摘要:通过对混凝土性能的阐述,提出保证混凝土质量的各个环节及因素。
关键词:混凝土;质量控制
中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)06-0039-03
混凝土以其适应性强、耐久性高、造价低,加上混凝土的设计理论施工技术很成熟的优点,而且可根据工程需求配置出不同性质的混凝土,因此越来越广泛的用于土木工程领域中。
混凝土工程的质量,关系到建筑物及构筑物的结构安全,关系到千家万户的生命财产安全。对混凝土来讲,生命就是质量。混凝土质量的好坏,直接影响到其成型结构的稳定性和使用寿命,因此如何控制好混凝土的质量,就成为工程建设中一项既常见而又非常重要的工作。
1混凝土的性能
1.1混凝土拌和物的基本性能
混凝土是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料;与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。它具有一定的弹性、黏性和塑性,一般可使用“和易性”或“稠度”来综合说明混凝土拌和物在这方面的性能。
1.1.1和易性和稠度
和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作(搅拌、运输、浇灌、捣实等)并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质,它与施工工艺密切相关,通常,包括有流动性、保水性和粘聚性三方面的含义。
新拌混凝土的和易性是流动性、粘聚性和保水性的综合体现,新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性之间既互相联系,又常存在矛盾。因此,在一定施工工艺的条件下,新拌混凝土的和易性是以上三方面性质的矛盾统一。
1.1.2离析和泌水
混凝土拌合物成分相互分离,造成内部组成和结构不均匀的现象,称之为离析。但在施工中应通过采用适当的配合比和合理的操作工艺,尽可能做到减少离析。混凝土在运输、振捣、泵送的过程中出现粗骨料下沉,水分上浮的现象称为混凝土泌水。在混凝土采用分层施工浇筑工艺时,要清除这些泌水与浮浆,以免影响上下层混凝土之间的粘结能力。
1.2混凝土在凝结硬化中的性能
1.2.1凝结
混凝土的凝结硬化程度分成初凝和终凝两个阶段,混凝土拌合物由流动状态变为初步硬化状态叫初凝;完全变成固体状态,具有一定强度叫终凝。在初凝和终凝之间,混凝土常常发生表面泌水,骨料下沉,并出现初期收缩和水化升温等现象。任何混凝土的运输、浇筑、振捣,必须在混凝土初凝以前完成。
1.2.2水化升温
混凝土在凝结过程中,水泥的水化反应是一个放热反应。水化放热的周期很长,但大部分热量是在3 d内放出的,尤其是在混凝土发生凝结、硬化的初期放出。大多数情况下,硬化混凝土的早期体积变形,主要源于水泥的水化热温升,因此,降低混凝土的水化热是防止其早期开裂的有效途径。
1.2.3初凝强度
混凝土在初凝后,具有初步抵抗外部荷载作用的强度,叫做混凝土的初期强度。
1.3混凝土硬化后的性能
混凝土在硬化后会具有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、握裹强度、疲劳强度、弹性模量、耐久性等。混凝土具有较高的抗压强度,因此,抗压强度是施工中控制和评定混凝土质量的主要指标。标准抗压强度系指按标准方法制作和养护的边长为150 mm立方体试件,在28 d龄期,用标准试验方法测得的,保证率为95 %的抗压强度。
2混凝土质量控制的几大因素
通常对混凝土质量的基本要求是:满足混凝土结构设计的强度要求;满足施工所要求的和易性;具有与工程环境相适应的耐久性。
由于混凝土是由多种材料经拌和、水化和胶结后形成的一种独特的复合结构。那么在它成型的过程中,就与原材料的选用,混凝土配合比的控制,混凝土拌合过程,混凝土运输和浇筑过程,混凝土的养护方法等因素密不可分。因此,上述几方面的因素也就成为混凝土质量控制的关键。
2.1混凝土原材料选择和控制
2.1.1原材料的选用依据
原材料的选用主要依据工程结构设计中对混凝土构件的断面尺寸设计、配筋设计和混凝土构件的强度设计来确定。
2.1.2原材料的组成
原材料,就是形成混凝土构件所使用的各种材料,主要包括:水泥、砂、石、水和外加剂及掺合料等。
2.1.3原材料的选用和控制
(1)水泥:水泥的品种和成分不同,其凝结时间、早期强度、水化热、吸水性和抗侵蚀的性能等也不相同,这些都直接影响混凝土的质量、性能和适用范围。
(2)砂:混凝土用砂的质量须符合细度模数、孔隙率、坚固性、有害杂质最大含量等方面的要求。
(3)石子:混凝土中常用的石子有卵石和碎石。碎石表面粗糙,空间率和总表面积较大,故所需的水泥浆较多,与水泥浆的粘结力强,因此用它拌制的混凝土强度较高。
(4)水:凡可饮用的水,都可以用来拌制和养护混凝土,要求水中不能有有害杂质、油脂和糖料物质。
(5)外加剂:外加剂有减水剂、引气剂、促凝剂、缓凝剂、防水剂、抗冻剂、保水剂等。
2.1.4原材料进场检验和随机抽检试验的控制
原材料进场检验是确保混凝土质量的第一个质量控制关,原材料进行随机抽样试验是保证混凝土质量连续性的重要手段。
2.2混凝土配合比的控制
混凝土配合比是根据结构设计中的强度等级和拌制混凝土所需原材料的试验制定,在试验室进行配制。
混凝土在实际使用的砂、石骨料一般都含有一些水份,而且含水量经常随气象条件发生变化。所以,在拌制时应及时测定砂、石骨料的含水量,并将设计配合比换算为骨料在实际含水量情况下的施工配合比。
2.2.1施工配合比的换算
当水灰比增大时,混凝土粘聚性、保水性差,而且硬化后多余的水分残留在混凝土中形成水泡或留下气孔,使混凝土密实性差,强度降低。若水灰比减少时,则混凝土流动性差,甚至影响成型后的密实,造成混凝土内部松散,表面产生蜂窝、麻面现象。因此,施工时应及时测定砂、石骨料的含水量,并将混凝土试验配合比换算为骨料在实际含水量的情况下的施工配合比至关重要。
2.2.2原材料称量控制
原材料称量就是按照换算后的施工配合比中各种材料的配料重量,进行实际的计量工作。
(1)计量仪器的检测。计量仪器进场前必须进行校验,经校验合格的计量器具方可进行计量工作。在施工过程中,必须随时对材料称量进行抽样检查,以及对计量器具定期进行校验,确保计量工作准确无误。
(2)材料在称量过程中,严格控制称量偏差,对于水泥、掺合料、水和外加剂的称量偏差应控制在±2.0 %;砂、石的称量偏差应控制在±3.0 %。
2.3混凝土搅拌的控制
搅拌混凝土可以采用人工拌制和机械拌制。人工拌制较差,混凝土质量得不到保证,仅在不得已的情况下采用。一般工程施工中均采用机械拌制混凝土。
2.3.1搅拌机的选择
混凝土搅拌机按其工作原理,可以分为自落式和强制式两大类。用何种类型的搅拌机,应根据混凝土的设计强度、配合比要求,以混凝土的运输方式确定。
2.3.2投料顺序的选择
用机械搅拌投料顺序:先倒砂子,再倒水泥,然后倒入石子,将水泥夹于砂子之间。
2.3.3混凝土搅拌时间的控制
搅拌混凝土的目的,是使所有骨料的表面全都裹满水泥浆,从而使混凝土各种材料拌合成匀质体,因此控制好混凝土的搅拌时间是混凝土拌制过程中质量控制的重要一环。在一定的范围内混凝土随搅拌时间的延长而强度有所提高,但是过长时间的搅拌会影响到混凝土的和易性。
2.4混凝土的运输过程控制
混凝土自搅拌机中卸出后,应及时送到浇筑地点。其运输方案的选择,应根据建筑结构的特点、混凝土工程量、运输距离、带形、道路和气候条件以及现有设备进行综合考虑。
2.5混凝土的浇筑和振捣控制
混凝土在入模浇筑前,对模板及其支架进行检查,应确保标高、位置尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求;模板中的垃圾、泥土和钢筋上的油污是否清理干净,空隙和孔洞是否堵严。另外还应淋水将模型湿润。设置好混凝土自由下落的高度,高度超过2.0 m时,应采用串筒、溜槽等方式下料入模。
2.5.1混凝土入模前的质量控制
混凝土到达浇筑部位,首先要检查混凝土是否出现分层、离析现象,合易性和塌落度是否满足规范要求。如果出现分层、离析、泌水现象严重时,在入模前必须进行人工拌合,以保持混凝土拌合物的均匀性。
2.5.2混凝土浇筑方法的选择
为了使混凝土振捣密实,浇筑混凝土时应分层浇筑、分层捣实,并在下层混凝土凝结之前,将上层混凝土浇筑合振捣完毕。浇筑时应连续进行,如必须间歇,间歇时间应控制在前一层混凝土初凝之前。浇筑大体积混凝土构件时,由于混凝土量大,要求一次连续浇筑完毕。浇筑后容易产生温度应力,导致混凝土出现裂缝。为防止大体积混凝土浇筑后产生裂缝,可选用水化热低的水泥,掺入适量的粉灰,减小浇筑层的厚度,放慢浇筑速度。另外还可以采用人工降温措施来处理。
2.5.3混凝土振捣质量控制
(1)选择合适的振捣设备。振动机械按其工作方式不同,可分为内部振动器、表面振动器、外部振动器、振动台等。在振捣混凝土时,必须根据混凝土构件的形状、体积、配筋情况和振捣方案来选择。通常在工程中使用较多的是内部振动器和外部振动器。
(2)振捣位置和振捣时间的控制。使用插入式振动器要直上和直下,快插和慢拔;察点要均布,切勿漏点插;上下要振动,层层要扣搭;时间要掌握好,密实质量佳。
表面振动器适用于表面积大而且平整、厚度小的结构。在每一位置应连续振动一定时间,在正常情况为25 s～40 s。移动有一定的线路,并保证前后左右相互搭接30 mm～50 mm。
2.6混凝土养护控制
2.6.1选择混凝土的养护方法
混凝土成型后,为保证水泥水化作用能正常进行,应及时进行养护。混凝土养护常用的方法主要有自然养护、蒸气养护和蓄热养护。
自然养护是指在自然气温条件下(高于15 ℃),对混凝土采取覆盖、浇水润湿、挡风、保温等养护措施。自然养护又分覆盖浇水养护和塑料薄膜养护两种。
蒸气养护是通过将混凝土构件放在充有蒸气的养护室内,使混凝土在较高温、湿度条件下,迅速达到要求的强度。
蓄热养护多用于冬季施工。
2.6.2自然养护控制要求
根据外界气温一般应在混凝土浇筑完毕后3 h～12 h内,用草帘、芦席、麻袋、锯末、湿土和湿砂等适当材料覆盖浇水养护。干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养护。浇水养护长短取决于水泥品种。
用普通水泥或矿渣水泥拌制的混凝土,在混凝土浇筑完毕后,养护时间不少于7昼夜;用火山灰水泥或粉煤灰水泥拌制的混凝土,在混凝土浇筑完毕后,养护时间不少于14昼夜。
对于不易洒水进行养护的混凝土构件,应选择喷洒塑料薄膜对混凝土表面进行覆盖,喷洒时间应视混凝土泌水蒸发情况而定,以表面不减浮水,手指轻按无指印时即可喷洒。
3混凝土的缺陷处理
3.1缺陷分类
混凝土的缺陷分为麻面、露筋、蜂窝、孔洞、缝隙及夹层、缺棱和掉角、裂缝、强度不足。
3.2缺陷处理
缺陷处理可以用表面抹浆修补、细石混凝土填补、环氧树指修补等几种方法。
当表面不多的蜂窝、麻面、露筋、裂缝较细，数量不多时，可将裂缝用水冲洗并用水泥抹补；如裂缝较大应将裂缝附近的表面凿毛，扫净并洒水润湿，先刷水泥浆一层，然后用1∶2～1∶2.5的水泥浆涂抹2层～3层，并压实抹光。
当蜂窝比较严重时，可用细石混凝土填补。
当裂缝在0.1 mm以上时，可用环氧树脂灌浆修补。
4 混凝土冬期施工
4.1 冬期施工的材料及要求控制
配制冬期施工的混凝土，应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥强度等级不应低于42.5级，最小水泥用量不宜少于300 kg/m3，水灰比不应大于0.6。
4.2 混凝土冬期养护方法
混凝土冬期养护方法有蓄热法、蒸气加热法、电热法、暖棚法以及掺外加剂法等。
5 结束语
随着经济的发展和技术进步，国际间的交往日益频繁，混凝土扮演着越来越重要的角色，应用也越来越广泛。从混凝土的各种原材料到混凝土最后成型并投入使用，每一个环节都相当重要。如何控制好混凝土的质量，应当以人为本，从思想上提高质量意识，建立健全的质量监督制度，用科学的管理办法进行质量管理，把好每一个质量关口，才能真正意义上杜绝混凝土出现的各种质量问题。
Quality Control of Concrete
Hu Qiaowen
Abstract：The performance of concrete explanation and put forward to ensure all aspects of concrete quality and factors.
Key words：Concrete; quality control