1 預(yù)拌混凝土的性能特點(diǎn)
1 . 1 優(yōu)點(diǎn)
(1) 具有工業(yè)化、專業(yè)化大生產(chǎn)的特點(diǎn),在質(zhì)量控制、新產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)、成本控制、技術(shù)服務(wù)等方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。
(2) 質(zhì)量相對(duì)于現(xiàn)場攪拌的混凝土更穩(wěn)定,機(jī)械化程度高,計(jì)量準(zhǔn)確,攪拌均勻,使混凝土離散性大大減少。
(3) 加快施工速度,減少粉塵、噪音等環(huán)境污染,有利于文明施工和提高工程質(zhì)量。
1 . 2 常見的質(zhì)量缺陷
混凝土是一種非均質(zhì)混合材料,質(zhì)量波動(dòng)較大。原材料的質(zhì)量波動(dòng)、配合比的波動(dòng),生產(chǎn)過程的條件變化以及施工方法及水平等都會(huì)影響預(yù)拌混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量。預(yù)拌混凝土存在著如下一些質(zhì)量通病。
1 . 2 . 1 和易性不好
和易性主要指混凝土的流動(dòng)性、黏聚性和保水性。若是泵送混凝土,還必須具有良好的可泵性,要求混凝土具有摩擦阻力小、不產(chǎn)生離析、不阻塞、能順利完成泵送。
(1) 坍落度損失。坍落度損失集中反映在拌合物失水率和凝結(jié)硬化速率。混凝土攪拌后,經(jīng)過一定時(shí)間,拌合物逐漸變稠而黏聚性增強(qiáng),流動(dòng)性逐漸變低。將給運(yùn)輸、泵送、振搗、抹壓和養(yǎng)護(hù)等作業(yè)帶來相應(yīng)困難,容易導(dǎo)致混凝土成型后表面出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。
(2) 混凝土離析?;炷翑嚢韬笃涓鹘M分相互分離,而造成不均勻的自身傾向。混凝土離析后在泵送過程中易堵管、爆管,施工中拌合物易分層。造成構(gòu)件強(qiáng)度不均勻、開裂。
(3) 混凝土泌水?;炷林邪韬纤圆煌绞綇陌韬衔镏蟹蛛x出來。固體材料在混凝土拌合物中下沉使水被排除并上升至表面,使表面形成浮漿。有些水通過模板縫滲漏使混凝土表面產(chǎn)生缺陷。
1 . 2 . 2 混凝土早期強(qiáng)度過低或后期強(qiáng)度不足
(1) 由于混凝土是一種非勻質(zhì)材料,且生產(chǎn)過程中影響質(zhì)量的因素較多,所以具有較大的強(qiáng)度離散性。
(2) 外加劑使用不當(dāng) , 工程中為了改善混凝土拌合物的和易性,經(jīng)常摻入粉煤灰、礦渣等摻合料以及減水劑、緩凝劑等外加劑,當(dāng)摻入過量時(shí)會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度;施工現(xiàn)場為滿足泵送要求,隨意在運(yùn)輸過程中加水,也會(huì)造成強(qiáng)度和耐久性降低。
1 . 2 . 3 裂縫問題
(1) 干縮裂縫:混凝土硬化過程中水泥水化而引起的體積收縮,以及混凝土內(nèi)部游離水由表及里逐漸蒸發(fā),混凝土內(nèi)外形成了濕度梯度。在約束條件下,收縮應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時(shí),出現(xiàn)干縮裂縫。早期收縮裂縫比較細(xì)微,隨著干燥程度增大收縮量也逐漸明顯。這種裂縫上寬下窄,施工風(fēng)口處、樓板尤其多見。
(2) 溫度裂縫:水泥水化作用釋放出大量的熱量, 3d 內(nèi)會(huì)放出 50 %水化熱,如果未采取有效降溫措施,導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差大于 25 ℃ ,而內(nèi)外溫度梯度引起很大的溫度應(yīng)力會(huì)造成結(jié)構(gòu)開裂,、
1 . 2 . 4 混凝土凝結(jié)異常
外加劑與水泥的適應(yīng)性不佳或外加劑超過臨界摻量,混凝土拌合物常發(fā)生速凝、假凝和緩凝等現(xiàn)象,影響混凝土施工質(zhì)量。
2 預(yù)拌混凝土拌合物的質(zhì)量控制
2 . 1 原材料
混凝土的原材料主要有水泥、砂、石、外加劑、水和摻合料等六種,原材料的質(zhì)量直接影響混凝土的性能。對(duì)進(jìn)場的原材料應(yīng)及時(shí)通過目測材料外觀質(zhì)量和檢查其質(zhì)量證明文件,包括產(chǎn)品合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告,然后再進(jìn)行復(fù)驗(yàn),各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2 . 1 . 1 水泥
水泥的性能質(zhì)量對(duì)混凝土強(qiáng)度、變形、耐久性均具有重要影響。水泥的品種、強(qiáng)度等級(jí)、生產(chǎn)廠家以及不同生產(chǎn)批,其細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度都有所不同,會(huì)影響混凝土拌合物的用水量、坍落度及混凝土強(qiáng)度。
(1) 針對(duì)不同用途的混凝土正確選擇水泥品種。從控制裂縫的角度考慮,水泥品種優(yōu)先選擇的次序宜為:低堿水泥、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜選用低熱水泥。無特殊要求時(shí),不宜選用早強(qiáng)水泥、含堿量較大的水泥、較細(xì)的水泥。
(2) 根據(jù) GB 50204 — 2002 規(guī)定,應(yīng)對(duì)水泥的強(qiáng)度、安定性進(jìn)行復(fù)驗(yàn),合格后方可使用。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)其他性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn),如細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間等。
(3) 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測定。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是指水泥漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需要的用水量。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的大小不同,對(duì)所拌制混凝土拌合物的稠度有一定的影響作用。相同強(qiáng)度時(shí)選擇需水量小的水泥,在配制混凝土?xí)r采用需水量小的水泥可降低水泥用量。
(4) 將水泥強(qiáng)度富余量、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初終凝時(shí)間、對(duì)多數(shù)減水劑的適應(yīng)性和經(jīng)時(shí)坍落度損失率等技術(shù)指標(biāo)相結(jié)合,綜合評(píng)價(jià)水泥質(zhì)量的優(yōu)劣。
2 . 1 . 2 細(xì)骨料
細(xì)骨料在混凝土中主要起填充石子孔隙的填充級(jí)配作用,配制混凝土所用細(xì)骨料質(zhì)量要求主要是控制有害雜質(zhì)含量、適宜的粗細(xì)程度與合理的級(jí)配。
(1) 每一檢驗(yàn)批至少應(yīng)進(jìn)行顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、松散堆積密度、含泥量及泥塊含量檢驗(yàn)。砂子的顆粒級(jí)配合理、含泥量低有利于強(qiáng)度和工作性的提高。人工砂和風(fēng)化后的山砂的需水量大、顆粒形狀和級(jí)配不合理使拌合物流動(dòng)性下降。河砂是理想的細(xì)骨料,使用時(shí)應(yīng)正確選擇細(xì)度模數(shù)。
(2) 配制高強(qiáng)混凝土?xí)r宜用粗砂,普通流態(tài)混凝土宜用中砂。砂子的細(xì)度模數(shù)影響混凝土的砂率和用水量,砂率高用水量大,坍落度損失快。砂率偏低容易產(chǎn)生泌水和離析。
(3) 對(duì)海砂或砂中氯離子含量有懷疑或有要求時(shí),應(yīng)按批檢驗(yàn)氯離子含量。
(4) 細(xì)骨料的級(jí)配發(fā)生改變時(shí),可在保證原設(shè)計(jì)水灰比不變的情況下調(diào)整水泥漿的用量。
2 . 1 . 3 粗骨料
在混凝土硬化后,石子起到骨架作用,占有混凝土中的大部分體積,石子的最大粒徑和級(jí)配對(duì)混凝土的流動(dòng)性、強(qiáng)度、耐久性和經(jīng)濟(jì)性方面均起主要作用。
(1) 配制混凝土所用粗骨料質(zhì)量要求,主要是顆粒表面形狀、最大粒徑、有害雜質(zhì)限量、顆粒級(jí)配及顆粒強(qiáng)度。
(2) 對(duì)石子中氯離子含量有懷疑或有要求時(shí),應(yīng)按批檢驗(yàn)氯離子含量。
(3) 粗骨料的級(jí)配發(fā)生變化時(shí),可調(diào)整砂率使粗細(xì)骨料混合后的堆積密度增大。
2 . 1 . 4 水
一般水中常含有某些雜質(zhì),對(duì)混凝土的正常凝結(jié)硬化產(chǎn)生不利影響,不利于混凝土強(qiáng)度發(fā)展,加快鋼筋銹蝕,污染混凝土表面,特別應(yīng)注意水與水泥,外加劑之間的相容性問題,及水中雜質(zhì)含量。宜采用飲用水。當(dāng)采用其他來源的水,水質(zhì)必須符合國家現(xiàn)行標(biāo)推《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。
2 . 1 . 5 外加劑
預(yù)拌混凝土所用的外加劑包括:引氣劑、減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、泵送劑、防凍劑、膨脹劑、防水劑等。
(1) 根據(jù)混凝土的原材料、配合比和標(biāo)號(hào)選擇相應(yīng)的外加劑品種,確定對(duì)外加劑的減水率和摻量的要求。
(2) 針對(duì)外加劑的種類進(jìn)行 pH 值、密度 ( 或細(xì)度 ) 、含氣量、混凝土減水率和凝結(jié)時(shí)間、坍落度損失、鋼筋銹蝕等項(xiàng)目的檢驗(yàn)。
(3) 根據(jù)工程類型、氣候條件、運(yùn)輸距離,泵送高度等因素,確定對(duì)坍落度損失程度、凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度的要求。通過混凝土試配,經(jīng)濟(jì)性評(píng)估后才能應(yīng)用外加劑。
(4) 滿足其它特殊要求 ( 如抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性等 ) 。
2 . 2 混凝土配合比的控制和優(yōu)化
混凝土配合比是組成混凝土的各種材料在數(shù)量上的比例關(guān)系。不同的比例關(guān)系可使混凝土具有不同的和易性;可使混凝土在使用中具有不同的強(qiáng)度、耐久性。
2 . 2 . 1 混凝土配合比應(yīng)滿足的要求
(1) 工程結(jié)構(gòu)特征的要求
不同的結(jié)構(gòu)類型對(duì)混凝土的性能有一定的要求,如大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水泥水化放熱對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;大面積薄壁結(jié)構(gòu)及振搗困難的部位應(yīng)考慮混凝土的自密實(shí);應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸及內(nèi)部配筋的特點(diǎn)來選擇粗骨料的粒徑。
(2) 施工要求
(a) 粗骨料粒徑
為使混凝土振搗密實(shí),保證混凝土施工質(zhì)量,應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸來選擇混凝土采用的粗骨料粒徑?;炷劣玫拇止橇?,其最大顆粒粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的 1/4 ,且不得超過鋼筋間最小凈距的 3/4 。泵送混凝上用碎石不應(yīng)大于輸送管內(nèi)徑的 1/3 ,卵石不應(yīng)大于輸送管內(nèi)徑的 2/5 ,并符合泵送技術(shù)條件要求。
(b) 稠度
混凝土稠度是由水灰比決定的,在水泥用量不變條件下的單位體積拌合物內(nèi),如果水灰比增大,稠度將減小,拌合物的流動(dòng)性將隨之加大,而使黏聚性及保水性變差;如果水灰比減小,稠度將增大,拌合物的流動(dòng)性將隨之減小,又為施工澆筑振搗造成困難,影響混凝土密實(shí)性。因此,混凝土的水灰比應(yīng)以滿足黏聚性、保水性為度。尤其是過大的水灰比將形成過大的孔隙率,對(duì)混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性極為不利。若是泵送混凝土,還必須具有良好的可泵性,要求混凝土具有摩擦阻力小、不產(chǎn)生離析、不阻塞、能順利完成泵送。
(c) 砂率
砂率大小反應(yīng)了骨料孔隙和總表面積大小,對(duì)混凝土拌合物和易性產(chǎn)生顯著影響。如砂率過大,骨料總表面積與孔隙率均加大,在水泥漿用量不變情況下,水泥漿不足以起到充分填充、包裹、潤滑骨料作用,使拌合物流動(dòng)性減小;如砂率過小,又不能保證在粗骨料之間有足夠的砂漿層,也會(huì)降低混凝土拌合物的流動(dòng)性,而且嚴(yán)重影響?zhàn)ぞ坌院捅K?,容易造成分層離析。因此合理砂率能使混凝土拌合物獲得最大流動(dòng)性且能保持良好的黏聚性和保水性的砂率,而水泥用量最少。
(3) 強(qiáng)度要求
(a) 抗壓強(qiáng)度是混凝土的一個(gè)重要力學(xué)指標(biāo)。然而混凝土是一種非勻質(zhì)的材料,且生產(chǎn)過程中影響質(zhì)量的因素較多,因此強(qiáng)度離散性較大。為了要滿足設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級(jí)的混凝土,使其具有大于 95 %的保證率,應(yīng)設(shè)計(jì)具有一定富余強(qiáng)度的混凝土配合比。
(b) 抗折強(qiáng)度有時(shí)也是控制混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),在道路混凝土工程中,常以混凝土 28d 抗折強(qiáng)度作為控制指標(biāo),據(jù)研究,混凝土的抗壓強(qiáng)度高,其抗折強(qiáng)度也高些。
(4) 耐久性要求
混凝土耐久性是混凝土長期在環(huán)境中使用,能夠保持其使用要求和使用壽命的能力,包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性、堿骨料反應(yīng),以及氯離子對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋的銹蝕作用等。應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件不同以及工程設(shè)計(jì)上的要求,配制具有相應(yīng)耐久性能的混凝土。
(5) 經(jīng)濟(jì)性要求
(a) 在設(shè)計(jì)和施工要求允許的情況下,選用顆粒盡量粗些的級(jí)配良好的砂、石子和采用合理的砂率,以便盡可能節(jié)約水泥。
(b) 采用“雙摻”技術(shù)。采用摻合料取代水泥,采用外加劑降低水泥用量均可達(dá)到既改善混凝土的性能,又降低成本的效果。
2 . 2 . 2 混凝土配合比控制
混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本方法是“計(jì)算—試驗(yàn)”法。即采用經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過初步計(jì)算,再經(jīng)過試驗(yàn)的方法來調(diào)整和修正,最后得到各種性能要求又經(jīng)濟(jì)的配合比。
配合比的設(shè)計(jì)優(yōu)化:
(1) 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、工作性、耐久性要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),確定混凝土的配制強(qiáng)度。
(2) 根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如結(jié)構(gòu)斷面尺寸,鋼筋的布置,設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、工程所處環(huán)境條件及耐久性要求,選擇原材料,確定骨料的粒徑和混凝土拌合物的稠度。
(3) 根據(jù)工程特點(diǎn)、施工方案與施工方法、運(yùn)輸距離及時(shí)間、氣候等,確定混凝土的坍落度以及是否需要摻入外加劑。
(4) 在生產(chǎn)過程對(duì)混凝土配合比進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,根據(jù)工程情況、設(shè)計(jì)要求、氣候變化、運(yùn)輸途中的交通狀況、原材料的變化情況及工地的配合程度等因素,結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。
2 . 3 混凝土拌合物的質(zhì)量檢測
混凝土拌合物的質(zhì)量指標(biāo)主要有稠度、含氣量、水灰比、水泥含量和均勻性。
(1) 稠度應(yīng)以坍落度與維勃稠度表示?;炷涟韬衔锏暮鸵仔灾饕Q于拌合物的稠度。在混凝土施工中,針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及不同的施工條件和施工方法應(yīng)采用相應(yīng)的稠度才能保證混凝土的施工質(zhì)量。因此,應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的稠度加以控制。
(2) 含氣量。摻入引氣外加劑的混凝土拌合物應(yīng)檢驗(yàn)其含氣量。在混凝土中引入一定量氣泡不僅可以改善拌合物的和易性,而且還能有效地提高混凝土的耐久性。但是氣泡的引入會(huì)降低硬化后的混凝土的彈性模量和強(qiáng)度。一般,含氣量每增加 1 %,混凝土強(qiáng)度約下降 3 % -5 %。因此應(yīng)根據(jù)粗骨料的最大粒徑,控制混凝土拌合物中含氣量不超過規(guī)定限值。
(3) 水灰比、水泥含量和均勻性?;炷涟韬衔锏乃冶?、水泥含量和均勻性既會(huì)影響混凝土拌合物的和易性,又會(huì)影響混凝土的密實(shí)性、強(qiáng)度、耐久性等?;炷恋淖畲笏冶群妥钚∷嘤昧繎?yīng)符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定,且應(yīng)對(duì)混凝土拌合物的均勻性進(jìn)行檢測。
3 預(yù)拌混凝土的施工質(zhì)量控制和管理
3 . 1 澆筑質(zhì)量控制和管理
混凝土施工澆筑時(shí),坍落度的選擇,主要根據(jù)構(gòu)件截面大小、鋼筋疏密、振搗方式及施工方法確定。(1) 嚴(yán)格按照混凝土澆筑或泵送混凝土施工的專項(xiàng)施工方案組織施工。
(2) 混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)須有間歇時(shí),其間歇時(shí)間宜縮短,并應(yīng)在下層混凝土凝結(jié)之前,將次層混凝土澆筑完畢。混凝土運(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時(shí)間不得超過混凝土初凝時(shí)間,當(dāng)超過時(shí)應(yīng)留置施工縫。
(3) 施工縫的留置必須遵守設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。施工縫的位置應(yīng)在混凝土澆筑前確定,并應(yīng)留置在結(jié)構(gòu)受剪力較小且便于施工的部位。
(4) 混凝土的澆筑,應(yīng)由遠(yuǎn)至近澆筑、由低處向高處、同一區(qū)域的先豎向結(jié)構(gòu)后水平結(jié)構(gòu),分層連續(xù)澆筑,分層的厚度應(yīng)按照施工規(guī)范的技術(shù)參數(shù);澆筑頂面要經(jīng)常保持水平以減少混凝土在模板內(nèi)的流動(dòng),防止混凝土離析。
(5) 混凝土自高處傾落時(shí),其自由傾落高度不宜超過 2m ,如自由下落高度較大時(shí),應(yīng)使用串筒或溜槽下落,以防止混凝土產(chǎn)生離析。
(6) 加強(qiáng)大體積混凝土施工管理,必須控制混凝土內(nèi)部的最高溫度。防止溫度裂縫的產(chǎn)生。
3 . 2 成品養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制和管理
(1) 為了使水泥充分水化,加速商品混凝土硬化;防止商品混凝土因氣候自然條件而出現(xiàn)不正常的裂紋現(xiàn)象。在混凝土澆筑完畢后,應(yīng)在 12h 內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù),使混凝土保持足夠的濕潤狀態(tài)。
(2) 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土澆水養(yǎng)護(hù)日期不得少于 7d ;有抗?jié)B要求、使用緩凝劑、粉煤灰水泥的混凝土及補(bǔ)償收縮混凝土,澆水養(yǎng)護(hù)日期不得少于 14d ;大體積混凝土的養(yǎng)護(hù),還應(yīng)采取降溫措施。
(3) 當(dāng)溫度低于 5 ℃ 時(shí),不得澆水養(yǎng)護(hù)混凝土,應(yīng)采取加熱保溫養(yǎng)護(hù)或延長混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
(4) 混凝土強(qiáng)度達(dá)到 2.2N/ l ㎜ 2 前,不得在其上踐踏或安裝模板及支架。
[ 應(yīng)用實(shí)例 1 ]
預(yù)拌混凝土常見質(zhì)量問題的成因分析和防治
1 .高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度偏低、現(xiàn)澆構(gòu)件裂縫的成因分析
1 . 1 預(yù)拌高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度偏低的成因分析
在使用了預(yù)拌混凝土的 50 余項(xiàng)工程中,對(duì)其出廠混凝土強(qiáng)度和工地現(xiàn)場預(yù)拌混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行了抽樣檢測,其中 C40 以上高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求的占 5 %,經(jīng)分析,造成強(qiáng)度偏低的原因主要有以下幾方面:
1) 粗骨料強(qiáng)度不符合要求、混凝土配制強(qiáng)度低。
粗骨料級(jí)配、含泥量、最大粒徑、針片狀含量等對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定的影響,人們往往對(duì)粗骨料的強(qiáng)度給予忽視。對(duì)一些強(qiáng)度等級(jí)低的混凝土,其粗骨料強(qiáng)度一般都能滿足要求,也無須檢驗(yàn)。但對(duì)強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土,粗骨料的強(qiáng)度非常關(guān)鍵,因此必須檢驗(yàn)。在生產(chǎn)中,多數(shù)攪拌站的粗骨料檢驗(yàn)報(bào)告中,沒有列出碎石壓碎指標(biāo)值。有些攪拌站一味追求低成本,采用低配制強(qiáng)度,過分利用水泥的富裕系數(shù),造成混凝土配制強(qiáng)度偏低,存在很大危險(xiǎn),影響工程質(zhì)量。
2) 未考慮雨季砂石集料的含水以及施工現(xiàn)場加水致使水灰比過大。
有些攪拌站無自動(dòng)測定砂石含水率的儀器,在遇到下雨天氣,僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷含水率,未按有關(guān)規(guī)定增加砂石含水率測定次數(shù),未及時(shí)調(diào)整砂、石用量及用水量,有的干脆不估測也不調(diào)整,這樣造成雨天水灰比過大,從而影響混凝土強(qiáng)度。有些攪拌站生產(chǎn)區(qū)離施工現(xiàn)場較遠(yuǎn),加上去年南昌地區(qū)氣溫較高,在混凝土運(yùn)輸過程中,未對(duì)攪拌運(yùn)輸采取有效的防高溫措施,使得有的攪拌車在運(yùn)輸過程中,混凝土的水分蒸發(fā),坍落度減小。由于有些施工人員對(duì)隨意加水會(huì)降低混凝土強(qiáng)度和耐久性的認(rèn)識(shí)不足,為便于攪拌、泵送、澆筑,就在施工現(xiàn)場隨意加水以致水灰比過大,坍落度增大,從而造成混凝土強(qiáng)度偏低。
3) 生產(chǎn)過程中粉煤灰及外加劑的摻量過大。
有些攪拌站盲目追求降低生產(chǎn)成本,節(jié)約水泥用量,未經(jīng)對(duì)粉煤灰和外加劑進(jìn)行試配,僅根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)和外加劑廠家的說明書,在生產(chǎn)商品混凝土?xí)r未嚴(yán)格控制粉煤灰的摻量。也有的廠家,由于生產(chǎn)管理混亂,對(duì)粉煤灰和外加劑的堆放不規(guī)范,以致在生產(chǎn)過程中錯(cuò)用粉煤灰和外加劑,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度偏低。
1 . 2 裂縫類型和產(chǎn)生原因分析
在本地區(qū)使用了商品混凝土的 50 余項(xiàng)工程中,不同構(gòu)件出現(xiàn)不同程度和形狀的裂縫占 20 %。裂縫種類繁多,有些裂縫影響建筑物的安全性和耐久性,有些裂縫只影響建筑物的美觀。大量裂縫的出現(xiàn),并非與荷載作用有直接關(guān)系,通過大量的調(diào)查與實(shí)測證明,這種裂縫是由于變形作用引起,包括溫度變形 ( 水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱 ) 、收縮變形 ( 塑性收縮、于燥收縮、碳化收縮 ) 及地基不均勻沉降 ( 膨脹 ) 變形。其裂縫類型及成因:
1) 塑性沉降裂縫。
混凝土澆筑后不均勻沉降產(chǎn)生的沉縮裂縫。因混凝土配合比不良,大厚度構(gòu)件澆筑后數(shù)小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)基礎(chǔ)或混凝上自身沉降,模板脹動(dòng)所致。
2) 收縮裂縫。
混凝土塑性階段水分蒸發(fā),由混凝土于燥收縮引起體積變化,周圍受約束或高配筋率的構(gòu)件,硬化期間或硬化后出現(xiàn)。
3) 溫差裂縫。
水泥水化過程中發(fā)熱與散熱條件形成的內(nèi)表溫差,表面與環(huán)境溫差,降溫過快或急冷急熱產(chǎn)生的溫差導(dǎo)致的收縮裂縫,這種裂縫在大體積混凝土施工期間出現(xiàn)。
4) 干縮裂縫。
混凝土凝結(jié)硬化中,化學(xué)作用使硬化后絕對(duì)體積減小自縮和硬化過程中水分繼續(xù)散失的干縮裂縫。由于混凝土表面失水較快,在收縮應(yīng)力的作用下出現(xiàn)。 a .從混凝土自身來看,混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高時(shí),通常采用增大水泥用量,摻入外加劑減少水的加入等措施來保證混凝土的強(qiáng)度,并保持泵送混凝土所需要的流動(dòng)性。 C40 ~ C50 混凝土,一般水泥用量都在 450 ~ 500kg /m 3 ,再加上高效減水劑使水灰比控制在 0 . 35 ~ 0.40 ,坍落度可以達(dá)到 160 ~ 180mm ,凝結(jié)時(shí)間一般在初凝 7 ~ 9h ,在初凝之前混凝土是沒有強(qiáng)度的,但遇到環(huán)境溫度比較高,混凝土表層的水分很容易蒸發(fā) ( 空氣相對(duì)濕度低,再加 - 上有風(fēng)吹 ) ,隨著水分蒸發(fā),表面收縮,導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。此類裂縫,無方向性,裂縫較細(xì)為 0.1 ~ 0.3mm ,裂縫數(shù)量較多。 b .泵送混凝土泵前加水局部水灰比過大,水泥漿含水過多,當(dāng)水分蒸發(fā)后表面收縮也會(huì)產(chǎn)生裂縫。 c .氣候的影響,南昌地區(qū)夏季出現(xiàn)了高溫氣候,此時(shí)澆筑混凝土梁板表面混凝土水分最易蒸發(fā),表層水分的散失,即帶來了大量細(xì)而短的、不規(guī)則裂縫,而同時(shí)澆筑的梁、柱,因其表面系數(shù)小,又有模板包圍,裂縫自然不易產(chǎn)生。
5) 荷載裂縫。
配筋不當(dāng)或附加筋錯(cuò)位的附加應(yīng)力裂縫。
6) 脹縮裂縫。
水泥、摻合料、外加劑本身不安定或摻混不均產(chǎn)生的脹縮裂縫。
7) 混凝土初凝時(shí)受擾動(dòng),出現(xiàn)變形裂縫。
混凝土在未凝結(jié)前,受到外力,混凝土可以有恢復(fù)作用,但初凝后,混凝土逐漸失去本身的流動(dòng)性,出現(xiàn)了裂縫就不可能恢復(fù)了。擾動(dòng)的來源有以下幾個(gè)方面:
a .泵送管道支撐對(duì)樓板的沖擊和振動(dòng);樓板面積比較大時(shí),泵送管道通常架設(shè)在模板上,由于泵送管道布置彎頭較多,使泵送阻力增大,泵管輸送混凝土?xí)r的來回運(yùn)動(dòng),影響到鋼筋的周期振動(dòng),這種振動(dòng),對(duì)初凝后的混凝土影響很大,只要有足夠的時(shí)間,在混凝土中會(huì)形成裂縫,裂縫方向性很強(qiáng),與鋼筋走向相同,呈方格狀或等距離分布。
b .底板模板剛度不足,受力變形亦會(huì)造成裂縫,此種情況,常見于膠合板模板,下部支撐桿布置較稀時(shí),未澆筑前上人就可以感到模板剛度不夠,抬腳后模板即反彈,如果澆混凝土后混凝土雖然凝固,但在未能達(dá)到足夠的強(qiáng)度時(shí),便上人進(jìn)行抹平、澆水或養(yǎng)護(hù)作業(yè),受上述荷載的作用,就會(huì)出現(xiàn)裂縫,此種裂縫呈不規(guī)則放射網(wǎng)狀,裂縫集中處即是受外力集中的部位。
c. 在混凝土初凝后,模板支撐下沉,多見于挑沿處,立柱鋼管過長,無水平支撐會(huì)造成模板輕微下沉,混凝土拉裂裂縫大多為沿墻方向分布,長度在 2m 之間。
d .樓板中的電線穿線管固定不牢,混凝土凝結(jié)后即上人操作,使電線穿線管下壓,將混凝土壓裂,拆摸后可見裂縫走向與穿線管方向相同。
2 高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度偏低、現(xiàn)澆構(gòu)件裂縫的防治措施
2 . 1 預(yù)拌高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度偏低的防治
針對(duì)預(yù)拌高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度偏低的成因,在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)采取以下防治措施:
1) 加強(qiáng)對(duì)粗骨料強(qiáng)度的檢驗(yàn),結(jié)合施工現(xiàn)場條件的差異,控制混凝土配制強(qiáng)度。
由于粗骨料的強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素之一,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C60 及以上時(shí)應(yīng)進(jìn)行巖石強(qiáng)度檢驗(yàn);其他情況下如有懷疑或認(rèn)為有必要時(shí),也可進(jìn)行巖石的抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn);巖石的抗壓強(qiáng)度與混凝土等級(jí)之比不應(yīng)小于 1.5 ?;炷翉?qiáng)度為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值增加 1.645 倍標(biāo)準(zhǔn)差,保證率達(dá)到 95 %以上。結(jié)合施工現(xiàn)場條件和實(shí)驗(yàn)室的差異和變化,混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度至少提高一個(gè)等級(jí),從而具有相應(yīng)的強(qiáng)度保證率。
2) 結(jié)合砂石的實(shí)際含水率,調(diào)整配合比用水量,確保運(yùn)輸過程中混凝土質(zhì)量。
攪拌站應(yīng)采取相應(yīng)措施,保持砂石骨料具有相對(duì)穩(wěn)定的含水率,遇到下雨天氣應(yīng)增加砂石含水率的測定次數(shù),并及時(shí)調(diào)整砂石及用水量,保持穩(wěn)定的水灰比,滿足混凝土強(qiáng)度等級(jí)和施工和易性的要求。由于在相同材料和工藝條件下,混凝土強(qiáng)度取決于水灰比,即混凝土強(qiáng)度隨著水灰比增大而降低。所以,為了保證因運(yùn)輸距離過大或氣候的影響,而導(dǎo)致混凝土運(yùn)輸過程中水分蒸發(fā),不能為了便于攪拌、泵送、澆筑,而隨意加水稀釋混凝土拌合物以增大水灰比和坍落度,這樣會(huì)加劇混凝土離析和泌水,同時(shí)混凝土攪拌也不均勻,從而影響硬化后混凝土強(qiáng)度。
3) 嚴(yán)格控制粉煤灰和外加劑的摻量。
粉煤灰在混凝土中起填充、均化和潤滑作用,使用粉煤灰的需水量比降低 5 %~ 10 %,具有一定的減水增強(qiáng)作用,再加上粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物 Ca(OH) 2 的二次反應(yīng),生成低鈣硅化的 C — S — H 凝膠體等水化產(chǎn)物,提高了混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度,但大摻量粉煤灰對(duì)混凝土帶來早期強(qiáng)度偏低的不利因素,所以摻有粉煤灰的混凝土應(yīng)該以盡可能小的水膠比 W / C+F) 配制。粉煤灰的摻量應(yīng)控制在 15 %~ 25 %的水泥用量較為適宜。
外加劑的選用要根據(jù)混凝土性能要求、施工條件和氣候情況,同時(shí)結(jié)合原材料、配合比,特別是與水泥的相容性等因素綜合考慮,選用外加劑的品種和摻量應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)最后確定,且在實(shí)際使用過程中,應(yīng)使用有計(jì)量裝置的器具添加外加劑,以保證其誤差在± 1 %以內(nèi),從而保證混凝土的強(qiáng)度。
2 . 2 預(yù)拌混凝土裂縫的防治措施
1) 大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現(xiàn)早期升溫和后期降溫,產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減小溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時(shí),也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有,可充分利用混凝土后期強(qiáng)度,以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高、減小溫度應(yīng)力,可以根椐工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載的情況,對(duì)工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)核與驗(yàn)算,并取得設(shè)計(jì)單位的同意后,可用 56d 或 90d 抗壓強(qiáng)度代替 28d 抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因?yàn)闇p小水泥水化熱和降低內(nèi)外溫差的方法是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在 450kg / m 3 以下。如果強(qiáng)度允許,可采用摻加粉煤灰調(diào)整。
2) 摻加摻合料的大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng),起到潤滑作用,可改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性,并且能夠補(bǔ)充泵送混凝土中粒徑在 0.315mm 以下的細(xì)集料達(dá)到 15 %的要求,從而改善了可泵性。同時(shí),依照大體積混凝土所具有的強(qiáng)度特點(diǎn),初期處于較高溫度條件下,強(qiáng)度增長較快、較高,但是后期強(qiáng)度增長緩慢。摻加粉煤灰后,其中的活性 Al 2 O 3 、 SiO 2 與水泥水化析出的 CaO 作用,形成新的水化產(chǎn)物,填充孔隙、提高密實(shí)度,從而改善了混凝土的后期強(qiáng)度。但是值得注意的是,摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強(qiáng)度和極限變形略有降低。因此,對(duì)早期抗裂要求較高的混凝土,粉煤灰摻量不宜太多,宜在 10 %~ 15 %。
3) 摻加外加劑。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑,可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分期作用,在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí),還可以降低水化熱,推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間,因而減少溫度裂縫。例如,在泵送混凝土中,摻入占水泥質(zhì)量 0.25 %的木質(zhì)素磺酸鈣減水劑,不僅能使混凝土的泵送性能改善,而且可以減少拌合水和水泥用量,從而降低水化熱,延遲了水化熱釋放速度,推遲放熱峰。因此,不但減小了溫度應(yīng)力,而且使初凝和終凝時(shí)間延緩 3 ~ 8h ,降低了大體積混凝土施工中出現(xiàn)冷縫的可能性。
4) 選用質(zhì)量優(yōu)良的粗細(xì)集料。根椐結(jié)構(gòu)最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑,選擇合理的最大粒徑,盡可能選用較大的粒徑粗骨料。例如 5 ~ 40mm 粒徑的碎石或卵石混凝土可比 5 ~ 2 5 ㎜ 粒徑的減少用水量 6 ~ 8kg /m 3 ,降低水泥用量 15kg /m 3 ,因而減少泌水、收縮和水化熱。
要優(yōu)先選用天然連續(xù)級(jí)配的粗集料,使混凝土具有較好的可泵性,減少水和水泥用量,進(jìn)而降低水化熱。細(xì)集料使用級(jí)配良好的中砂為宜。采用細(xì)度模數(shù) 2.8 的中砂比 2.3 的可減少用水量 20 ~ 25kg /m 2 ,降低水泥用量 28 ~ 35 kg /m 3 ,因而降低了水泥水化熱、混凝土溫升和收縮。泵送混凝土也宜選用合理砂率,其砂率值較低流動(dòng)性混凝土適當(dāng)提高是必要的。如果砂率過大,不僅會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度,而且會(huì)增大收縮和裂縫。
5) 預(yù)拌 ( 泵送 ) 混凝土施工工藝改進(jìn)。
a .控制混凝出機(jī)溫度和澆筑溫度。為了降低混凝土的總升溫,減小大體積工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差 , 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度也是一個(gè)重要措施。高溫季節(jié)施工時(shí),混凝土最高澆筑溫度不得超過 28 ℃ 。最有效的方法是降低原料溫度,混凝土中石子比熱較小,但每立方米混凝土中石子所占質(zhì)量最大,所以最有效的方法是降低石子溫度。在氣溫較高時(shí),為了防止太陽直接照射,可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽篷,必要時(shí)可向集料噴淋霧狀水,或者在使用前用冷水沖洗集料。除此之外,攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
b .改進(jìn)攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大,從而提高混凝土強(qiáng)度 10 %或節(jié)約水泥 5 %,并進(jìn)步減少水化熱和裂縫。
c .改進(jìn)振動(dòng)工藝。對(duì)已澆筑的混凝土,在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng),可排除混凝土因泌水在石子、水平鋼筋卜部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。
d .改進(jìn)養(yǎng)護(hù)工藝。為了嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差,確保混凝土質(zhì)量,減少裂縫,養(yǎng)護(hù)是一個(gè)十分重要和關(guān)鍵的工序,必須切實(shí)做好?;炷琉B(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,降低混凝土表層的溫差,防上表面裂縫。由于散熱時(shí)間延長,混凝土強(qiáng)度和松弛作用得到充分發(fā)揮,使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度,防止了貫穿裂縫的產(chǎn)生。澆筑時(shí)間不長的混凝土,仍然處于凝結(jié)、硬化過程,水泥水化速度較快,適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)在潮濕條件下,可使水泥的水化充分、完全,從而提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。
3 結(jié) 語
對(duì)預(yù)拌混凝土使用中出現(xiàn)的常見質(zhì)量問題進(jìn)行防治。 1) 應(yīng)加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制,其質(zhì)量必須符合要求,特別是砂、石質(zhì)量變異性較大,一定要經(jīng)常進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)。 2) 水灰比、坍落度是影響混凝土強(qiáng)度和澆筑質(zhì)量的重要因素,應(yīng)根據(jù)砂、石的含水量、天氣狀況等調(diào)整用水量,以控制水灰比。坍落度能很好地反映實(shí)際用水量和混凝土的潛在強(qiáng)度,是最簡易、最快速判別混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的指標(biāo),生產(chǎn)廠家和現(xiàn)場施工單位、監(jiān)理人員應(yīng)共同控制好混凝土的坍落度,及時(shí)調(diào)整坍落度值,解決其過大或過小的問題。 3) 商品混凝土生產(chǎn)廠家的試驗(yàn)人員取樣做試塊要有代表性,使其能真正代表出廠預(yù)拌混凝土的質(zhì)量。工地現(xiàn)場檢驗(yàn)要在澆筑地點(diǎn)取樣,使制作的試塊能真正代表實(shí)際澆筑的混凝土質(zhì)量。 4) 裂縫控制的主要方法是通過設(shè)計(jì)、施工、材料等方面綜合技術(shù)措施將裂縫控制在無害范圍內(nèi)。綜合技術(shù)措施包括:合理選擇結(jié)構(gòu)形式,降低結(jié)構(gòu)約束程度,對(duì)于水平構(gòu)件梁、板、墻等采用中低強(qiáng)度級(jí)混凝土,加強(qiáng)構(gòu)造配筋,如板頂部的受壓區(qū)連續(xù)配筋,板的陽角及陰角配置放射筋,增大梁的腰筋間距。 5) 優(yōu)選有利于抗拉性能的混凝土級(jí)配,盡量減小水灰比和坍落度、降低砂率、增大骨料粒徑,降低含泥量及雜質(zhì)含量。 6) 選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。 7) 采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù),盡量利用混凝土后期強(qiáng)度 (60d) 。對(duì)于超長結(jié)構(gòu)可采取跳倉澆筑或后澆帶方法施工。 8) 對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)難免出現(xiàn)少量影響正常使用和耐久性的裂縫。對(duì)少量有害裂縫采用化學(xué)灌漿技術(shù)處理,一般也能滿足設(shè)計(jì)使用和耐久性要求,但不應(yīng)因此降低工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
復(fù)合摻合料機(jī)制砂混凝土的基本配合比
編號(hào) |
設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) |
膠材總量 |
摻合料摻量 (%) |
水泥 |
機(jī)制砂( ㎏ /m 3) |
山砂 |
大石 |
小石 |
外加劑 |
水 |
水膠比 |
砂率 |
A |
C30 |
360 |
待定 |
待定 |
408 |
408 |
790 |
338 |
3.6 |
180 |
0.5 |
0.42 |
B |
C40 |
400 |
待定 |
待定 |
473 |
315 |
833 |
278 |
4 |
170 |
0.425 |
0.415 |
C |
C50 |
436 |
待定 |
待定 |
494 |
266 |
800 |
268 |
4.8 |
164 |
0.375 |
0.416 |
D |
C60 |
460 |
待定 |
待定 |
524 |
224 |
804 |
268 |
6.4 |
152 |
0.33 |
0.40 |
注: 1 、對(duì)于 C60 以上機(jī)制砂混凝土,宜:采用 FS50 復(fù)合摻合料;膠凝材料用量 46 0 ~ 490 ㎏ /m 3 ;水膠比小于 0.37 ;復(fù)合摻合料取代水泥摻量不大于 35% 。
2 、對(duì)于 C50 機(jī)制砂混凝土,宜:采用 FS50 復(fù)合摻合料;膠凝材料用量 46 0 ~ 490 ㎏ /m 3 ;水膠比 0.3 7 ~ 0.41 ;復(fù)合摻合料取代水泥摻量最大范圍 35% ~ 45% 。
3 、 對(duì)于 C40 機(jī)制砂混凝土,宜:采用 FP65 復(fù)合摻合料;膠凝材料用量 380 ~ 420 ㎏ /m 3 ;水膠比 0.40 ~ 0.45 ;復(fù)合摻合料取代水泥摻量不大于 35% ,如無最低水泥用量限制,可放寬至 45% 。
4 、對(duì)于 C30 機(jī)制砂混凝土, 宜:采用 FP65 摻合料;膠凝材料總量 380 ~ 410 ㎏ /m 3 ;水膠比不大于 0. 5 ;復(fù)合摻合料取代水泥摻量不大于 35% ,如無最低水泥用量限制,可放寬至 45% 。
[ 應(yīng)用實(shí)例 2]
預(yù)拌混凝土試驗(yàn)室的建設(shè)和管理
預(yù)拌混凝土公司的試驗(yàn)室是混凝土企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理和技術(shù)開發(fā)的主要實(shí)施部門,同時(shí)也是混凝土生產(chǎn)企業(yè)的對(duì)外窗口,其人員素質(zhì)、技術(shù)水平和管理水平既代表了預(yù)拌混凝土公司的質(zhì)量控制與管理水平,又關(guān)系到企業(yè)的形象,決定著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的好壞。因此,預(yù)拌混凝土公司試驗(yàn)室的建設(shè)和管理至關(guān)重要,是企業(yè)技術(shù)管理的首要任務(wù)。
1 對(duì)試驗(yàn)人員的基本要求
(1) 試驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人:必須具有中級(jí)以上職稱,從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn) 5 年以上,有豐富的混凝土試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),能及時(shí)、準(zhǔn)確地分析各種質(zhì)量事故,熟知各種水泥、外加劑、摻合料的性能特點(diǎn),在材料、天氣及其他因素變化時(shí),能及時(shí)對(duì)混凝土配合比和生產(chǎn)狀況進(jìn)行調(diào)整,以保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量。此外,還應(yīng)熟練掌握預(yù)拌混凝土相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范,對(duì)預(yù)拌混凝土方面的新技術(shù)有所了解,并具有在本單位開發(fā)的能力和水平。
(2) 試驗(yàn)員:具有技術(shù)員以上職稱,從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn) 2 年以上,有一定的混凝土試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),精通本崗位的業(yè)務(wù)、有行業(yè)主管部門頒發(fā)的上崗證,熟悉相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,具有較強(qiáng)的責(zé)任心和事業(yè)心。
(3) 取樣、收樣和派往工地等的試驗(yàn)工:從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn) 1 年以上,有混凝土試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),具有較強(qiáng)的責(zé)任心和事業(yè)心。
試驗(yàn)室人員沒置的原則:因事設(shè)崗、因崗設(shè)人,不能人浮于事、推諉扯皮。
2 原材料的控制
2 . 1 水泥的選用
根據(jù)各種工程部位、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、施工季節(jié)以及外加劑的特點(diǎn)和摻合料的品種及數(shù)量,選用不同品種的水泥;盡可能選用旋窯生產(chǎn)的水泥,一般宜固定兩家水泥廠供貨,以防止停工待料;根據(jù)混凝土的特點(diǎn),選用 C 3 A 含量低、細(xì)度適中、級(jí)配良好的水泥。
2 . 2 集料的選用
在選用集料時(shí),應(yīng)注意集料的強(qiáng)度、級(jí)配、粒徑、石子針片狀含量、含泥量及其他有害物質(zhì)的含量等。
2 . 3 拌和用水。
拌和水可使用自來水或不含有害物質(zhì)的潔凈水。
2 . 4 摻合料的選用
能用于混凝土的摻合料有很多種,多以摻加粉煤灰為主。例如在平頂山地區(qū)多選用姚孟電廠的 I 級(jí)粉煤灰,其質(zhì)量穩(wěn)定、波動(dòng)較小。
2 . 5 外加劑的選用
選擇外加劑絕不能只看說明書或只比較價(jià)格就確定,任何一種外加劑都要先通過試驗(yàn)室試驗(yàn)或檢驗(yàn),還必須進(jìn)行混凝土適應(yīng)性試驗(yàn),以確定其性能指標(biāo)。在選擇外加劑時(shí),不僅要考慮外加劑的品質(zhì)、價(jià)格,更重要的是考察外加劑的質(zhì)量穩(wěn)定性、生產(chǎn)廠的質(zhì)量保證體系以及售前、售后的服務(wù)質(zhì)量。
3 生產(chǎn)與施工質(zhì)量監(jiān)控
(1) 在預(yù)拌混凝土正式生產(chǎn)前,試驗(yàn)人員應(yīng)到攪拌站操作室認(rèn)真復(fù)核輸入計(jì)算機(jī)的配合比的正確性,并在配合比通知單上簽字確認(rèn)。
(2) 攪拌站的設(shè)備應(yīng)定期檢修,尤其是攪拌站的計(jì)量設(shè)備要定期校核,保證計(jì)量誤差在允許范圍之內(nèi)。
(3) 配合比輸入計(jì)算機(jī)后,操作工的操作控制是生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其控制重點(diǎn)是混凝土的坍落度。
(4) 混凝土公司在與施工單位簽定供貨合同后,應(yīng)及時(shí)將施工單位對(duì)混凝土的技術(shù)要求向試驗(yàn)室交底,以便做到技術(shù)人員心中有數(shù)。
(5) 在混凝土施工過程中,攪拌站應(yīng)經(jīng)常派技術(shù)人員到工地現(xiàn)場進(jìn)行有針對(duì)性的巡視和檢查。
4 現(xiàn)場管理
4 . 1 原材料的管理
(1) 砂子:若砂子偏細(xì),其表面積增大,水泥用量也相應(yīng)增加。砂子中若有大塊的卵石沒有撿出,容易堵住配料機(jī)下料口或使下料口不能閉合,導(dǎo)致不能正常下料。因此,應(yīng)要求供應(yīng)商提供中粗砂,發(fā)現(xiàn)大塊的卵石應(yīng)撿出,并根據(jù)情況扣減其數(shù)量,以增強(qiáng)供應(yīng)商的責(zé)任心。對(duì)砂子的含水率應(yīng)提出要求。
(2) 石子:各種粒徑的石子應(yīng)分別堆放,以避免混用。
(3) 水泥、粉煤灰、外加劑:液體外加劑儲(chǔ)罐上口應(yīng)密封,以避免雜物落人或雨水、沖洗攪拌機(jī)的水流人而影響外加劑的質(zhì)量。水泥、粉煤灰、外加劑儲(chǔ)罐應(yīng)加鎖并由專人管理,防止進(jìn)錯(cuò)料或受到污染。
(4) 拌和用水:拌和用水不宜露天儲(chǔ)存,以免落人雜物。另外,在蓄水池的四周最好用柵欄隔離,以保證安全。
4 . 2 其他注意事項(xiàng)
(1) 混凝土攪拌時(shí)間充足是保證攪拌均勻的前提條件,應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)增加攪拌時(shí)間。
(2) 配料機(jī)及送料皮帶上方應(yīng)加裝遮雨棚,以防止配料機(jī)下方進(jìn)水。
(3) 試驗(yàn)室設(shè)備應(yīng)專人專用。
(4) 養(yǎng)護(hù)室門窗應(yīng)用棉布簾遮擋,以保證養(yǎng)護(hù)室溫度恒定。
[ 應(yīng)用實(shí)例 3]
商品混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)
水泥混凝土是工程結(jié)構(gòu)的主體材料,應(yīng)用范圍較廣,目前及今后若干年內(nèi),仍是工程結(jié)構(gòu)的主體材料之一,因此,混凝土質(zhì)量決定了工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,確?;炷临|(zhì)量的重要性是顯而易見的。
為確?;炷临|(zhì)量,國內(nèi)外混凝土界學(xué)者進(jìn)行了廣泛、大量、反復(fù)地科研和工程應(yīng)用,取得了實(shí)用的、可靠的、可行的科學(xué)數(shù)據(jù),反過來再指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
我們通過對(duì)商品混凝土的學(xué)習(xí)和多年從事混凝土專業(yè)工作的實(shí)踐,對(duì)商品混凝土技術(shù)作了一些研究和總結(jié)。
一、商品混凝土原材料
商品混凝土所用原材料必須符合相關(guān)規(guī)范的質(zhì)量要求,使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)加質(zhì)量控制和管理。
1 .水泥
不同編號(hào)、廠家、品種、強(qiáng)度等級(jí)的水泥,不能混存、混用,其理由如下。
(1) 水泥內(nèi)所含礦物成分不同,混合材的種類、數(shù)量不同,所產(chǎn)生的水化熱、凝結(jié)時(shí)間和混凝土收縮變形不同。
(2) 不同水泥的水化速度、強(qiáng)度發(fā)展等不同,如果混用,其強(qiáng)度不僅會(huì)降低 5 %~ 20% ,且容易產(chǎn)生裂縫隱患。
目前,商品混凝土發(fā)展較快,當(dāng)散裝水泥儲(chǔ)倉內(nèi)的水泥已用完,但混凝土尚未澆筑完畢,這時(shí),能否用同一廠家、同一品種、不同批次的水泥呢 ? 我們認(rèn)為可以用,因?yàn)橥粋€(gè)廠家的水泥產(chǎn)品、不同批次,一般變化不太大,不可能澆筑的混凝土所用水泥數(shù)量和水泥存量正好相同,但也要注意,不同批次的水泥混凝土的接槎處的變化。
所以,商品混凝土生產(chǎn)企業(yè),應(yīng)對(duì)原材料的生產(chǎn)廠家,尤其是水泥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品予以相對(duì)固定。
2 . C 3 A 的影響
水泥內(nèi) C 3 A 含量大小,直接影響混凝土緩凝劑的摻量和混凝土的凝結(jié)時(shí)間。 C 3 A 含量大,早期強(qiáng)度高,應(yīng)相對(duì)地提高緩凝劑的摻量;當(dāng)含量小時(shí),應(yīng)減小緩凝劑的摻量,否則,會(huì)造成混凝土凝結(jié)時(shí)間太快或數(shù)天不凝固的現(xiàn)象。
試驗(yàn)得知: C 3 A 含量 10 %比 5 %時(shí)混凝土坍落度損失率大 30 %左右, C 3 A 含量一般在 4 %~ 8 %,早強(qiáng)型水泥, C 3 A 含量一般較高,商品混凝土坍落度損失較快,不適宜商品混凝土生產(chǎn)。采用后加法,可克服混凝土坍落度損失快的缺點(diǎn)。
3 .摻合料
商品混凝土一般要加入粉煤灰和礦渣粉,以改善混凝土的性能。粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉一般有 5 %~ 10 %的物理減水作用,灰粉粒徑越細(xì),減水作用越大,粉煤灰尚有固體滾珠作用,摻入后可提高混凝土的流動(dòng)性、保水性、黏聚性,摻加粉煤灰混凝土的坍落度 170mm 比不加者混凝土 190mm 的坍落度和易性還好,明顯地提高了混凝土的和易性。
混凝土中單摻粉煤灰一般在 30 %左右,摻多了,混凝土的抗折強(qiáng)度提高,但抗壓強(qiáng)度降低,折壓比增大,有利于防水抗裂;單摻磨細(xì)礦渣粉一般在 40 %左右,復(fù)摻宜在 40 %~ 60 %,摻超細(xì)活性摻合料可達(dá) 60 %~ 80 %,最終發(fā)展趨勢為水泥將作為摻合料加入到混凝土中。
兩種以上摻合料同時(shí)摻入,稱為復(fù)摻技術(shù),復(fù)摻技術(shù)可取得 1 + 1 > 2 或 1+1=3 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,從試驗(yàn)和生產(chǎn)中證明了這一點(diǎn)。
4 .骨料的影響
商品混凝土用骨料不同于普通混凝土,有著其特殊的要求。商品混凝土要控制砂子中通過 0.315mm 顆粒不小于 15 %且不大于 30 %,通過 0.16mm 的顆粒,不小于 5 %,及泵送混凝土宜用中砂配制等,商品混凝土要控制石子中的針片狀顆粒不大于 10 %,如果超過 10 %將影響混凝土質(zhì)量。
(1) 針片狀骨料顆粒過大會(huì)使混凝土和易性變差,空隙率增大,使新拌混凝土坍落度損失加快,混凝土變形加大,耐久性降低。
(2) 隨針片狀顆粒含量增加,混凝土強(qiáng)度損失加大,當(dāng)針片狀含量為 10 %時(shí),混凝土強(qiáng)度損失 3.3 %;當(dāng)針片狀含量為 15 %時(shí),強(qiáng)度損失 9.9 %;當(dāng)針片狀含量為 20 %時(shí),強(qiáng)度損失 13.3 %;當(dāng)針片狀含量為 25 %時(shí),強(qiáng)度損失達(dá) 16.8 %。
(3) 有人認(rèn)為骨料粒徑大的混凝土強(qiáng)度高,這是陳舊的觀念,而實(shí)際正相反,由于界面的影響,混凝土強(qiáng)度隨石子粒徑的增大而下降,混凝土滲透性也隨石子粒徑的增大而增大。影響混凝土強(qiáng)度的是骨料的形狀和表面特征、級(jí)配、吸水率和線膨脹系數(shù)等。例如,最大石子粒徑由 25mm 變?yōu)?20mm 時(shí),混凝土強(qiáng)度提高,混凝土黏度增加,泵送較之困難,變?yōu)?30mm 、 40mm 時(shí),混凝土強(qiáng)度降低 3.2 %和 4.5 %,因此,泵送混凝土強(qiáng)度主要影響的因素是水泥用量、水膠比、石子粒形和粒徑等。一般配制 C15 ~ C45 混凝土,選最大石子粒徑不大于 40mm ;一般配 C50 ~ C60 混凝土,選最大石子粒徑不大于 31.5mm ;一般配 C60 ~ C70 混凝土,選最大石子粒徑不大于 25mm ;一般配 C80 ~ C90 混凝土,選最大石子粒徑不大于 20mm ;一般配 C90 以上混凝土,選最大石子粒徑不大于 16mm 。
5 .商品混凝土用外加劑
商品混凝土常用外加劑來改善和提高混凝土的施工性能,常見的外加劑為復(fù)合泵送劑,主要含有減水、引氣、增強(qiáng)、塑化等成分,泵送劑的主要作用如下。
(1) 改善混凝土的和易性、工作性 ( 可泵性 ) 、均勻性、保塑性,減小坍落度的損失,改善混凝土的泌水性,防止混凝土離析,降低混凝土的沉降收縮等。
表 1 單位用水量選用
W/B( 水膠比 ) 石子粒徑 ( ㎜ ) 單位用水 ( ㎏ /m 3 ) 坍落度 ( ㎜ ) |
0.30 — 0.35 |
0.40 — 0.45 |
0.50 — 0.60 |
0.30 — 0.35 |
0.40 — 0.45 |
0.50 — 0.60 |
0.30 — 0.35 |
0.40 — 0.45 |
0.50 — 0.60 |
碎石 5 ~ 20 ㎜ |
碎石 5 ~ 31.5 ㎜ |
卵石 5 ~ 40 ㎜ | |||||||
100 ~ 140 |
160 |
170 |
180 |
155 |
165 |
170 |
155 |
160 | |
140 ~ 160 |
165 |
175 |
185 |
160 |
170 |
175 |
160 |
170 | |
160 ~ 180 |
170 |
180 |
190 |
165 |
175 |
180 |
165 |
175 | |
180 ~ 200 以上 |
175 |
185 |
195 |
170 |
180 |
185 |
170 |
180 |
注: (1) 本表是按泵送劑 15 %~ 20 %的減水率確定的; (2) 本表適宜中砂,如用細(xì)、粗砂,相應(yīng)的增減 lO ~ 15 ㎏ /m 3 用水量。
(2) 提高硬化混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗碳化及耐久性能等。
(3) 泵送劑的減水率高不等于混凝土和易性好,只有較高的減水率,沒有較好的和易性,同樣會(huì)造成混凝土離析、泌水以及造成堵管、堵泵等現(xiàn)象。要求泵送劑可泵性要好,增塑性強(qiáng),能將骨料包裹好,形成一個(gè)整體,泵送時(shí),使混凝土在泵送壓力下整體向前流動(dòng)。
二、混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
通過反復(fù)試驗(yàn)、驗(yàn)證和工程實(shí)踐,確定我地區(qū)混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)。
表 2 最佳砂率選用
石子粒徑(㎜) |
澆筑坍落度(㎜) |
下列水膠比時(shí)相應(yīng)的砂率( % ) | |||
0.30 |
0.40 |
0.50 |
0.60 | ||
碎石 5 ~ 20 |
100 ~ 140 |
37 |
39 |
41 |
|
碎石 5 ~ 31.5 |
36 |
38 |
40 |
||
卵石 5 ~ 40 |
39 |
39 | |||
碎石 5 ~ 20 |
140 ~ 160 |
37 |
39 |
42 |
|
碎石 5 ~ 31.5 |
36 |
38 |
41 |
||
卵石 5 ~ 40 |
40 |
40 | |||
碎石 5 ~ 20 |
160 ~ 180 |
38 |
40 |
43 |
|
碎石 5 ~ 31.5 |
37 |
39 |
42 |
||
卵石 5 ~ 40 |
41 |
41 | |||
碎石 5 ~ 20 |
180 ~ 200 以上 |
38 |
41 |
44 |
|
碎石 5 ~ 31.5 |
37 |
40 |
43 |
||
卵石 5 ~ 40 |
42 |
42 |
注:本表適宜中砂,用細(xì)、粗砂時(shí),減增砂率 2% ~ 3% 左右。
1 .混凝土強(qiáng)度計(jì)算式:
W/C=Rc/1.87R 28 +0.3Rc
W/C :水灰比 ( 或 W/B 水膠比 )
Rc 為水泥等級(jí) ( 或 28d 實(shí)測強(qiáng)度值 ) ;
R 28 為混凝土配制等級(jí);
2 .單位用水量選用表 1 。
3 .最佳砂率選用見表 2 。
4 .混凝土單位用水量與坍落度、砂石品種、粒徑等有關(guān),坍落度為 110 ~ 140mm ,每上調(diào)一檔,用水量要增減 5 ~ 10 ㎏ /m 3 ;砂子粗細(xì)每調(diào)一檔,用水量要增減 10 ㎏ /m 3 左右;碎石比卵石增 10 ~ 15 ㎏ /m 3 用水量;石子最大粒徑每調(diào)一檔,增減 10 ~ 15 ㎏ /m 3 用水量。
5 .水膠比一般在 0.35 ~ 0.55 之間,水膠比每降 0.01 ,混凝土強(qiáng)度可提高 4 %~ 6 %。水膠比每調(diào)一檔,砂率增減 2 %左右;砂徑每調(diào)一檔,砂率增減 2 %左右;石子最大粒徑每調(diào)一檔,砂率增減 2 %左右。
6 .混凝土強(qiáng)度等級(jí)每提高 1 級(jí) (5MPa) ,水泥增加 35kg /m 3 左右;水泥強(qiáng)度等級(jí)每調(diào) 1 級(jí),水泥用量減少 45kg /m 3 左右;混凝土坍落度每調(diào)一檔 (20 ~ 30mm ) ,水泥增減 15 kg /m 3 左右;砂子粗細(xì)每調(diào)一檔,水泥增減 15 kg /m 3 左右;石子粒徑每調(diào)一檔,水泥增減 20 kg /m 3 左右;混凝土施工溫度應(yīng)在 5 ~ 35 ℃ ,每差 10 ℃ ,水泥增減 15 kg /m 3 左右。
7 .優(yōu)質(zhì)商品混凝土應(yīng)是: (1) 用水量控制在 170 ~ 180 kg /m 3 左右,砂率控制在 41 %~ 43 %;應(yīng)采用粒徑 5 ~ 25 mm 連續(xù)粒級(jí)的碎石;水膠比在 0.35 ~ 0.55 之間;復(fù)合摻合料在 30 %~ 60 %之間;混凝土坍落度控制在 160 ~ 180mm ,易于施工。
三、商品混凝土施工控制
1 .宜用 P · O42.5 級(jí)水泥,不宜用火山灰水泥,因其需水量大,容易泌水,按混凝土強(qiáng)度等級(jí)高低選用膠凝材料總量,強(qiáng)度等級(jí) C15 ~ C40 混凝土常用混凝土膠凝材料重量一般為 300 ~ 480 kg /m 3 。水膠比在 0.35 ~ 0.55 之間,不宜大于 0.6 ,否則,混凝土易離析、堵泵堵管。
2 .泵送混凝土砂率一般不宜超過 45 %,一旦高于最佳砂率時(shí),每增加 1 %— 2 %的砂率,混凝土強(qiáng)度下降約 4 %左右,也不宜低于 39 %;高強(qiáng)泵送混凝土除外,否則,混凝土表面出現(xiàn)很厚的浮漿層,影響混凝土強(qiáng)度。
泵送混凝土中砂漿 ( 水泥 + 摻合料+砂 ) 的絕對(duì)體積宜在 410 ~ 450L 之間,如果太大,容易引起混凝土干縮、裂縫和降低混凝土強(qiáng)度。
3 .泵送混凝土可摻入適量石粉、粉煤灰、礦渣粉,石粉及粒徑 0.315mm 以下砂的粉粒等應(yīng)以 198 -215L 的體積為宜,可泵性才好。
4 .商品混凝土運(yùn)到現(xiàn)場后,應(yīng)在 90min 內(nèi)澆筑入模,因時(shí)間長了,坍落度損失加快,高溫的夏季損失更快,低于 + 5 ℃ 時(shí),坍落度基本不損失,超過 5 ~ 8h 的混凝土應(yīng)廢棄 ( 摻緩凝劑的混凝土除外 ) ;對(duì)已超過初凝時(shí)間的混凝土,如再加水稀釋,混凝土強(qiáng)度降低 80% 以上。
5 .商品混凝土一般振搗以 10 ~ 20s 為宜,不能過振。振搗完畢在接近初凝時(shí),進(jìn)行混凝土表面處理,并及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。摻 UEA 膨脹劑的混凝土,更應(yīng)加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù),滿足混凝土中膨脹劑的化學(xué)反應(yīng)用水量,否則,更易引起混凝土開裂。
四、商品混凝土存在的主要問題
1 .商品混凝土坍落度過大,稍振石子下沉,漿體上浮,泌水出現(xiàn),失水過多,混凝土結(jié)構(gòu)尺寸減小,產(chǎn)生塑性收縮裂縫,影響混凝土密實(shí)度,抗?jié)B性能及耐久性能下降。
有些施工人員認(rèn)為坍落度越大越好,這是錯(cuò)誤的,混凝土坍落度是混凝土內(nèi)在質(zhì)量的外在表現(xiàn),是混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo),必須按規(guī)范要求,選取合理的混凝土坍落度。
2 .有些施工單位達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的保濕養(yǎng)護(hù)環(huán)境和養(yǎng)護(hù)時(shí)間,春季大風(fēng)天氣和夏季高溫干燥天氣,混凝土早期脫水嚴(yán)重,混凝土表面出現(xiàn)一層“巧克力”硬皮,而下部混凝土尚未初凝,混凝土表面裂縫出現(xiàn)。
3 .為趕工期,過早拆模,上人、上料承重,導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫等。針對(duì)上述問題,應(yīng)采取應(yīng)對(duì)措施。商品混凝土生產(chǎn)單位應(yīng)優(yōu)選原材料,摻加摻合料,優(yōu)選最佳配合比,并進(jìn)行混凝土配合比動(dòng)態(tài)管理,施工單位應(yīng)加強(qiáng)管理,商品混凝土不能過振,加強(qiáng)混凝土表面處理,加強(qiáng)混凝土早期保濕養(yǎng)護(hù),尤其是在烈日暴曬下,要及時(shí)覆蓋,保濕養(yǎng)護(hù),嚴(yán)格遵守拆模時(shí)間,確?;炷凉こ痰馁|(zhì)量。
[ 應(yīng)用實(shí)例 4]
預(yù)拌混凝土質(zhì)量疵病淺析
混凝土是由多種材料組成的非均質(zhì)材料,具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性,但也存在著抗拉強(qiáng)度較低、抗變形能力差等缺點(diǎn)。由于受生產(chǎn)、施工或設(shè)計(jì)等方面的影響,工程結(jié)構(gòu)的缺陷問題是帶有一定普遍性的技術(shù)問題。所以,在國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中,對(duì)混凝土的缺陷尤其是混凝土的裂縫問題,都作了相應(yīng)的規(guī)定與要求。在工業(yè)與民用建筑工程中,寬度< 0.05 mm 的裂縫對(duì)防水、防腐、承載等不會(huì)產(chǎn)生危害,故對(duì)裂縫< 0.05mm 的結(jié)構(gòu)視為無裂縫結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中所謂的不允許出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)也是指初始裂縫的寬度≯ 0.05mm 。因此,有裂縫的混凝土是絕對(duì)的,無裂縫的混凝土則是相對(duì)的,只是將其控制在一定范圍內(nèi)而已。
1 混凝土的表面缺陷及產(chǎn)生原因
1 . 1 麻面
結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面上呈現(xiàn)無數(shù)的小凹點(diǎn),無鋼筋暴露現(xiàn)象。這類缺陷一般是由于模板潤濕不充分,混凝土表面與模板粘黏所致;或所用鋼模板表面凹凸不平;或模板內(nèi)涂刷的機(jī)油中含有大量的水分所致;或模板不嚴(yán)密,搗固時(shí)發(fā)生漏漿;或振搗不充分,氣泡未排除;混凝土泌水導(dǎo)致水泥漿流失而產(chǎn)生的細(xì)小坑、槽。
1 . 2 麻角
結(jié)構(gòu)構(gòu)件棱角 ( 陽角 ) 處呈現(xiàn)無數(shù)小凹孔,無鋼筋裸露現(xiàn)象。這類缺陷一般是由于模板變形 ( 翹曲 ) 、關(guān)模不嚴(yán)密、縫隙過大,造成模板棱角漏漿;或振搗時(shí)間不足、氣泡未排除所致;或是由于坍落度過大,漿體流失引起的。
1 . 3 露筋
露筋是鋼筋未被混凝土所包裹而裸露在自然環(huán)境中。產(chǎn)生露筋的原因主要是澆注時(shí)模板與鋼筋之間的墊塊出現(xiàn)了位移,鋼筋緊貼模板而導(dǎo)致混凝土保護(hù)層不夠或無保護(hù)層。有時(shí)也因保護(hù)層的混凝土振搗不密實(shí)或因模板濕潤不夠,過多地吸收了混凝土中的水分造成掉角而露筋。
1 . 4 蜂窩
結(jié)構(gòu)構(gòu)件中形成有蜂窩狀的窟窿,骨料間有空隙存在。這種現(xiàn)象主要是由于材料配合比不準(zhǔn)確 ( 漿少、石多 ) ,或攪拌不均勻、黏聚性差而造成砂漿與骨料分離;或澆注方法不當(dāng)、欠振以及模板漏漿嚴(yán)重等原因產(chǎn)生。
1 . 5 孔洞
孔洞是指混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)存在著空隙,局部出現(xiàn)無混凝土現(xiàn)象。這種現(xiàn)象主要是由于混凝土搗空、漏振、砂漿嚴(yán)重分離、骨料堆積、水平鋼筋過密、粗骨料偏大、混凝土坍落度過小等原因所致。此外,混凝土受凍、泥塊雜物摻入等等,都會(huì)形成孔洞。
1 . 6 縫隙及夾層
縫隙和夾層是將結(jié)構(gòu)分隔成幾個(gè)不相連接的部分。產(chǎn)生的原因主要是由于混凝土施工處理不當(dāng)形成的施工縫、溫度縫、后澆縫和干縮縫。此外,由于混凝土澆注過程中時(shí)間中斷過長而導(dǎo)致的施工冷縫,以及混凝土內(nèi)夾雜其他塊狀、片狀物和廢棄塑料、硬紙屑所造成的夾層。
1 . 7 缺棱掉角
缺棱掉角是指梁、柱、墻板和孔洞處直角 ( 陽角 ) 邊上的混凝土局部殘缺掉落。其主要原因是混凝土澆注前模板未充分濕潤,尤其是木模和夏季使用鋼模板吸收的熱能較多,造成棱角處混凝土中的水分被模板吸收,水泥水化不充分,加之養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而造成混凝土強(qiáng)度降低,故拆模時(shí)容易損壞棱角。此外,拆模過早或拆模后對(duì)構(gòu)件的保護(hù)不夠,也容易造成缺棱掉角現(xiàn)象。
2 外觀尺寸和構(gòu)件位移
2 . 1 板面不平整
混凝土板的厚度不均勻,表面不平整。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是振搗方式和表面處理不當(dāng)以及模板變形;混凝土凝結(jié)時(shí)間控制不好,導(dǎo)致未及時(shí)找平、收光。此外,混凝土強(qiáng)度未達(dá)到 1 . 2MPa 就上人操作會(huì)出現(xiàn)各種印痕。
2 . 2 變形
變形是指墻、梁等混凝土構(gòu)件的外形豎向尺寸發(fā)生變化和表面平整度超過允許偏差值。造成變形的主要原因是模板的安裝和支撐不牢固;或模板自身的強(qiáng)度和剛度不夠,引起混凝土變形。此外,澆注混凝土?xí)r未按規(guī)范要求分層布料或未計(jì)算混凝土的側(cè)壓力等,很容易造成脹模和暴模。
2 . 3 構(gòu)件位移
構(gòu)件位移是指基礎(chǔ)中心線對(duì)定位軸線的位移;墻、梁、柱軸線的位移;預(yù)埋件的位移等。其產(chǎn)生原因有:模板及預(yù)埋件的支撐、固定不牢固以及振搗時(shí)使其產(chǎn)生位移;放線誤差過大,且未及時(shí)校正、核對(duì)和調(diào)整等。
3 混凝土的內(nèi)在缺陷
3 . 1 混凝土強(qiáng)度不足
混凝土強(qiáng)度不足主要是指混凝土實(shí)際結(jié)構(gòu)或混凝土試件未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。造成混凝土強(qiáng)度不足的原因主要有混凝土配合比設(shè)計(jì)、攪拌、現(xiàn)場澆搗和養(yǎng)護(hù)等 4 個(gè)方面。
3 . 1 . 1 配合比
有時(shí)不能及時(shí)測定水泥的實(shí)際強(qiáng)度,影響了混凝土配合比設(shè)計(jì)的正確性。另外,隨意套用配合比、外加劑摻量控制不準(zhǔn)確等,都有可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足。
3 . 1 . 2 攪拌操作
任意增加用水量、配合比以質(zhì)量折合體積比時(shí)稱料不準(zhǔn)、攪拌時(shí)顛倒加料順序、攪拌時(shí)間過短或攪拌不均勻等,均可能導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
3 . 1 . 3 現(xiàn)場澆注
主要原因是施工中振搗不密實(shí)以及混凝土有離析現(xiàn)象時(shí)未能及時(shí)予以糾正;當(dāng)坍落度損失過大時(shí),隨意添加水。
3 . 1 . 4 養(yǎng)護(hù)
主要是未按規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行妥善養(yǎng)護(hù);養(yǎng)護(hù)時(shí)間短,不能滿足水泥水化所需要的最短時(shí)間,以致造成混凝土強(qiáng)度降低。
3 . 2 耐久性不良
當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層被破壞或混凝土本身的保護(hù)性能不良時(shí),鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕,鐵銹膨脹會(huì)引起混凝土開裂和剝落。產(chǎn)生原因是由于鋼筋保護(hù)層厚度嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)值,或混凝土施工時(shí)形成表面缺陷 ( 如二次收光壓實(shí)不足 ) ,在外界侵蝕環(huán)境的作用下使鋼筋銹蝕。此外,在混凝土中摻入過量的氯化物外加劑會(huì)造成鋼筋銹蝕,致使混凝土沿著鋼筋位置產(chǎn)生裂縫,銹蝕的發(fā)展使混凝土剝落和露筋。
4 混凝土裂縫
混凝土在澆注后的養(yǎng)護(hù)階段會(huì)發(fā)生體積收縮現(xiàn)象?;炷潦湛s分為干縮和自縮兩種。干縮是隨著混凝土中多余水分的蒸發(fā)、濕度降低而產(chǎn)生體積變小的收縮,其收縮量占整個(gè)收縮量的很大部分;自收縮是水泥水化作用引起的體積減小,收縮量只有前者的 1/5 ~ 1/10 ,一般可包含在濕度收縮內(nèi)一并考慮。
4 . 1 干縮裂縫
干縮裂縫為表面裂縫,寬度一般在 0.05 ~ 0.20 ㎜之間,裂縫的走向無規(guī)律性。這類裂縫一般是在混凝土經(jīng)過一段時(shí)間的露天養(yǎng)護(hù)后在表面或側(cè)面出現(xiàn),并隨溫度和濕度的變化而逐漸發(fā)展。產(chǎn)生干縮裂縫的原因主要是混凝土澆注成型后養(yǎng)護(hù)不當(dāng),表面水分散失過快,造成混凝土內(nèi)外的不均勻收縮,引起混凝土表面開裂;或由于混凝土體積收縮受到地基或墊層的約束而出現(xiàn)干縮裂縫。其他影響因素有:粗骨料用量、混凝土構(gòu)件的尺寸及形狀、施工環(huán)境的溫濕度、水泥的水化速度等。此外,構(gòu)件露天堆放、混凝土內(nèi)外材質(zhì)不均勻和采用含泥量大的特細(xì)砂配制混凝土?xí)r,也容易出現(xiàn)干縮裂縫。
4 . 2 溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在施工期間,是由于混凝土內(nèi)部與表面溫度相差較大而產(chǎn)生的。裂縫的走向無規(guī)律性,裂縫較深以及貫穿性的溫度裂縫對(duì)混凝土有很大的破壞性。裂縫較深以及貫穿性的溫度裂縫多由于結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)不佳、降溫過快、內(nèi)外溫差過大、受到外界的約束而出現(xiàn)。大面積水平結(jié)構(gòu)的裂縫常縱橫交錯(cuò);豎向結(jié)構(gòu)特別是較長的連續(xù)墻的裂縫一般近似平行于短邊,且沿長邊分段出現(xiàn),裂縫寬度不均,受環(huán)境溫濕度變化的影響非常顯著 ( 冬寬夏窄 ) ;高溫膨脹導(dǎo)致的裂縫一般呈“蛔蟲”狀,而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不明顯。 4 . 3 施工導(dǎo)致的不均勻沉降裂縫
這類裂縫一般與施工質(zhì)量有關(guān),且多屬于貫穿性裂縫,其走向與沉陷情況有關(guān),一般與地面呈 45 °~ 90 °方向發(fā)展,裂縫的寬度與荷載大小有較大的關(guān)系,而且與不均勻沉降值成正比列變化。產(chǎn)生不均勻沉降裂縫的原因是由于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件下面的地基未夯實(shí)或進(jìn)行必要的加固處理,或地基受到雨水的浸泡而遭到破壞,使地基產(chǎn)生不均勻沉降。另外,模板支撐系統(tǒng)不牢固以及過早拆模,也會(huì)引起不均勻沉降裂縫。
[ 應(yīng)用實(shí)例 5]
預(yù)拌混凝土質(zhì)量問題分析及防止裂縫的措施
近年來,隨著國家對(duì)節(jié)能和環(huán)保問題的高度重視,預(yù)拌混凝土已開始在許多城市的建設(shè)中使用。但在實(shí)際工程的使用過程中,由于對(duì)預(yù)拌混凝土存在著一些技術(shù)上的爭議,常引起生產(chǎn)廠家與使用單位之間的糾紛,在一定程度上影響了預(yù)拌混凝土的發(fā)展。本文對(duì)預(yù)拌混凝土的質(zhì)量問題以及防止預(yù)拌混凝土裂縫的措施進(jìn)行了分析和探討。
1 混凝土的強(qiáng)度問題
預(yù)拌混凝土具有商品的特性,在實(shí)際應(yīng)用中,如果混凝土試件強(qiáng)度不合格,使用單位往往會(huì)認(rèn)為是攪拌站的責(zé)任。事實(shí)上除極個(gè)別混凝土企業(yè)由于配制強(qiáng)度偏低或出現(xiàn)管理失控外,絕大多數(shù)情況下責(zé)任并不在攪拌站。其原因分析如下:
1 . 1 現(xiàn)場情況較規(guī)范要求差距大
在混凝土規(guī)范中,對(duì)混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)有統(tǒng)一的試驗(yàn)規(guī)程和嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)條件要求,但絕大多數(shù)的施工企業(yè)并不具備這些條件。一是養(yǎng)護(hù)條件不符合標(biāo)準(zhǔn)要求,幾乎所有的施工現(xiàn)場都不設(shè)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室,只是臨時(shí)砌一個(gè)池子或是焊一個(gè)籠子在自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù),試件強(qiáng)度受氣候的影響很大;二是取樣不規(guī)范,按預(yù)拌混凝土標(biāo)準(zhǔn)的要求,應(yīng)從攪拌車卸料的 1/4 ~ 3/4 之間取樣,每次取樣量≮ 0.02 m 3 ,但由于施工人員大多未經(jīng)過系統(tǒng)的上崗培訓(xùn),取樣往往缺乏代表性且取樣量也不夠;三是只圖施工方便,隨意在混凝土拌合料中加水,加水后再取樣,致使混凝土水灰比失去意義造成強(qiáng)度偏低。
1 . 2 強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)的問題
混凝土強(qiáng)度具有較大的離散性。 GBJ 107 — 87 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,混凝土的強(qiáng)度應(yīng)分批進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)定。對(duì)預(yù)拌混凝土站、預(yù)制混凝土構(gòu)件廠和采用現(xiàn)場攪拌混凝土的施工單位,應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定混凝土強(qiáng)度;對(duì)零星生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件的混凝土或現(xiàn)場攪拌批量不大的混凝土,才按非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定。按 GBJ 107 — 87 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,大批量混凝土按相近配合比生產(chǎn)的預(yù)拌混凝土允許有 5 %的試件強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)值。
在實(shí)際工程中,混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)規(guī)定并不為多數(shù)的使用單位所認(rèn)識(shí),執(zhí)行情況較好的也多是為了應(yīng)付資料檢查。當(dāng)某一組試件強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)值 ( 即使大于允許的最小值 ) 時(shí),常常被視為不合格,這是一種概念上的錯(cuò)誤。如果要求所有留樣的試件強(qiáng)度都大于標(biāo)準(zhǔn)值,將會(huì)造成很大的強(qiáng)度富余量,這也是預(yù)拌混凝土往往超過強(qiáng)度較多的原因。
1 . 3 回彈法及鉆芯取樣法評(píng)定強(qiáng)度問題
當(dāng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位或質(zhì)量監(jiān)督部門懷疑混凝土強(qiáng)度不合格時(shí),通常的做法是對(duì)混凝土構(gòu)件采用非破損的回彈法或鉆芯取樣法來評(píng)定混凝土的強(qiáng)度等級(jí),國家制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。但采用這兩種方法評(píng)定都存在著一些有爭議的問題。
(1) 回彈法檢測混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的主要依據(jù)是回彈—強(qiáng)度曲線。目前采用的測強(qiáng)曲線主要是根據(jù)現(xiàn)拌混凝土強(qiáng)度與回彈值統(tǒng)計(jì)規(guī)律建立起來的全國統(tǒng)一曲線。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中明確要求凡有條件的地區(qū)和部門應(yīng)制定本地區(qū)的測強(qiáng)曲線并優(yōu)先使用本地區(qū)的測強(qiáng)曲線,但許多地區(qū)仍使用的是全國統(tǒng)一曲線。由于全國各地的混凝土原材料、攪拌工藝有極大的地區(qū)差異性,因而使用全國統(tǒng)一曲線進(jìn)行回彈評(píng)定的推定值與真實(shí)值相差較大。更重要的是,與現(xiàn)場攪拌混凝土相比,預(yù)拌混凝土在水泥品種、強(qiáng)度、用量、粗骨料粒徑、配合比砂率、水灰比、鋼筋保護(hù)層厚度及碳化方面有較大的變化,而且目前幾乎所有的預(yù)拌混凝土中均同時(shí)摻入了粉煤灰和減水劑等,因而根據(jù)統(tǒng)一的回彈曲線來評(píng)定預(yù)拌混凝土的強(qiáng)度將產(chǎn)生較大的偏差。對(duì)預(yù)拌混凝土試件采用回彈法測試和破壞試驗(yàn)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),使用回彈法檢測預(yù)拌混凝土強(qiáng)度時(shí),其回彈結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)成型試件強(qiáng)度約低 20 %~ 30 %;在混凝土強(qiáng)度等級(jí)不高時(shí),實(shí)際值比回彈換算值偏低 20 %~ 25 %。
(2) 鉆芯法是用取芯機(jī)從混凝土構(gòu)件中鉆取圓柱芯樣 ( 直徑 D100 ㎜或 D150 ㎜,高度在 0.95D ~ 2.05D 之間 ) ,將端面補(bǔ)平處理后進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),并以芯樣的抗壓強(qiáng)度值代表混凝土構(gòu)件的實(shí)際強(qiáng)度。當(dāng)不考慮鉆芯法由于機(jī)械振動(dòng)引起的芯樣內(nèi)部缺陷時(shí),對(duì)鉆芯樣強(qiáng)度如何評(píng)定混凝土的實(shí)際強(qiáng)度是否合格則存在著一些不同的認(rèn)識(shí),主要是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響方面。
按照 GBJl07 — 87 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的定義,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的 150mm × l 50 mm × l 50 mm 試塊,在齡期 28d 用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度總體分布的一個(gè)值,強(qiáng)度低于該值的百分率< 5 %。因此,對(duì)混凝土的合格性評(píng)定,應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的立方體試件為準(zhǔn),預(yù)拌混凝土企業(yè)也是基于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。施工中澆注的構(gòu)件往往得不到較好的養(yǎng)護(hù),由于受環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)力等的影響,潮濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間短,特別是混凝土構(gòu)件立面 ( 如柱子、墻板、梁側(cè)面等部位 ) 的養(yǎng)護(hù)環(huán)境,更是與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件差異極大。在大多數(shù)情況下,自然養(yǎng)護(hù)的混凝土試件比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的混凝土試件的強(qiáng)度要低。但目前大多數(shù)的建設(shè)單位、監(jiān)理單位和質(zhì)量監(jiān)督部門認(rèn)為,芯樣強(qiáng)度必須要大于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值方為合格,這種認(rèn)識(shí)顯然是不正確的。 CECS 03 : 88 《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的條文說明中指出:據(jù)國外的一些試驗(yàn)結(jié)果,由于受到施工、養(yǎng)護(hù)等條件的影響,結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度一般為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的 75 %~ 80 %,國際標(biāo)準(zhǔn)草案則為 75 %~ 85 %。中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所對(duì)試驗(yàn)用墻板的取芯試驗(yàn)表明,齡期 28d 的芯樣強(qiáng)度換算值僅為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的 86 %,為同條件養(yǎng)護(hù)試塊的 88 %。
2 預(yù)拌混凝土的裂縫問題
裂縫是混凝土最常見的質(zhì)量通病,與現(xiàn)場攪拌混凝土相比,預(yù)拌混凝土的裂縫問題更加受到工程人員的關(guān)注。預(yù)拌混凝土的裂縫主要有:①大面積樓板產(chǎn)生的裂縫:多出現(xiàn)在混凝土初凝前后,多發(fā)生在梁板交接處、厚度突變處和梁板鋼筋的上部,初春和炎熱季節(jié)最容易出現(xiàn);②地下室墻板裂縫:裂縫的產(chǎn)生較有規(guī)律,即在墻體沿長度方向分布較均勻的垂直裂縫,裂縫形狀呈中間寬、兩端窄,多為貫穿性裂縫,大多在拆模板前已形成;③混凝土路面、大型場地的裂縫:容易出現(xiàn)不規(guī)則的縱向、橫向裂縫。目前,使用單位普遍認(rèn)為,預(yù)拌混凝土出現(xiàn)裂縫的機(jī)會(huì)比現(xiàn)場攪拌混凝土要大得多。
預(yù)拌混凝土裂縫產(chǎn)生的時(shí)間較早,即澆注后的 3 d 以內(nèi),這時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)體不會(huì)出現(xiàn)荷載裂縫。由于預(yù)拌混凝土是作為商品提供給施工單位,與出現(xiàn)強(qiáng)度問題時(shí)一樣,一旦出現(xiàn)裂縫,通常會(huì)認(rèn)為是混凝土攪拌站的責(zé)任。施工人員在尋找原因時(shí),往往會(huì)懷疑預(yù)拌混凝土質(zhì)量不好,如水泥安定性不良、配合比強(qiáng)度偏低、攪拌不勻、粉煤灰和外加劑使用不當(dāng)?shù)取?BR> 事實(shí)上,預(yù)拌混凝土企業(yè)的工藝設(shè)備是先進(jìn)的,有專業(yè)技術(shù)人員把關(guān),混凝土質(zhì)量應(yīng)該比較穩(wěn)定,在絕大多數(shù)情況下,上述原因并不是問題的實(shí)質(zhì)。預(yù)拌混凝土成型后出現(xiàn)的早期裂縫,主要是由于其在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生收縮引起的。通常所講的收縮是指混凝土暴露在相對(duì)濕度< 100 %的空氣中產(chǎn)生的干燥收縮變形。由于環(huán)境的作用,混凝土還會(huì)產(chǎn)生其他類型的變形裂縫,它們可獨(dú)立地發(fā)生,或同時(shí)出現(xiàn)使收縮變形疊加。收縮可分為以下 5 個(gè)大類,除碳化收縮外,其余 4 種是影響早期開裂的主要因素。
2 . 1 塑性收縮裂縫
混凝土澆注成型后,由于重力的作用,粗骨料及水泥顆粒因比重大逐漸沉降;水分則上浮至混凝土上表面而形成泌水。水泥凈漿浮至混凝土表面產(chǎn)生外分層 ( 即素漿層 ) ;水泥漿浮至粗骨料下形成內(nèi)分層?;炷恋拿谒斐伤苄允湛s是一種無法抑制的變形。由于塑性收縮而產(chǎn)生的外觀體積變化為 2.0 %,結(jié)構(gòu)的表面外露部分、尤其是混凝土地坪表面、樓板表面,很容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。
2 . 2 干燥收縮裂縫
當(dāng)混凝土所在環(huán)境的相對(duì)濕度< 100 %時(shí),混凝土表面的水分便蒸發(fā)出來,即產(chǎn)生干燥收縮?;炷恋母稍锸湛s開裂主要是由于毛細(xì)管壓力造成的?;炷林械拿?xì)管空隙在混凝土干燥過程中逐漸失水,使毛細(xì)管壁發(fā)生變形,產(chǎn)生較大的毛細(xì)管壓力,混凝土便產(chǎn)生體積收縮。如果混凝土中的用水量增大、水灰比大,則毛細(xì)管孔壁也增多,混凝土收縮也增大?;炷涟l(fā)生收縮變形時(shí),由于周圍有較大的約束使其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土此時(shí)的抗拉強(qiáng)度時(shí)就出現(xiàn)收縮裂縫。
2 . 3 自身收縮裂縫
混凝土自身收縮屬于化學(xué)收縮,是由于水泥水化產(chǎn)物的體積小于原來水泥和水的體積。據(jù)介紹,自身收縮引起的體積減少約在 8 %。當(dāng)水灰比> 0.5 時(shí),混凝土自身收縮與干燥相比可忽略不計(jì);但當(dāng)水灰比< 0.35 時(shí),混凝土體內(nèi)濕度很快降低到 80 %以下,特別是高強(qiáng)混凝土的自身收縮值更大,是其開裂的主要原因。如果自身收縮與溫度收縮疊加在一起,則危害程度將更大。
2 . 4 溫度應(yīng)力裂縫
水泥水化熱使結(jié)構(gòu)體中心升溫很快,在短期內(nèi)出現(xiàn)溫峰,隨后逐漸下降,致使混凝土構(gòu)件內(nèi)、外部產(chǎn)生溫度梯度,形成溫度應(yīng)力。當(dāng)降溫速度過快、溫度應(yīng)力過大時(shí),很容易形成貫穿性裂縫。
2 . 5 碳化收縮裂縫
碳化收縮是由于大氣中的 C O 2 在存在水的條件下與水泥水化產(chǎn)物生成 Ca C O 3 、硅膠、鋁膠和游離水而引起的收縮,產(chǎn)生收縮的原因是由于游離水的蒸發(fā)。碳化作用必然會(huì)產(chǎn)生游離水,這些游離水的蒸發(fā)產(chǎn)生較大的毛細(xì)管張力引起漿體收縮。碳化作用的實(shí)質(zhì)是碳酸對(duì)水泥石的腐蝕作用,漿體在充分干燥或飽和水的場合則不易產(chǎn)生碳化作用。碳化收縮均發(fā)生在混凝土表面,相對(duì)濕度是其主要影響因素。
3 防止預(yù)拌混凝土裂縫的措施
如何防止預(yù)拌混凝土裂縫,是設(shè)計(jì)、建設(shè)、監(jiān)理、施工單位和預(yù)拌站十分關(guān)心的問題。目前,預(yù)拌混凝土常用的防裂措施有:設(shè)置后澆帶,將長結(jié)構(gòu)體分成小段;使用低水化熱水泥并摻入粉煤灰;對(duì)砂石料采取遮陽和灑水降溫措施;加冰塊拌和混凝土,降低入模溫度;在水泥中摻加膨脹劑;延長拆模時(shí)間等。
這幾種方法可以有效地減小混凝土的絕對(duì)收縮率,多年來一直在采用。但對(duì)摻膨脹劑和延長拆模時(shí)間有一些不同看法。事實(shí)上,摻入適量的膨脹劑能夠補(bǔ)償混凝土的部分或大部分收縮,在正確使用和理想的養(yǎng)護(hù)條件下可以起到防裂的作用,但實(shí)際使用中的防裂效果并不很理想。其原因主要是由于膨脹劑的膨脹性能在混凝土中未得到充分地發(fā)揮。混凝土膨脹劑主要有硫鋁酸鈣類和氧化鈣類等,它們需要與大量的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)才能產(chǎn)生膨脹效果。 JC 476 — 1998 《混凝土膨脹劑》中所指的膨脹率是基于砂漿在水中養(yǎng)護(hù)所得的膨脹率,但實(shí)際工程中是用于混凝土而不是砂漿,混凝土中的骨料會(huì)削弱其膨脹效果。由于建筑構(gòu)件不可能在水中養(yǎng)護(hù),很多構(gòu)件養(yǎng)護(hù)不夠及時(shí),在缺乏足夠水分的情況下膨脹劑的膨脹作用難以發(fā)揮,相反還可能會(huì)由于后期產(chǎn)生延遲鈣礬石而造成膨脹開裂。這可能是導(dǎo)致實(shí)際膨脹效果與理論分析不同的原因。解決辦法是將 JC 476 — 1998 《混凝土膨脹劑》中膨脹率的試驗(yàn)方法由測定砂漿的膨脹率改為測定混凝土的膨脹率,這樣在實(shí)際工程中才具有指導(dǎo)意義。
關(guān)于拆模板的時(shí)間問題主要是針對(duì)地下薄壁剪力墻而言,在預(yù)拌混凝土裂縫中地下室外墻最容易出現(xiàn)裂縫,雖然也采取了一些方法進(jìn)行預(yù)防,但效果不像水平結(jié)構(gòu)那樣有效。因?yàn)榇怪眽w兩側(cè)均為模板,在未拆模時(shí)水分難以進(jìn)入到混凝土表面;要對(duì)混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)就必須拆除模板,但過早拆模容易引起混凝土降溫較多而導(dǎo)致開裂,這時(shí)拆模時(shí)間早或晚就十分重要。
一種觀點(diǎn)認(rèn)為,早拆模 ( 澆注后 1 d 拆模 ) 可以及時(shí)給混凝土補(bǔ)充水分,有利于防止干燥收縮,但不利于保溫。因拆模后混凝土降溫很快,這時(shí)混凝土的強(qiáng)度很低,幾乎沒有抗拉強(qiáng)度,容易因降溫過快產(chǎn)生的溫度應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,晚拆模 ( 即澆注 7 d 后拆模 ) 有利于保溫,但由于在水分較長時(shí)間內(nèi)得不到補(bǔ)充,混凝土在水化過程中會(huì)因失水產(chǎn)生干燥收縮而導(dǎo)致開裂。
對(duì)拆模時(shí)間的控制比較好的辦法是:對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)較低的混凝土 ( 如 C30 及 C30 以下 ) ,由于水化熱引起的絕對(duì)溫升不是很高,拆模可以早一些;而對(duì)于強(qiáng)度較高的混凝土,宜在混凝土終凝后松開模板支撐,從板縫中澆入水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)到一定強(qiáng)度后再拆除模板,然后用草簾或麻袋覆蓋側(cè)面保溫、保濕。這樣有利于減少因干燥收縮或溫度收縮引起的裂縫,減少地下室墻板的開裂機(jī)會(huì)。
4 結(jié)語
目前,預(yù)拌混凝土在許多中小城市尚處于發(fā)展和完善階段,施工中仍多以現(xiàn)場攪拌混凝土來對(duì)待預(yù)拌混凝土,采用常規(guī)辦法進(jìn)行施工和養(yǎng)護(hù),故在工程應(yīng)用中反映出預(yù)拌混凝土的強(qiáng)度、裂縫問題比較突出。本文分析了預(yù)拌混凝土使用中存在的問題,提出了防止預(yù)拌混凝土裂縫的措施,希望能對(duì)從事混凝土施工質(zhì)量控制和技術(shù)管理的人員有所幫助。