發表時間:2010/2/27 10:46:07 來源:本站
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本文根據多年實際工作總結,對土建專業中重點之一的混凝土工程及其質量控制進行了較全面細致的分析討論,混凝土結構在建筑工程中占有很大比重,在結構的安全、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部結構產生的不同影響,說明混凝土工程質量控制監理工作應該從生產混凝土的原材料的質量開始把關,對混凝土的質量控制是一個全過程的監控過程,監理工作也應始終跟蹤,供借鑒。
在云南電力工程建設中,混凝土結構在建筑工程中占有很大比重,在結構的安全、可靠和耐久性方面起絕對的作用,由于云南省的地質、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。因而電力設施受環境侵蝕的危害尤其嚴重,電網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境對混凝土結構的強度和耐久性要求。因此,電力工程建設中,監理工程師對混凝土質量的控制至關重要,本文就施工過程中如何控制混凝土質量作一論述。
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、石膠結而成具有一定強度的固體復合材料。其內部結構為: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,有些區域是致密的,而有些區域則是多孔的。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地、級配、細度及含泥量;對粗骨料,要重點檢查其質地、級配、針片狀顆粒含量、最大粒徑及含雜質量。對外加劑應重點檢測質量是否符合相應的標準。
一、水泥質量控制
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滲性能有明顯的改善,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,混凝土的抗滲性能提高近1倍。
2、水泥生產廠家的選擇對使用的水泥應優先采購旋窯生產的合格產品,如立窯生產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量規定的均為廢品禁止使用,水泥產品的安定性是一項重要的指標,出廠檢驗必須合格。為保證質量,工程技術保證資料規定,施工所用的水泥必須經過該地區有資質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,監理工程師還需核驗進場水泥是否與質保資料相符合,包裝標志是否齊全,水泥是否錯進或混進,有否受潮結塊現象。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,監理工程師也不能放松其核檢。同時還應根據混凝土工程的特點和所處的環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。
4、水泥的堆放管理在許多建筑工地施工現場,會有不同品種的水泥存放,為避免建筑施工現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、結構物環境進行具體分析才可使用,防止造成質量事故。
二、骨料質量控制
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與水泥漿體的滲透系數相差不大。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滲性,骨料粒徑較大時更容易在粘結界面上產生較大裂縫,另外在凝結硬化過程中骨料不收縮,包裹的水泥漿體產生不同收縮,顆粒越大收縮值越大,形成的裂縫也多,必然導致抗滲性的下降,最終導致混凝土結構的破壞。
由于骨料多數是就地取材,因而材質的差異較大,云南省境內的天然石材多為灰巖,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量回訪發現: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部結構不均勻,界面裂縫較大,抗滲性極差,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, 2001年對羅平變電所進行500kV升壓擴建工程施工時發現,一期工程中已有部分混凝土基礎發生破壞,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當地的實際情況,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,質量不穩定情況時有發生,對配合比的控制還應根據設計規定有關要求及工程結構混凝土的特點,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,水泥用量僅為規范規定的最小水泥用量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生缺角掉邊和石子外露現象,影響混凝土的外觀質量和耐久性。而用水量過多,會產生流漿、泌水、離析和分層等現象,同樣使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低,并易產生崩塌現象,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。混凝土拌合物的用水量應嚴格控制,以滿足拌合物流動性為準。
對現場拌制的混凝土,監理工程師應要求施工單位對現場原材料抽樣,送有資質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,防止操作人員素質低出現任意性。[Page]
四、外加劑的控制在實際施工中,由于外加劑本身的質量效果,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,出現因此造成質量事故的現象。所以,在應用普及外加劑的同時,應采取有效措施,加強對外加劑產品質量的管理。
監理工程師必須重視對外加劑的質量控制。首先檢查外加劑的生產廠家是否有生產許可證;在核驗質保資料時,檢查是否有法定檢測單位出具的有效期內摻用指標報告,生產廠家一般只是提供產品說明書或勻質試驗數據,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。目前建筑工程中經常使用的外加劑多為木質素磺酸鈣(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、抗滲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。考試論壇
五、混凝土施工中的質量控制對于面廣量大的施
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