耐久性混凝土外觀質(zhì)量控制探索
2006-09-20 00:00
關(guān)鍵詞： 耐久性混凝土 外觀質(zhì)量 控制
1 前言
青藏高原氣候惡劣， 年平均氣溫1．6 ℃， 極端最高氣溫26．5 ℃， 極端最低氣溫- 35．9 ℃， 空氣稀薄，氣壓低。在如此惡劣的氣候條件下， 控制好耐久混凝土的外觀質(zhì)量是一個非常艱巨的任務(wù)， 本文思想認(rèn)為混凝土的施工過程控制至關(guān)重要， 現(xiàn)就這一思想淺談耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制。
2 工程概況
由中鐵二局青藏鐵路工程指揮部施工的重點(diǎn)工程有羊八井隧道群及線路跨堆龍曲的大橋、特大橋。以我指揮部一項(xiàng)目部已施工完畢的DIK1925 + 870 堆龍曲1 號特大橋?yàn)槔?橋墩、橋臺內(nèi)部質(zhì)量均勻密實(shí)，不存空洞、露筋、露骨、蜂窩、麻面、裂縫等缺陷，表面無漏漿、沙面、脫皮、無受凍痕跡等現(xiàn)象， 每平方米氣泡不超過20 個， 而且表面光潔度好， 工作縫線條順直。以此工程為例， 對以下耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行說明。
3 工藝流程
見圖3 - 1。
4 控制要點(diǎn)
4．1 原材料控制
4.1.1 水泥： 水泥是混凝土中的膠結(jié)材料， 質(zhì)量的好壞直接影響混凝土強(qiáng)度及外觀質(zhì)量。我部每到達(dá)一批水泥， 物資科均以書面的材料進(jìn)場通知單通知試驗(yàn)室， 并附上進(jìn)場水泥的合格證， 由試驗(yàn)室按規(guī)定取樣復(fù)檢， 復(fù)檢合格后才投入使用。每個月由監(jiān)理工程師組織試驗(yàn)室、物資科不定期抽查水泥庫房的堆碼及是否存有過期結(jié)塊的不合格產(chǎn)品， 如發(fā)現(xiàn)問題立即整改和將不合格產(chǎn)品清除出場， 為了防止水泥和混凝土的有關(guān)添加劑中堿性氧化物質(zhì)與砂中活性二氧化硅等物質(zhì)在常溫、常壓下緩慢反應(yīng)生成堿硅膠后吸水膨脹導(dǎo)致混凝土破壞。我部優(yōu)先選用西藏高爭P·O32．5R 和甘肅祁連山P·O32.5R 低堿水泥， 經(jīng)按批抽樣復(fù)檢，其安定性、強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時間、堿含量符合GB175 - 1999 的規(guī)定。
4.1.2 粗細(xì)骨料： 粗細(xì)骨料的級配好壞、粒徑的大小、含泥量的多少以及堿活性都直接影響耐久性混凝土的耐久性指標(biāo)及外觀質(zhì)量。因此， 我部在材料調(diào)查后， 選用了羊八井及堆龍曲的砂石料場， 經(jīng)檢測各項(xiàng)指標(biāo)符合TB10210 - 2001 的規(guī)定。見表4．1．2 - 1、表4．1．2 - 2
4.1.3 外加劑：由于青藏高原的特殊地理環(huán)境和惡劣的氣候條件，對混凝土的耐久性要求很高，我部使用了由鐵科院、蘭鐵院、鐵一院、中南大學(xué)共同研制的DZ系列低溫早強(qiáng)耐腐蝕外加劑，它的主要性能表現(xiàn)在：a 、顯著發(fā)送混凝土的和易性，b、形成合理的孔結(jié)構(gòu)，c 、實(shí)現(xiàn)負(fù)溫早強(qiáng)但不影響后期強(qiáng)度，d、顯著改善混凝土的耐久性能，e 、對凍土層的熱撓動小。
在使用過程中，我部每使用100t 外加劑進(jìn)行一次自檢，內(nèi)容包括：減水率、混凝土的坍落度及其損失、含氣量、泌水率、凝結(jié)時間等。經(jīng)按批抽檢驗(yàn)，該外加劑質(zhì)量長期穩(wěn)定，符合GB8076 - 1997、JC475 - 92 以及《青藏鐵路高原凍土區(qū)混凝土耐久性技術(shù)條件》規(guī)定的耐久性指標(biāo)。
4.1.4 拌合水和養(yǎng)護(hù)用水：我部所用低溫早強(qiáng)耐久性混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水為堆龍曲河水，一般每月進(jìn)行一次水質(zhì)分析，遇洪水季節(jié)，每月進(jìn)行兩次水質(zhì)分析，以保證拌合及養(yǎng)護(hù)水的質(zhì)量，并且水中有害物質(zhì)的含量不超過表4．1．4 的規(guī)定。
4.2 配合比的選定
4.2.1 配合比的確定：配合比的初步確定根據(jù)現(xiàn)行行
業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)》J GJ55 - 2000 及青藏總指[2002 ]88 號文件進(jìn)行。C15～C25 混凝土初步配合比見表4．2．1 - 1。經(jīng)過試拌調(diào)整，確定配合比見表4．2．1 - 2。
4.2.2 配合比檢驗(yàn)
?。?） 強(qiáng)度檢驗(yàn)
按上述配合比制作6 組150mm3 的立方體試件，其中3 組成型后即置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，另外3 組在20 ℃的環(huán)境中靜置2 小時后送入- 20 ℃的低溫冰柜中養(yǎng)護(hù)14 天，之后再轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)21 天，至總齡期35 天時試壓，結(jié)果見表4．2．2 - 1。
從上表可以看出，標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度值大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，負(fù)溫試驗(yàn)強(qiáng)度值大于標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度值。結(jié)論：該配合比的強(qiáng)度指標(biāo)合格。
?。?） 抗凍等八項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)
按上述配合比制作成型八項(xiàng)耐久性指標(biāo)試件，并按規(guī)定養(yǎng)護(hù)至齡期，送到青藏鐵路耐久性混凝土試驗(yàn)中心檢驗(yàn)，結(jié)果見表4．2．2 - 2。
從表七可以看出：該配合比八項(xiàng)耐久性指標(biāo)檢驗(yàn)合格，并且在施工使用中，拌合物性能很好，能滿足設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場的要求。
5 耐久性混凝土的拌合過程控制
?。?） 拌合站采用具有自動計(jì)量上料系統(tǒng)的強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌混凝土，并且對計(jì)量設(shè)備進(jìn)行定期標(biāo)定，標(biāo)定合格后才投入使用，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。
?。?） 拌合之前，由試驗(yàn)人員在砂石料倉分別取樣測定其含水率，并根據(jù)理論配合比隨時調(diào)整施工配合比，計(jì)算拌制每盤混凝土所需各種材料的用量，并以施工配料通知單的形式發(fā)給拌合站負(fù)責(zé)人。
?。?） 外加劑使用袋裝法計(jì)量。由于外加劑摻量的準(zhǔn)確與否直接影響耐久性混凝土的性能，為了保證外加劑摻量的準(zhǔn)確性，由試驗(yàn)室按照理論配合比計(jì)算出每盤混凝土的外加劑用量，用臺稱稱量后裝入塑料袋，并且不定期對外加劑的分裝重量進(jìn)行抽查。
（4） 攪拌時間。由試驗(yàn)室對拌合時間的控制做了專項(xiàng)試驗(yàn)，最終得出結(jié)論：攪拌時間控制在2．5～3 分鐘的混凝土和易性及各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳。
?。?） 拌合溫度?；炷恋暮瑲饬颗c攪拌時混凝土的溫度有關(guān)，經(jīng)過在不同溫度條件下的對比試驗(yàn)，混凝土溫度應(yīng)控制在10 ℃左右含氣量最佳。因此在低溫時，拌合站采用了熱水拌合混凝土的方法。但是，當(dāng)加熱水溫超過60 ℃時，應(yīng)改變攪拌投料順序，即先向攪拌機(jī)中投入骨料和已加熱的水，攪拌均勻后再投入水泥、外加劑等摻合料。
?。?） 每次混凝土拌合開始后，由試驗(yàn)室對出機(jī)后的混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，內(nèi)容包括：混凝土的坍落度及半小時損失、混凝土的含氣量及半小時損失、泌水率（0．5 小時） ，并按規(guī)定制作試件。
6 耐久性混凝土的運(yùn)輸
（1） 混凝土的運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)送。在運(yùn)輸過程中，罐體以2～4r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，以防止混凝土離析和水份過多散失，出料前應(yīng)以常速攪拌20～30s后用中速旋轉(zhuǎn)卸料。
?。?） 為了避免在運(yùn)輸過程中因路線長而影響含氣量，因此在運(yùn)輸過程中采用了少裝快運(yùn)、少停留、少倒運(yùn)等方法來減少混凝土的含氣量及坍落度損失。并且施工現(xiàn)場報(bào)檢時間必須準(zhǔn)確，以免混凝土運(yùn)到現(xiàn)場后不能及時灌注，造成混凝土拌合物性能改變，從而影響耐久性混凝土外觀質(zhì)量。
7 耐久性混凝土的澆注過程控制
?。?） 在澆筑混凝土前，結(jié)構(gòu)物基底應(yīng)清理干凈，基坑內(nèi)有水時應(yīng)采取防排水措施，將模板和鋼筋清干凈，并在模板上均勻地涂抹脫模劑。
?。?） 混凝土澆筑前，在施工現(xiàn)場檢測混凝土的含氣量及坍落度，并填寫耐久性混凝土拌合過程檢查表。
?。?） 混凝土澆筑時，采用滑槽、串筒、漏斗等器具，使混凝土的出口到承接面之間的高度不大于2m ，以保證混凝土的質(zhì)量。
?。?） 混凝土澆筑時，分層進(jìn)行，其厚度根據(jù)混凝土的拌制能力、運(yùn)輸、澆筑速度、振搗能力和結(jié)構(gòu)要求等條件來決定，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，分層厚度控制在30 ～50cm 之內(nèi)。
（5） 澆筑涵洞基礎(chǔ)、承臺、墩身等大體積混凝土?xí)r，澆筑速度不宜過快，以免水泥水化產(chǎn)生的水化熱過度集中，致使混凝土內(nèi)外溫差太大而造成溫差裂縫。
?。?） 混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)因故間歇時，其間歇時間應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、水泥性能、水灰比和外加劑類型等條件通過試驗(yàn)確定。當(dāng)允許間歇時間已超過時，應(yīng)按澆筑中斷處理，同時留置施工縫，并作記錄。施工縫的平面應(yīng)與結(jié)構(gòu)的軸線相垂直，施工縫處應(yīng)埋入適量的接茬片石、鋼筋或型鋼，并使其體積露出混凝土外一半左右。當(dāng)混凝土施工縫處接續(xù)澆筑新混凝土?xí)r，應(yīng)符合下列規(guī)定： 前層混凝土的強(qiáng)度不得小于1．2MPa ，應(yīng)鑿除施工縫處的水泥砂漿薄膜、松動石子或松動混凝土層，并將雜物清除干凈，但不得存有積水。新混凝土澆筑前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm 且與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿（豎向施工縫處可刷一層水灰比為0．3 左右的薄水泥漿） ，或鋪一層厚約30cm 的混凝土，其粗骨料宜比新澆筑混凝土減少10 % ，然后再接續(xù)澆筑新層混凝土。施工縫處的新層混凝土應(yīng)搗實(shí)。
?。?） 混凝土的振搗采用插入式振搗器時，以混凝土不再沉落，表面出現(xiàn)浮漿為度，時間宜控制在40～60s之間，并且插入點(diǎn)應(yīng)距模板5～10cm ，不能碰撞鋼筋和預(yù)埋件，移動間距控制在作用半徑的1．5 倍以內(nèi)。插入下層混凝土內(nèi)的深度控制在5～10cm。
8 耐久性混凝土的養(yǎng)護(hù)
混凝土澆筑完畢后，養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要，按照耐久混凝土的養(yǎng)護(hù)要求，分為拆模前和拆模后兩階段養(yǎng)護(hù)。
8.1 拆模前養(yǎng)護(hù)
?。?） 混凝土澆筑后，必須及時在鋼模外包裹遮陽布，并立即覆蓋混凝土表面，進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。當(dāng)氣溫較高時（10 ℃以上） ?；炷两Y(jié)構(gòu)物早期養(yǎng)生采用補(bǔ)水養(yǎng)生，即對澆注完的混凝土（包括沒有拆模的結(jié)構(gòu)物） 表面包裹一層蓄水物質(zhì)（如麻袋、棉被等） ，用塑料薄膜包裹封閉，在養(yǎng)護(hù)期間，需對蓄水物質(zhì)定時注水以保證持續(xù)濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生時間不得少于14 天，并且盡可能延長養(yǎng)生時間以確?；炷猎缙谒|(zhì)量；當(dāng)氣溫較低時（5 ℃以下） ，為確保低溫條件下混凝土結(jié)構(gòu)物的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，采取封閉式養(yǎng)護(hù)工藝，養(yǎng)護(hù)時間不少于28 天；嚴(yán)格控制混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度不低于混凝土外加劑規(guī)定的最低適用溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于- 5 ℃時，應(yīng)采取保溫措施（如用干棉被覆蓋） ，直至混凝土的強(qiáng)度達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度，并不得對混凝土灑水。混凝土達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度所需養(yǎng)護(hù)時間見表8.1。
（2） 在混凝土拆模前的養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)選擇有代表性的混凝土結(jié)構(gòu)部位定時測定澆筑后混凝土表面和內(nèi)部的溫度，其溫差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)無設(shè)計(jì)要求時，溫差不宜超過15 ℃。
8.2 拆模后養(yǎng)護(hù)
混凝土結(jié)構(gòu)物拆模后，應(yīng)迅速采用帆布（對預(yù)制件） 或塑料布（現(xiàn)場結(jié)構(gòu)） 等材料將露出的混凝土表面覆蓋，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)采用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)時，塑料布內(nèi)應(yīng)具有凝結(jié)水，養(yǎng)護(hù)不得少于14 天，并應(yīng)經(jīng)常檢查。拆模后灑水包裹嚴(yán)密，建議包裹養(yǎng)護(hù)時間不少于2 個月。
9 耐久性混凝土的拆模
（1） 拆模時強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)設(shè)計(jì)未要求時應(yīng)符合下列規(guī)定：
?、賯?cè)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度以上，且其表面及棱角不因拆模而受損時方可拆除；
②底模應(yīng)符合混凝土強(qiáng)度規(guī)定后方可拆除；
?、坌灸；蝾A(yù)留孔洞的內(nèi)模應(yīng)在混凝土強(qiáng)度能保證構(gòu)件或孔洞表面不發(fā)生塌陷和裂縫時，方可拆模。
?。?） 拆模宜按立模順序逆向進(jìn)行，不得損傷混凝土，并減少模板破損。拆模后的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)在混凝土達(dá)到100 %的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可承受全部設(shè)計(jì)荷載。
10 結(jié)束語
耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制關(guān)鍵是混凝土各施工過程的控制，采取合理有效的措施是獲得優(yōu)良的混凝土外觀質(zhì)量的有力保障。實(shí)踐證明，在施工中嚴(yán)格控制原材料，嚴(yán)格按配合比施工（我部所用配合比每立方混凝土總堿含量不超過3kg ，有效控制了堿—骨料反應(yīng)） ，并且在混凝土拌合、運(yùn)輸、搗固及養(yǎng)護(hù)過程上嚴(yán)格把關(guān)，就能保證耐久性混凝土結(jié)構(gòu)物光潔度好，氣泡少，獲得良好的內(nèi)實(shí)和外觀質(zhì)量。
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