成不必要的损失。组织大体积混凝土结构施工,在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题要逐个解决。本文着重介绍大体积混凝土的质量通病的产生的原因与防治措施。
1混凝土裂缝
(1)裂缝产生原因。
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。除外部荷载作用产生的荷载裂缝和地基变形产生的裂缝外,还有因温度和收缩产生的裂缝。
(1)水泥水化热的影响产生的裂缝。
水泥水化过程中放出大量的热量(可达70℃左右,甚至更高),且主要集中在浇筑后的7d左右。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。由于混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。
(2)混凝土收缩的影响产生的裂缝。
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形,受到外部约束时(支承条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩、自生收缩和炭化收缩等。在硬化初期主要是水泥和粗骨料在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
(3)外界气温湿度变化的影响产生的裂缝。
混凝土具热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生。
(4)其他因素的影响产生的裂缝。
混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝。
还有,施工材料质量、施工工艺质量及钢筋锈蚀引起产生混凝土裂缝。
2防止产生裂缝措施
大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性,危害严重,必须加以控制,大体积混凝土开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的,所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度,在一定范围内,就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程,包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
2.1优选混凝土各种原材料
(1)水泥的选择。
理论研究与实践表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的,凝结时间长的大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等,并尽量降低混凝土中的水泥用量,以降低混凝土的温升,提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失,可适度增加活性细掺料替代水泥。
(2)骨料的选择。
在选择粗骨料时,由于骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水性较小,收缩性较低,而砂岩、板岩、角闪岩等吸水性较大,收缩性较高,同时,骨料粒径大,收缩性小。因此可根据施工条件,尽量选用适宜岩性石料,粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量,也可以相应减少水泥用量,还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。
在选择细骨料时,尽量不用含硫化物的砂,因为砂中硫化物与水泥中吕酸三钙发生化学反应,使体积膨胀2.5倍。同时,因砂中云母含量高,将削弱水泥与骨料的粘结力;砂中含泥量过高、有机质和轻物质过多,都将降低混凝土强度。因此,应选择不含硫化物、云母含量低,含泥量、有机质和轻物质含量低的、平均粒径较大的中粗砂,从而降低混凝土的干缩,减少水化热量,对混凝土的裂缝控制有重要作用。
(3)掺加外加料和外加剂。
外掺剂保水性较好,混凝土收缩较小。掺加适量粉煤灰,可减少水泥用量,从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。
掺加适量的减水剂,它可有效地增加混凝土的流动性,且能提高水泥水化率,增强混凝土的强度,从而可降低水化热,同时可明显延缓水化热释放速度。
(4)精心设计混凝土配合比。
在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)、二掺(掺高效减水剂和掺高性能引气剂)、一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
2.2施工控制措施
(1)控制混凝土入模温度。
入模温度的高低,与出机温度密切相关,另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。
在外界温度较高的情况下进行施工,可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖,以减少阳光对其的辐射,同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。
如果是在冬季进行施工,因为要防止早期混凝土被冻问题,所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽或热水预热,对原材料应视气温高低进行加热。
(2)严格控制混凝土的浇筑速度,一次浇注的混凝土不可过高、过厚,宜采用薄层连续浇筑,减少混凝土分层厚度,以不超过2.0m为宜,以加快散热,保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实,严格控制振捣时间、移动距离和插入深度,严防漏振及过振。
(3)混凝土温度控制、监测与养生
①温度控制、监测。
为降低大体积混凝土的水化热,在混凝土的内部通入冷却循环水,采用循环法保温养护,以便加快混凝土内部的热量散发。
为能够较准确地测量出混凝土内部温度,在混凝土中预埋测温管,用水银温度计测温。上下层温差控制在15~20℃之内。根据各测点的温度,可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线,对照混凝土理论计算值,分析存在的问题,有的放矢地采取相应的技术措施。
②混凝土养护。
混凝土养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土的内外温差,促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。
从混凝土浇筑完成到终凝这段时间的养护对混凝土而言十分重要。混凝土浇筑完毕后,在其顶面及时加以严密覆盖,并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二:一是蓄水保温,防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变;二是保持内外温差的稳定。
(4)在混凝土浇筑过程中,可埋一定数量的石块,减少混凝土用量和水化热。埋放时,石块厚度不应小于15cm,无裂纹、夹层,强度不低于30MPa,数量为结构混凝土体积的25%以内。
(5)健全施工组织管理。
在制订技术措施和质量控制措施的同时,还需落实组织指挥系统,逐级进行技术交底,做到层层落实,确保顺利实施。
3混凝土的麻面
3.1混凝土麻面产生原因
(1)模板表面粗糙或清理不干净,粘有干硬水泥砂浆等杂物,拆模时混凝土表面被粘损,出现麻面。
(2)钢模板脱模剂涂刷不均匀,或局部漏刷,拆模时混凝土表面粘结模板,出现麻面。
(3)模板接缝拼装不严密,灌注混凝土时缝隙漏浆,混凝土表面沿摸板缝出现麻面。
(4)混凝土振捣不密实,混凝土中的气泡未排出,一部分气泡停留在模板表面而形成麻面。
(5)木摸板在浇筑混凝土前,没有浇水湿润,或湿润不够,或脱摸剂涂刷不均,浇筑混凝土时与摸板接触部分的混凝土水分被摸板吸去,致使混凝土表面失水过多,出现麻面。
(6)以干粉状掺入混凝土中的外加剂,含有未碾成粉状的颗粒,遇水膨胀,造成混凝土表面“开花”而产生麻面。
(7)振捣时间过长,造成混凝土离析而使碎石集中,砂浆过少包不住碎石而造成麻面。
(8)搅拌时间过短,混凝土和易性不好,以致水泥砂浆填不满石子间的孔隙而出现麻面等。
3.2预防麻面措施
(1)选用适宜的原材料及配合比。水泥、水、粗颗粒和细颗粒是浇筑混凝土的四种基本材料,外加剂是改善混凝土技术性能的辅助添加剂。粗颗粒在混凝土起到骨架作用,硬化后的混凝土粗、细颗粒应被水泥浆晶体结构所包裹,使水泥浆晶体起到连结作用。如果混凝土中水泥用量不足,则混凝土表面出现松散麻面,鱼鳞纹麻面等现象,如果混凝土中水泥用量过多,则混凝土凝结时易出现龟裂。因此,将各种原材料按适当级配和比例搅拌均匀,采用适当的方法将混凝土中的空气和游离水排出,使水泥浆填充细颗粒之间空隙,使其成为内实外光的胶结体。
(2)精心制作和安装摸板。在保证摸板的刚度、稳固的支撑的前提下,对较大批量的、同一形状、外露较多的构造物混凝土,一般选取工程木、竹胶合板。木模具有一定的吸水性,但表面粗糙,不当的振捣会损坏模板表面纤维,易于翘曲变形。在使用脱模剂方面,可选用无色石蜡质油基。从外光角度,特别是混凝土外露面,不应使用黑色机油和颜色较重的油脂作为脱摸剂。因此,在大体混凝土浇筑过程中,应使摸板表面光洁、脱摸剂涂刷均匀、节缝封嵚紧密,并按技术规范要求时间小心拆摸。
(3)认真进行混凝土浇筑作业。严格按照混凝土配合比投料,外加剂以水剂形式掺加,选择搅拌机的转速和搅拌时间,运输混凝土的道路尽可能平整,所使用的机具应不渗漏,转载次数尽可能少,以防混凝土漏浆、离析,失去均匀性。混凝土运送到工地现场,通过溜槽、溜管、输送泵或人工反铲进入摸板内,以防离析。混凝土分层厚度一般为35~40cm,上下层同时浇筑时前后距离相差不小于1.5m,分层往返浇筑时,保持下层混凝土不超过其初凝时间。振捣时,振动棒行程可按直线行列移位或交错行列移位,插入点之间距离以不超过有效振动半径为宜,一般为其作用半径的1.5倍,与侧摸应保持5~10cm。振动棒采取快插慢抽,伸入下层5~10cm。振捣时间不可太长,一般振捣时间控制在20~30s。振捣是否适度判断:振捣混凝土时不再有显著下降,不再出现大量气泡,混凝土表面均匀、平整,已泛浆。
4混凝土蜂窝
4.1混凝土蜂窝产生原因
(1)混凝土配合比不准确,或砂、石、水泥材料计量错误,或加水量不准,造成砂浆少石子多。
(2)混凝土搅拌时间短,没有拌合均匀,混凝土和易性差,振捣不密实。
(3)未按操作规程灌注混凝土,下料不当,使石子集中,振不出水泥浆,造成混凝土离析。
(4)混凝土一次下料过多,没有分段、分层灌注,振捣不实或下料与振捣配合不好,未及时振捣又下料,因漏振而形成蜂窝。
(5)模板孔隙未堵好,或模板支设不牢固,振捣混凝土时模板移位,造成严重漏浆或墙体烂根,形成蜂窝。
(6)碎石、河砂级配差,不便于水泥砂浆充分包裹,形成蜂窝等。
4.2预防蜂窝措施
混凝土配料时严格控制配合比,经常检查核对配合比,以保证材料计量准确。采用电子自动计量。混凝土拌合均匀,颜色一致,其延续搅拌最短时间应符合规定。混凝土自由倾落高度一般不得超过2m。如超过,要采取串筒、溜槽等措施下料。混凝土的振捣分层捣固。灌注层的厚度不得超过振动器作用部分长度的1.25倍。捣实混凝土拌合物时,插入式振捣器移动间距不大于其作用半径的1.5倍;对细骨料混凝土拌合物,则不大于其作用半径的1倍。振捣器至模板的距离不大于振捣器有效作用半径的1/2。为保证上下层混凝土结合良好,振捣棒插入下层混凝土5cm。混凝土振捣时,必须掌握好每点的振捣时间。合适的振捣现象为:混凝土不再显著下沉,不再出现气泡。灌注混凝土时,经常观察模板、支架、堵缝等情况。发现有模板走动,立即停止灌注,并在混凝土初凝前修整完好。
5混凝土孔洞
5.1孔洞产生原因
(1)在钢筋密集处或预埋件处,混凝土灌注不畅通,不能充满模板间隙。
(2)未按顺序振捣混凝土,产生漏振。
(3)混凝土离析,砂浆分离,石子成堆,或严重跑浆。
(4)混凝土工程的施工组织不好,未按施工顺序和施工工艺认真操作。
(5)混凝土中有硬块和杂物掺入,或木块等大件料具掉入混凝土中。
(6)不按规定下料,吊斗直接将混凝土卸入模板内,一次下料过多,下部因振捣器振动作用半径达不到,形成松散状态等。
5.2预防孔洞措施
(1)在钢筋密集处,可采用细石混凝土灌注,使混凝土充满模板间隙,并认真振捣密实。机械振捣有困难时,可采用人工捣固配合。
(2)预留孔洞处在两侧同时下料。下部往往灌注不满,振捣不实,采取在侧面开口灌注的措施,振捣密实后再封好模板,然后往上灌注。
(3)采用正确的振捣方法,严防漏振。插入式振捣器采用垂直振捣方法,即振捣棒与混凝土表面垂直或斜向振捣,即振捣棒与混凝土表面成一定角度,约40~45°。振捣器插点均匀排列,可采用行列式或交错式顺序移动,不混用,以免漏振。每次移动距离不大于振捣棒作用半径的1.5倍。振捣器操作时快插慢拔。
(4)控制好下料。要保证混凝土灌注时不产生离析,混凝土自由倾落高度不超过2m,大于2m时要用溜槽、串筒等下料。
(5)防止砂、石中混有粘土块或冰块等杂物;基础承台等采用土模施工时,要注意防止土块掉入混凝土中;发现混凝土中有杂物,及时清除干净。
(6)加强施工技术管理和质量检查工作。
6混凝土露筋
6.1露筋产生的原因
(1)混凝土灌注振捣时,钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放,钢筋紧贴模板,致使拆摸时露筋。
(2)钢筋混凝土结构断面较小,钢筋过密,如遇大石子卡在钢筋上,混凝土水泥浆不能充满钢筋周围,使钢筋密集处出现露筋。
(3)因配合比不当混凝土产生离析,浇捣部位缺浆或模板严重漏浆,造成露筋。
(4)混凝土振捣时,振捣棒撞击钢筋,使钢筋移位,造成露筋。
(5)混凝土保护层振捣不密实,或木模板湿润不够,混凝土表面失水过多,或拆模过早等,拆模时混凝土缺棱掉角,造成露筋等。
6.2预防露筋措施
(1)灌注混凝土前,检查钢筋位置和保护层厚度是否准确。
(2)为保证混凝土保护层的厚度,要注意固定好垫块。一般每隔1m左右在钢筋上绑一个水泥砂浆垫块。
(3)钢筋较密集时,选配适当的石子。石子最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋净距的3/4。结构截面较小,钢筋较密时,可用细石混凝土灌注。
(4)为防止钢筋移位,严禁振捣棒撞击钢筋。在钢筋密集处,可采用带刀片的振捣棒进行振捣。保护层混凝土要振捣密实。灌注混凝土前用清水将木模板充分湿润,并认真堵好缝隙。
(5)混凝土自由顺落高度超过2m时,要用串筒或溜槽等进行下料。
(6)拆模时间要根据试块试验结果确定,防止过早拆模。
(7)操作时不得踩踏钢筋,如钢筋有踩弯或脱扣者,及时调直,补扣绑好。
7混凝土缺棱掉角
7.1缺棱掉角产生原因
(1)木模板在灌注混凝土前未湿润或湿润不够,灌注后混凝土养护不好,棱角处混凝土的水分被模板大量吸收,致使混凝土水化不好,强度降低,拆摸时棱角被粘掉。
(2)常温施工时,过早拆除承重模板。
(3)拆模时受外力作用或重物撞击,或保护不好,棱角被碰掉,造成缺棱掉角;
(4)冬季施工时,混凝土局部受冻,造成拆摸时掉角。
7.2预防缺棱掉角措施
木模板在灌注混凝土前充分湿润,混凝土灌注后认真浇水养护。拆除钢筋混凝土结构承重模板时,混凝土具有足够的强度,表面及棱角才不会受到损坏。拆模时不能用力过猛过急,注意保护棱角,吊运时,严禁模板撞击棱角。加强成品保护,对于处在人多、运料等通道处的混凝土阳角,拆模后要用槽钢等将阳角保护好,以免碰损。冬季混凝土灌注完毕,做好覆盖保温工作,加强测温,及时采取措施,防止受冻。
8混凝土的施工缝夹层
8.1施工缝夹层产生原因
(1)在灌注混凝土前没有认真处理施工缝表面;灌注时,捣实不够。
(2)灌注大体积混凝土结构时,往往分层分段施工。在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在混凝土表面,未认真检查清理,再次灌注混凝土时混入混凝土内,在施工缝处造成杂物夹层。
(3)浇筑混凝土柱头时,因柱子施工缝停留时间较长,易掉进杂物,浇筑柱时,未进行认真处理,以致施工缝处夹有杂物形成夹层。
8.2预防施工缝夹层的措施
(1)在施工缝处继续灌注混凝土时,如间歇时间超过规定,则按施工缝处理,在混凝土抗压强度不小于1.2MPa时,一般地,层间间歇时间为4~7天,才允许继续灌注。
(2)在已硬化的混凝土表面上继续灌注混凝土前,应凿毛,除掉表面水泥薄膜和松动石子或软弱混凝土层,并充分湿润和冲洗干净,残留在混凝土表面的水予清除,确保混凝土结合面粘结良好。
(3)在灌注前,施工缝要先铺抹水泥浆或与混凝土相同的减石子砂浆一层。
(4)在模板上沿施工缝位置通条开口,以便清理杂物和冲洗。冬季施工时可采用高压风吹。全部清理干净后,再将通条开口封闭,并抹水泥浆或减石子混凝土砂浆,再灌注混凝土。
(5)在混凝土根据结构型式、大小等采取分块施工时,块与块之间预留湿接缝,槽缝宽度宜为1.5~2.0m,槽缝内用微膨胀混凝土浇筑。
9结束语
对于混凝土裂缝、麻面、蜂窝、孔洞、露筋、缺棱掉角及施工夹缝层等,应以预防为主,为此需要精心施工,掌握住它的基本知识,并根据实际采取有效措施,才会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的,在施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用,才能起到良好的效果。
实践证明,在优化配合比设计,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施,坚持严谨的施工组织管理,基本可以控制大体积混凝土的上述质量通病的发生的。