混凝土工程施工質(zhì)量的控制及監(jiān)理
本文根據(jù)多年實際工作總結(jié),對土建專業(yè)中重點之一的混凝土工程及其質(zhì)量控制進行了較全面細致的分析討論,混凝土結(jié)構在建筑工程中占有很大比重,在結(jié)構的安全、可靠和耐久性方面起絕對的作用,本文從混凝土組成成分如水泥、外加劑、粗細骨料等對混凝土內(nèi)部結(jié)構產(chǎn)生的不同影響,說明混凝土工程質(zhì)量控制監(jiān)理工作應該從生產(chǎn)混凝土的原材料的質(zhì)量開始把關,對混凝土的質(zhì)量控制是一個全過程的監(jiān)控過程,監(jiān)理工作也應始終跟蹤,供借鑒。
在云南電力工程建設中,混凝土結(jié)構在建筑工程中占有很大比重,在結(jié)構的安全、可靠和耐久性方面起絕對的作用,由于云南省的地質(zhì)、地貌和氣候復雜多樣,高山河谷縱橫交錯,海拔從三千多米到幾百米,氣候呈立體變化,晝夜溫差大。因而電力設施受環(huán)境侵蝕的危害尤其嚴重,電網(wǎng)中一條輸變電線路跨越幾百公里,海拔高差上千米,其間受高寒高熱或干濕交替等惡劣氣候影響,對于線路塔基、變電所房屋建筑、構架基礎和設備基礎等混凝土結(jié)構,從設計開始直到施工、使用和防護都應考慮輸變電工程所處的特殊環(huán)境對混凝土結(jié)構的強度和耐久性要求。因此,電力工程建設中,監(jiān)理工程師對混凝土質(zhì)量的控制至關重要,本文就施工過程中如何控制混凝土質(zhì)量作一論述。
混凝土是由水泥、砂、石和水拌合后,水泥水化反應形成凝膠,將砂、石膠結(jié)而成具有一定強度的固體復合材料。其內(nèi)部結(jié)構為:水和水泥作用形成水泥漿,水泥漿包裹在砂的表面,并填充于砂的空隙中成為砂漿,砂漿又包裹在石子的表面,并填充砂子的空隙。水泥漿將砂、石牢固地膠結(jié)為一整體,使混凝土具有所需的強度、耐久性等性能。混凝土的結(jié)構是非均勻的,也十分復雜,這是由混凝土的組成材料決定的,由于混凝土的配合比及骨料級配等的不同,混凝土的宏觀結(jié)構也有所不同,在有些混凝土中,水泥砂漿的含量超過骨料之間的空隙,粗骨料之間互不接觸,而有些混凝土中,粗骨料用量較多,骨料之間的水泥相對較少,甚至在骨料之間出現(xiàn)孔洞。從微觀上看,由于混凝土中各種材料分布不均勻,混凝土的密實度是不均勻的,有些區(qū)域是致密的,而有些區(qū)域則是多孔的。所以,混凝土在受力前就存在微裂紋,當混凝土受力后,在微裂紋處產(chǎn)生應力集中,使這些微裂紋不斷擴展、逐漸匯合連通,形成較大裂縫而使混凝土破壞。
因此,監(jiān)理工程師應對組成普通混凝土的原材料如水泥、砂、石、摻合料、外加劑及拌合水逐一按質(zhì)量檢驗標準檢驗,使之符合使用標準。對于細骨料要重點檢查其質(zhì)地、級配、細度及含泥量;對粗骨料,要重點檢查其質(zhì)地、級配、針片狀顆粒含量、最大粒徑及含雜質(zhì)量。對外加劑應重點檢測質(zhì)量是否符合相應的標準。
一、水泥質(zhì)量控制
1、選擇適宜的水泥品種和水泥標號。
目前在輸變電工程施工中,大多采用42.5強度等級的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,由于水泥的強度遠高于混凝土的強度,施工單位為控制成本,往往減少水泥的用量,加大粗骨料的用量,骨料的重量占到混凝土總量的83%,使混凝土缺乏應有的工作度,增加了施工難度,混凝土難以達到密實成型,盡管混凝土強度可達到設計等級,但混凝土內(nèi)部孔隙率較大,對混凝土的耐久性造成嚴重的損害。由此,建議采用32.5強度等級的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,適當增加細骨料的用量,以減少離析、分層、泌水等帶來的不利影響,使混凝土具有良好的和易性,既有利于施工,又能增加混凝土的密實度。另外,在混凝土中摻加磨細粉煤灰對混凝土的抗?jié)B性能有明顯的改善,在水灰比為0.5的情況下,摻磨細粉煤灰比不摻或摻原狀粉煤灰,混凝土的抗?jié)B性能提高近1倍。
2、水泥生產(chǎn)廠家的選擇
對使用的水泥應優(yōu)先采購旋窯生產(chǎn)的合格產(chǎn)品,如立窯生產(chǎn)的水泥應認真檢驗其組成及主要指標后使用;對進場水泥在檢驗生產(chǎn)廠家和保證資料時重點查看氧化鎂、二氧化硫含量及初凝時間;在安定性項中任一項不符合水泥質(zhì)量規(guī)定的均為廢品禁止使用,水泥產(chǎn)品的安定性是一項重要的指標,出廠檢驗必須合格。為保證質(zhì)量,工程技術保證資料規(guī)定,施工所用的水泥必須經(jīng)過該地區(qū)有資質(zhì)的試驗室復驗合格后方可使用。
3、水泥進場時的檢驗
在出廠合格證齊全和化驗單符合相應標準的基礎上,監(jiān)理工程師還需核驗進場水泥是否與質(zhì)保資料相符合,包裝標志是否齊全,水泥是否錯進或混進,有否受潮結(jié)塊現(xiàn)象。在認真檢查合格后,督促施工單位按批抽樣送檢,檢驗項目全部合格后,方可準予拌制混凝土。對于甲方提供的水泥,監(jiān)理工程師也不能放松其核檢。同時還應根據(jù)混凝土工程的特點和所處的環(huán)境條件綜合考慮選擇水泥,對水泥強度一般應是混凝土強度等級的1.5~2.0倍。
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4、水泥的堆放管理
在許多建筑工地施工現(xiàn)場,會有不同品種的水泥存放,為避免建筑施工現(xiàn)場由于操作人員責任性差,保管不嚴格,造成混合亂用,或在施工過程中因某種水泥短缺而工程又不能停止,便將不同品種水泥進行補充等情況。要對不同品種的水泥分別堆放,并對水泥的品種類別、適用范圍、結(jié)構物環(huán)境進行具體分析才可使用,防止造成質(zhì)量事故。
二、骨料質(zhì)量控制
1、粗骨料的選擇
混凝土的組成材料中骨料所占的體積在75%以上,它是混凝土最主要的組成材料之一, 骨料不僅構成了結(jié)構體的骨架,更重要的是決定著構筑物的力學性能、安全性和耐久性。一般認為骨料的滲透性要比水泥漿體低,而實際上某些骨料的滲透系數(shù)與水泥漿體的滲透系數(shù)相差不大。當骨料的孔隙率達10%時,其滲透性比水泥漿體還要高得多,選用低滲透骨料用于防水混凝土的施工是十分必要的。骨料的粒徑大小也影響著混凝土的抗?jié)B性,骨料粒徑較大時更容易在粘結(jié)界面上產(chǎn)生較大裂縫,另外在凝結(jié)硬化過程中骨料不收縮,包裹的水泥漿體產(chǎn)生不同收縮,顆粒越大收縮值越大,形成的裂縫也多,必然導致抗?jié)B性的下降,最終導致混凝土結(jié)構的破壞。
由于骨料多數(shù)是就地取材,因而材質(zhì)的差異較大,云南省境內(nèi)的天然石材多為灰?guī)r,是較好的建筑工程用石材,在選材時應注意無風化、水銹、溶蝕等情況,石材的強度應滿足要求,控制粗骨料的最大粒徑和顆粒級配,減少針、片狀顆粒含量。對于中低強度的大體積混凝土,習慣上選擇大粒徑的骨料或添加20%~25%的毛石用以降低水化熱和降低成本,但通過對以往工程的質(zhì)量回訪發(fā)現(xiàn):粒徑過大會造成混凝土孔隙率增大,尤其添加毛石后混凝土內(nèi)部結(jié)構不均勻,界面裂縫較大,抗?jié)B性極差,易造成混凝土受侵蝕耐久性降低。如220kV羅平變電所一期工程于1996年開始施工建設,1997年竣工投產(chǎn), 2001年對羅平變電所進行500kV升壓擴建工程施工時發(fā)現(xiàn),一期工程中已有部分混凝土基礎發(fā)生破壞,分析后認為:由于混凝土密實度低,水分滲入后造成混凝土凍脹破壞,同時加劇了混凝土碳化和堿-骨料反應。因而,在施工時應避免此種做法。
2、細骨料的選擇
對細骨料的選擇要注意以下幾點:山砂、河砂等天然砂是建筑工程中的主要用砂,但應控制泥和有機質(zhì)的含量,人工砂中含有較多的片狀顆粒及細粉,且成本較高,配制混凝土時應根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況,盡量選擇天然砂作為施工用砂,如天然砂的自然級配不符合要求時,可將山砂、河砂和人工砂按一定比例摻合使用,并選擇合理砂率進行混凝土的配制。
工程施工中,應采用雜質(zhì)少、級配好、粒徑適中的粗骨料,并采用堅固性好的粗、細骨料。
三、配合比控制
混凝土配合比的控制是不容忽視的,往往先嚴后松,質(zhì)量不穩(wěn)定情況時有發(fā)生,對配合比的控制還應根據(jù)設計規(guī)定有關要求及工程結(jié)構混凝土的特點,確定相應的材料選擇。
在輸變電工程施工中,C15混凝土的水灰比通常采用0.68,但由于混凝土結(jié)構多采用人工澆筑,混凝土塌落度僅為3cm左右,水泥用量僅為規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量250kg/m3,在水灰比不變的情況下,混凝土拌合物的用水量過小,水泥漿的數(shù)量不足以很好地包裹骨料的表面,使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低,使得混凝土基礎拆模以后,在基礎陽角處常常發(fā)生缺角掉邊和石子外露現(xiàn)象,影響混凝土的外觀質(zhì)量和耐久性。而用水量過多,會產(chǎn)生流漿、泌水、離析和分層等現(xiàn)象,同樣使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低,并易產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象,混凝土強度和耐久性降低。故采用較小的水灰比,并限制最大水灰比和最小水泥用量,以保證混凝土的孔隙率較小?;炷涟韬衔锏挠盟繎獓栏窨刂?,以滿足拌合物流動性為準。
對現(xiàn)場拌制的混凝土,監(jiān)理工程師應要求施工單位對現(xiàn)場原材料抽樣,送有資質(zhì)的試驗單位進行試樣試驗及混凝土配合比的設計試配,同時還應審查出具的試配后的混凝土性能,當確實符合工程所需混凝土的性能后,則可予以施工。在施工過程中也應抽查實際配制情況,防止操作人員素質(zhì)低出現(xiàn)任意性。
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四、外加劑的控制
在實際施工中,由于外加劑本身的質(zhì)量效果,或由于外加劑品種選擇不當,以及水泥對外加劑的適用性等問題,出現(xiàn)因此造成質(zhì)量事故的現(xiàn)象。所以,在應用普及外加劑的同時,應采取有效措施,加強對外加劑產(chǎn)品質(zhì)量的管理。
監(jiān)理工程師必須重視對外加劑的質(zhì)量控制。首先檢查外加劑的生產(chǎn)廠家是否有生產(chǎn)許可證;在核驗質(zhì)保資料時,檢查是否有法定檢測單位出具的有效期內(nèi)摻用指標報告,生產(chǎn)廠家一般只是提供產(chǎn)品說明書或勻質(zhì)試驗數(shù)據(jù),這是不夠的;其次,在外加劑的使用前,要安排作出有關實際效果的試驗,以確定外加劑與使用水泥是否達到設計性能要求,這是防止誤用或錯用的保證。目前建筑工程中經(jīng)常使用的外加劑多為木質(zhì)素磺酸鈣(簡稱木鈣),木鈣因其原料廣、成本低,而廣泛地用于混凝土工程作為緩凝引氣減水劑,使用木鈣時,應嚴格控制摻量,一般為0.2%~0.3%.使用該劑后,在混凝土拌合物流動性和水泥用量不變的情況下,可減少用水量10%,28d強度提高10%~20%,并可使混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性有明顯提高。但摻量過多,會使緩凝作用延長,混凝土甚至幾天都不硬化,且含氣量增加,混凝土強度下降。冬季施工或氣溫低于5oC時,要與早強劑復合使用,不宜單獨使用。
五、混凝土施工中的質(zhì)量控制
對于面廣量大的施工現(xiàn)場配制混凝土,監(jiān)理工程師在每次拌制前根據(jù)進場砂石料的檢驗情況,將試驗室配合比換算成施工配合比,再進行計算出每拌合盤各原材料的用量,抄寫在牌上;要求施工單位嚴格計量,拌和機上的進水表提前校驗,不允許憑感覺加水的錯誤操作,對水泥應散裝稱量,外加劑更應稱量準確;對量較大的砂石不得在小推車上劃線計量,堅持每車稱量;應不定期的抽查拌合物的坍落度、和易性等,按規(guī)定督促混凝土強度試塊的取樣。采用機械攪拌可使拌合物的各種材料分布更加均勻,特別是對水灰比較小的混凝土拌合物,在其它條件相同時,采用機械攪拌的混凝土與采用人工攪拌的混凝土相比,強度可提高約10%.采用機械振搗成型時,機械振搗作用可破壞水泥的凝聚結(jié)構,降低水泥漿體的粘度,從而提高混拌合物的流動性,有利于獲得致密結(jié)構,這對水灰比小的混凝土或流動性小的混凝土尤為重要。對于輸變電工程來說,由于絕大部分鐵塔位于高山上,施工條件相當惡劣,在采用施工機具時應選擇簡單、輕便、可拆裝的機械設備,便于搬運,盡量做到機械施工,保證工程質(zhì)量。
混凝土澆筑前,監(jiān)理工程師應對其澆筑方法程序、澆筑的強度要有嚴格的控制,明確水電供應的保證措施;各環(huán)節(jié)崗位人員的配備安排;振動工具、數(shù)量是否滿足本次澆灌的需求;尤其是模板的支撐和剛度、外形尺寸的準確將直接影響結(jié)構的外觀合格程度;對已綁扎到位鋼筋品種、數(shù)量及保護層是否合格,密集部位可否振搗不出現(xiàn)問題,監(jiān)理工程師必須詳細做出記錄。在澆筑過程中,還應經(jīng)常抽查拌合物的性能,及時調(diào)整配合比;振動棒的走向及布料厚度要明確控制,不允許把振動棒作為布料工具使用,振搗必須到位,防止漏振、過振;同時在施工過程中嚴格遵循工藝流程,按順序澆筑,保持分塊,分層搭接,不形成冷縫,在初凝前澆接;對試塊制作及抽樣數(shù)量按比例進行,并做好試塊的養(yǎng)護。
對已成型的混凝土結(jié)構,監(jiān)理工程師應督促及時覆蓋及養(yǎng)護;冬季施工混凝土應及早制定防凍措施;炎熱季節(jié)的防護、大體積混凝土的降溫措施、測點的布置等后期保護應采取專門的技術措施。長期以來,施工單位對于混凝土的養(yǎng)護工作未加重視,由于使用的水泥強度較混凝土設計強度高,混凝土強度較易達到設計要求,因此,施工單位經(jīng)常會忽視養(yǎng)護工作,只在日照強烈、氣候干燥時才對混凝土進行養(yǎng)護,養(yǎng)護時間常常達不到規(guī)范要求。致使混凝土表面產(chǎn)生微裂縫,受到有害物質(zhì)的侵蝕。來源:考試大
養(yǎng)護溫度高,水泥的水化速度快,早期強度高,但28d 及28d以后的強度與水泥的品種有關。普通硅酸鹽水泥混凝土和硅酸鹽混凝土在高溫養(yǎng)護后,再轉(zhuǎn)入常溫養(yǎng)護至28 d,其強度較一直在常溫或標準養(yǎng)護溫度下養(yǎng)護至28 d的強度低10%~15%;而摻活性混合材料的混凝土經(jīng)高溫養(yǎng)護后,28d強度可提高10%~40%.當溫度低于0oC時,水泥水化停止后,混凝土強度停止發(fā)展,同時還會受到凍脹破壞作用,嚴重影響混凝土的早期強度和后期強度,受凍越早,凍脹破壞作用越大,強度損失越大。當平均氣溫連續(xù)5d低于5oC時,應按冬期施工的規(guī)定進行。
環(huán)境濕度越高,混凝土的水化程度越高,混凝土的強度越高。反之,造成混凝土干縮開裂,結(jié)構疏松,混凝土強度損失較大,耐久性降低。
由此可見,混凝土澆筑完后并不意味著混凝土施工的結(jié)束,按規(guī)范要求加強養(yǎng)護,特別是早期養(yǎng)護也是保證混凝土質(zhì)量的關鍵。
監(jiān)理工程師對已拆除模板構件的外觀進行檢查,對出現(xiàn)的蜂窩、孔洞、麻面、夾渣及裂縫和露筋等質(zhì)量缺陷在用目觀、實測進行驗評的基礎上,結(jié)合試塊強度的評定,原材料、配合比、攪拌、養(yǎng)護的監(jiān)理情況,綜合評定分項工程的質(zhì)量等級,這種全過程的監(jiān)理更重要。
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當結(jié)構混凝土在某方面出現(xiàn)不影響使用性能的缺陷時,監(jiān)理工程師要求施工單位不能擅自處理,而應做好實測記錄,經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢查后,根據(jù)缺陷對結(jié)構的影響程度制定出處理方法,再進行處理。
加強事前控制是達到有效控制的前提,事前控制表現(xiàn)在審查施工技術文件、督促施工單位按質(zhì)量管理程序辦事,建立健全質(zhì)保體系、要有完善的質(zhì)量檢測和計量器具,從提高施工管理和技術管理的基礎深入工作;同時嚴格監(jiān)理工作程序,對混凝土分項工程而言,質(zhì)量監(jiān)理細則中的控制內(nèi)容,要求施工單位在自檢基礎上再由監(jiān)理工程師核驗;監(jiān)理工程師可根據(jù)監(jiān)理規(guī)定及國家規(guī)范、設計文件,對工程材料和施工質(zhì)量進行全面控制,并具有質(zhì)量確認和否決權,在行使這種權利時應權衡得當,質(zhì)量否決不是目的,重要的是通過質(zhì)量的否決或不確認,達到質(zhì)量有效的控制的目的。
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