建筑施工如何控制混凝土質(zhì)量
隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，混凝土在現(xiàn)代工程建設(shè)中已經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位�；炷临|(zhì)量的好壞，對結(jié)構(gòu)物的安全和結(jié)構(gòu)物的造價有很大影響，因此在施工中必須對混凝土的施工質(zhì)量有足夠的重視。
一、影響混凝土強(qiáng)度的主要因素
混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是抗壓強(qiáng)度，從混凝土強(qiáng)度表達(dá)式不難看出，混凝土抗壓強(qiáng)度與混凝土用水泥的強(qiáng)度成正比，按公式計算，當(dāng)水灰比相等時，高標(biāo)號水泥比低標(biāo)號水泥配制出的混凝土抗壓強(qiáng)度高許多。所以混凝土施工時切勿用錯了水泥標(biāo)號。
另外，水灰比也與混凝土強(qiáng)度成反比，水灰比大，混凝土強(qiáng)度低，水灰比小，混凝土強(qiáng)度高，因此，當(dāng)水灰比不變時，企圖用增加水泥用量來提高溫凝土強(qiáng)度是錯誤的，此時只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收縮和變形。
因此，影響混凝土抗壓強(qiáng)度的主要因素是水泥強(qiáng)度和水灰比，要控制好混凝土質(zhì)量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比兩個主要環(huán)節(jié)。此外，影響混凝土強(qiáng)度還有其它不可忽視的因素。
粗骨料對混凝土強(qiáng)度也有一定影響，當(dāng)石質(zhì)強(qiáng)度相等時，碎石表面比卵石表面粗糙，它與水泥砂漿的粘結(jié)性比卵石強(qiáng)，當(dāng)水灰比相等或配合比相同時，兩種材料配制的混凝土，碎石的混凝土強(qiáng)度比卵石強(qiáng)。因此對混凝土的粗骨料要控制在3—2cm左右，細(xì)骨料品種對混凝土強(qiáng)度影響程度比粗骨料小，所以混凝土公式內(nèi)沒有反映砂種柔效，但砂的質(zhì)量對混凝土質(zhì)量也有一定的影響。因此，砂石質(zhì)量必須符合混凝土各標(biāo)號用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。
由于施工現(xiàn)場砂石質(zhì)量變化相對較大，因此現(xiàn)場施工人員必須保證砂石的質(zhì)量要求，并根據(jù)現(xiàn)場砂含水率及時調(diào)整水灰比，以保證混凝土配合比，不能把實驗配比與施工配比混為一談�；炷翉�(qiáng)度只有在溫度、濕度條件下才能保證正常發(fā)展，應(yīng)按施工規(guī)范的規(guī)定予在養(yǎng)護(hù)、氣溫高低對混凝土強(qiáng)度發(fā)展有—定的影響。冬季要保溫防凍害，夏季要防暴曬脫水。
二、混凝土標(biāo)號與混凝土平均強(qiáng)度及其標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系
混凝土標(biāo)號是根據(jù)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度總體分布的平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)值確定的。這樣可以保證混凝土確定均有95%的保證率，低于該標(biāo)準(zhǔn)值的概率不大于5%，充分保證了建筑物的安全，從此推定，抽樣檢查的幾組試件的混凝土平均確定一定大于等于混凝土設(shè)計強(qiáng)度。通過公式計算可以看出，施工人員不但要使混凝土平均確定大于混凝土強(qiáng)度，更重要的是千方百計的減少混凝土確定的變異性，即要盡量使混凝土標(biāo)準(zhǔn)差降到較低值，這樣，既保證了工程質(zhì)量，也降低了工程造價。
三、混凝土質(zhì)量控制的有效措施
1、原材料控制。普通混凝土是由水泥、水、細(xì)骨料、化學(xué)外加劑、礦物質(zhì)混合材料，按比例配合，經(jīng)過均勻拌制，振搗密實成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材。在這幾種組成成份中，監(jiān)理工程師、質(zhì)量控制工程師應(yīng)著重抓好工程資料和實物檢查兩方面。目前，一些地區(qū)實行的監(jiān)理見證取樣送檢制度值得肯定。
(1)水泥。水泥有多種品種、標(biāo)號應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙的要求和實際使用部位的環(huán)境條件，選擇適當(dāng)?shù)乃嗥贩N和標(biāo)號。高強(qiáng)混凝土應(yīng)優(yōu)先選擇高標(biāo)號水泥進(jìn)行試配。
(2)砂。細(xì)骨料砂，要重點檢查其質(zhì)地、級配、細(xì)度模數(shù)、含泥量和有害物質(zhì)含量。其重點是含泥量和有害物質(zhì)含量。這兩項對于混凝土強(qiáng)度的影響較大。用于拌制混凝土的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在3.7—1.6之間。結(jié)構(gòu)用砂含泥量一般不應(yīng)超過3%，有害物用質(zhì)(云母、有機(jī)物、硫酸鹽等)含量不應(yīng)超過2%。
(3)石子。
粗骨料石子，應(yīng)重點檢查其質(zhì)地、級配、針片狀顆粒含量、含泥量及最大粒徑。一般采用1—3cm的碎石，卵石一般能用于結(jié)構(gòu)受力部位，嚴(yán)禁混有煅燒過的石灰石塊或白云石塊。
(4)水。凡是不能飲用的水，應(yīng)在水質(zhì)化驗和抗腐蝕試驗合格后，方可用于拌制混凝土。污水、工業(yè)廢水、PH值小于4的酸性水和硫酸鹽含量超過水重1%的水，不能用于拌制混凝土。對預(yù)應(yīng)力混凝土的施工用水，更應(yīng)著重控制。
(5)外加劑。首先，應(yīng)檢查外加劑生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)許可證，質(zhì)量保證料和有相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位出具的性能試驗報告。其次，在混凝土外加劑使用前，應(yīng)進(jìn)行試配并進(jìn)行試驗檢驗，以復(fù)驗混凝土外加劑與工程所有水泥是否相適應(yīng)，以及是否滿足施工要求的混凝土性能和有關(guān)設(shè)計要求指示(如坑滲標(biāo)號等)。另外，應(yīng)注意混凝土外加劑使用說明的有效日期、防止過期失效的外加劑用于工程。同時，要嚴(yán)格控制劑量，不得隨意添加，在攪拌混凝土?xí)r，摻加外加劑的混凝土攪拌時間應(yīng)適當(dāng)延長。應(yīng)大力推廣使用新型的復(fù)合型混凝土外加劑，以適應(yīng)先進(jìn)的施工工藝的多種要求。
2、配合比的質(zhì)量控制。在根據(jù)設(shè)計要求和混凝土的工程特點，確定了各種原材料之后，應(yīng)在監(jiān)理工程師見證情況下，進(jìn)行現(xiàn)場原材料取樣，并填寫見證取樣單。交有相應(yīng)資質(zhì)等級的試驗室進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計和試配工作。監(jiān)理工程師在審查試驗室出具的配合比單及相應(yīng)的有關(guān)混凝土性能，能夠滿足工程的各項要求后，方可允許進(jìn)行混凝土的攪拌和澆筑工作。
3、攪拌過程的質(zhì)量控制。應(yīng)要求施工單位嚴(yán)格按原材料計量控制。攪拌機(jī)應(yīng)配備水表，禁止單純憑經(jīng)驗靠感覺調(diào)整用水量的做法;對外加劑，應(yīng)事先稱量出每盤一份加入，禁止拿鐵鍬隨意填加;對砂石料，應(yīng)堅持要求每次過磅稱量，不提倡小車劃線做記號的體積法。另外，還應(yīng)對每盤的攪拌時間、加料順序、混凝土拌合物的坍落度、是否離析等進(jìn)行抽查。在較大的工程中，應(yīng)要求施工單位采用電腦計量的攪拌站，這樣可以有效的減少人為因素，使配合比得到可靠的保證。
4、澆筑過程質(zhì)量控制�；炷翝仓�，監(jiān)理工程師、質(zhì)量控制工程師應(yīng)檢查混凝土的澆筑方法是否合理、水電供應(yīng)是否保證、各工種人員的配備情況;振搗器的類型、規(guī)格、數(shù)量是否滿足混凝土的振搗要求;度件模具及數(shù)量是否合適;澆筑期間的氣候、氣溫，夏季、雨季、冬期施工，覆蓋材料是否準(zhǔn)備好。針對不同的板、梁、柱、剪力墻、薄壁型構(gòu)件應(yīng)要求采用不同類型的振搗器;當(dāng)混凝土澆筑超過2m應(yīng)采用串筒式溜槽。應(yīng)審查確認(rèn)施工縫的設(shè)置位置是否合適，使施工單位安排好混凝土的澆筑順序，保證分區(qū)、分層混凝土在初凝之前搭接。
總之，混凝土是水泥、砂、石、水、外加劑、摻合料等多組成分構(gòu)成的一種性能多樣化的材料，其性能不僅與組成材料的性能有直接關(guān)系，而且還與施工技術(shù)、所處環(huán)境及維護(hù)條件等有關(guān)。要在設(shè)計方法、施工技術(shù)以及維護(hù)要求等方面進(jìn)一步研究，以促進(jìn)我國混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
四、預(yù)拌(商品)混凝土質(zhì)量問題及技術(shù)控制措施
預(yù)拌混凝土也稱商品混凝土，其特點是集中拌制、商品化供應(yīng)。近三四年來，攪拌站在中小城市猶如雨后春筍般發(fā)展起來，由于人們對預(yù)拌混凝土還不是十分了解和熟悉，施工中仍然以現(xiàn)場攪拌混凝土來看待商品混凝土，在實際工程使用過程中，存在一些技術(shù)上的爭議常引起生產(chǎn)和使用單位之間的糾紛，在一定程度上對預(yù)拌混凝土的發(fā)展起到阻礙作用。筆者現(xiàn)根據(jù)自己的實踐對預(yù)拌混凝土的質(zhì)量問題進(jìn)行分析探討。
1、混凝土的強(qiáng)度問題
預(yù)拌混凝土具有商品的特性，是“半成品”，從出廠開始至形成最終產(chǎn)品需較長時間(如通常以28天強(qiáng)度作質(zhì)量驗收)，其產(chǎn)品的最終形成必須依靠攪拌站與施工單位的相互配合，質(zhì)量結(jié)果不能在出廠時馬上準(zhǔn)確地檢測出來。在實際應(yīng)用中只要混凝土試件強(qiáng)度不合格，使用單位往往認(rèn)定是攪拌站的責(zé)任，這種觀點比較偏頗，其原因分析如下：
1.1 現(xiàn)場與規(guī)范要求相差大
混凝土規(guī)范中對混凝土強(qiáng)度試驗有嚴(yán)格的試驗規(guī)程和統(tǒng)一的養(yǎng)護(hù)條件，但絕大多數(shù)施工單位不具備這些條件。首先取樣不規(guī)范，按預(yù)拌混凝土標(biāo)準(zhǔn)要求從攪拌車卸料的1/4～3/4之間取樣，每次取樣不少于0.02m3，但施工單位用未經(jīng)上崗培訓(xùn)的民工取樣，往往車一卸就取樣且取量也不夠，缺乏代表性;其次是養(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)養(yǎng)室，只是臨時砌一池子或焊一籠子(防止私自調(diào)換)在自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，試件的強(qiáng)度受氣候影響很大;第三，為便于操作隨意在混凝土拌合料中加水，加水后再取樣，混凝土水灰比失去意義使強(qiáng)度偏低。
1.2 強(qiáng)度統(tǒng)計的問題
混凝土強(qiáng)度具有較大的離散性，在混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)(GBJ107-87)中明確規(guī)定，混凝土強(qiáng)度應(yīng)分批進(jìn)行統(tǒng)計評定。對預(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)計方法評定混凝土強(qiáng)度;對零星生產(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)計方法評定。按GBJ107-87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%的試件小于標(biāo)準(zhǔn)值，允許的最小強(qiáng)度值要根據(jù)留樣組數(shù)來確定。當(dāng)留樣組數(shù)在1～9組時，允許最小值是0.95倍標(biāo)準(zhǔn)值;當(dāng)留樣組數(shù)在10～14組時，允許最小值是0.90倍標(biāo)準(zhǔn)值;當(dāng)留樣組數(shù)大于15組時，允許最小值是0.8倍標(biāo)準(zhǔn)值。
在實際工程中，混凝土強(qiáng)度的統(tǒng)計規(guī)定并不為多數(shù)使用單位所認(rèn)識，執(zhí)行最好的也是應(yīng)付資料檢查。當(dāng)某一組時間強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)值時(即使大于允許最小值)，常常被視為不合格，這是一種概念上的錯誤 。如果要求所有留樣試件強(qiáng)度都大于標(biāo)準(zhǔn)值，將會造成太大的強(qiáng)度富余量，對混凝土的耐久性造成潛在的隱患。如C30混凝土要求所有留樣的試件強(qiáng)度都大于30MPa，這是實際混凝土的強(qiáng)度等級已超過C35的要求，即正好超過一個強(qiáng)度等級。正是沒有按統(tǒng)計法進(jìn)行強(qiáng)度統(tǒng)計，從而使混凝土預(yù)拌站不得不加大混凝土的富余量，這就是預(yù)拌混凝土往往超過強(qiáng)度過多的原因，對混凝土的開裂和耐久性造成不利的影響。
當(dāng)建設(shè)部門或質(zhì)量監(jiān)督部門懷疑混凝土強(qiáng)度不合格時，通常的做法是對混凝土構(gòu)件進(jìn)行非破損的回彈或鉆取芯樣評定，國家制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。但這兩種方法評定都存在一些爭議問題。
1.3.1 回彈法
檢測建筑構(gòu)件強(qiáng)度主要依據(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)度與回彈值規(guī)律建立起的全國統(tǒng)一曲線。由于全國混凝土原材料、攪拌工藝有極大的地區(qū)差異性，使用全國統(tǒng)一曲線進(jìn)行回彈評定其推定值與真實值相差較大。尤其預(yù)拌混凝土摻入粉煤灰及外加劑，將產(chǎn)生較大的偏差。經(jīng)對試件用回彈法測試和破型試驗發(fā)現(xiàn)，回彈結(jié)果較標(biāo)準(zhǔn)成型試件強(qiáng)度低20%～30%。因此，各地區(qū)應(yīng)盡快建立本地區(qū)回彈曲線，方可客觀測定混凝土強(qiáng)度。
1.3.2 鉆芯法
鉆芯法較能準(zhǔn)確反映混凝土構(gòu)件的實際強(qiáng)度，但取樣后如何評定混凝土的實際強(qiáng)度是否合格存在一些不同認(rèn)識。主要問題是標(biāo)養(yǎng)與現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)對混凝土強(qiáng)度影響方面。據(jù)建科院結(jié)構(gòu)所對使用墻板的取芯表明，齡期28d的芯樣強(qiáng)度換算值也僅為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的86%、為同條件養(yǎng)護(hù)試塊的88%。
要處理好商品混凝土強(qiáng)度問題的不同意見，一是預(yù)拌混凝土必須加強(qiáng)生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制，保證混凝土有足夠的富余量;二是通過培訓(xùn)來提高建設(shè)和主管部門的認(rèn)識，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行取樣、成型、養(yǎng)護(hù)和試驗評定;三是對有爭議的規(guī)范條文應(yīng)有主管部門或?qū)I(yè)協(xié)會專家論證，合理解決有爭議的問題。
2、預(yù)拌混凝土裂縫問題
裂縫是最常見的質(zhì)量通病，與現(xiàn)場攪拌混凝土相比商品混凝土的裂縫更加受到工程人員的關(guān)注。預(yù)拌混凝土的裂縫主要有大面積樓板產(chǎn)生的裂縫，多出現(xiàn)在混凝土初凝前;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);地下室墻板裂縫的產(chǎn)生較有規(guī)律，即在墻體沿長度方向接近均勻的垂直裂縫，大多在拆模前已形成;混凝土路面也容易出現(xiàn)不規(guī)則的縱向、橫向裂縫。目前施工單位普遍認(rèn)為商品混凝土裂縫出現(xiàn)的機(jī)會比現(xiàn)場攪拌混凝土出現(xiàn)的機(jī)會要大的多。筆者認(rèn)為，裂縫雖多，正確判斷至關(guān)重要，是施工所致，還是自然屬性使然;是有害于結(jié)構(gòu)安全，還是無害于房屋使用。還應(yīng)注意區(qū)分兩個方面的問題，一是裂縫產(chǎn)生的原因和責(zé)任區(qū)分;另一個是預(yù)防裂縫應(yīng)采取如何技術(shù)措施，否則將會出現(xiàn)推諉扯皮，造成對工程不利的局面。
2.1 預(yù)拌混凝土出現(xiàn)裂縫的三種類型：
2.1.1 應(yīng)力裂縫
混凝土澆筑后，緩慢凝結(jié)，由于水泥的水化反應(yīng)，內(nèi)部溫度升高，逐漸產(chǎn)生硬度，在硬度向外擴(kuò)散的過程中，產(chǎn)生了拉應(yīng)力，而混凝土初期抗拉強(qiáng)度較低，小于拉應(yīng)力，于是在混凝土表面出現(xiàn)了不規(guī)則的微小裂縫。
2.1.2 干縮裂縫
就理論而言，混凝土配合比中的用水量能夠滿足水化應(yīng)的需要。但由于天氣炎熱或氣候干燥，混凝土中的水分蒸發(fā)很快，導(dǎo)致水化反應(yīng)受到阻礙。混凝土抗拉強(qiáng)度增長緩慢，表面收縮增大，產(chǎn)生了微裂縫，在實踐中觀察，當(dāng)樓板厚度為18厘米或30厘米時，裂縫很少，如果是12厘米的樓板，則裂縫相對多些。
混凝土是粗細(xì)骨料和膠凝材料組合而成的復(fù)合材料，水泥石與骨料界面結(jié)合的過渡區(qū)是混凝土的薄弱部位，在此處存在的應(yīng)力集中，收縮壓力和較低的粘貼力使混凝土表面產(chǎn)生間斷的、不連續(xù)的微裂縫。
2.2 預(yù)拌混凝土裂縫原因及預(yù)防措施：
2.2.1 大面積現(xiàn)澆板、路面結(jié)構(gòu)
新澆筑的混凝土，在終凝硬化前，是基本沒有強(qiáng)度的。在不采取覆蓋保水措施的情況下，表面水分將不斷蒸發(fā)，內(nèi)部水分通過泌水作用遷移到表面進(jìn)行補(bǔ)充，這對提高混凝土密實度和減小實際水灰比是有一定好處的。但是，一般混凝土面板厚度僅有十多厘米，但表面積大，加上風(fēng)大使混凝土表面極易蒸發(fā)，內(nèi)部水分通過泌水作用遷移到表面，表面水分蒸發(fā)的速度超過了內(nèi)部水分向表面遷移補(bǔ)充的速度，從而產(chǎn)生混凝土收縮裂縫;另一方面，由于商品混凝土摻加了粉煤灰及緩凝減水劑，延緩了混凝土水化反應(yīng)過程，延長混凝土初凝及終凝時間，水分的大量蒸發(fā)缺乏應(yīng)有的水分補(bǔ)充，是造成裂縫出現(xiàn)的另一重要原因。
收縮裂縫的控制主要在于控制濕度的變化，使結(jié)構(gòu)、構(gòu)件具有相對穩(wěn)定的濕度，為此，可采取以下措施：①加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑完后，裸露表面應(yīng)及時用草墊、草袋或塑料薄模覆蓋，并灑水濕潤養(yǎng)護(hù)。在氣溫高、濕度低、風(fēng)速大的天氣要及早覆蓋、噴水霧養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。②加強(qiáng)混凝土表面的抹壓，但應(yīng)避免過分抹壓。③采用密封保水方法，如在混凝土表面噴養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋塑料薄膜，使水分不易蒸發(fā)，或采用其他減少空氣流動(如設(shè)擋風(fēng)墻、罩等)、延緩混凝土表面水分蒸發(fā)的辦法。
2.2.2 墻板結(jié)構(gòu)
對于墻板混凝土成型至拆模前，一直處于模板的封閉之中，外界水分無法交換補(bǔ)充，拆模時�？吹酱怪绷芽p，這是由于自身收縮和溫度收縮引起的。當(dāng)采用較小水灰比生產(chǎn)時，薄壁處及薄弱部位最容易開裂，這時由于混凝土自收縮與混
凝土降溫引起的熱收縮相互疊合，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，而此時混凝土的強(qiáng)度還很低不能抵抗這種拉應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。
根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，筆者認(rèn)為采取以下兩種措施較為可行：一是對于地下薄壁剪力墻，商品混凝土攪拌站應(yīng)適當(dāng)加大水灰比，減少外加劑的用量，以彌補(bǔ)水化游離水分的不足;二是適當(dāng)掌握墻體模板的拆除時間，對于低強(qiáng)度(C30)混凝土由于水化熱引起的絕對值不會很高拆�？梢栽缫恍�;對于強(qiáng)度較高的混凝土，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)度再拆除模板，然后用草簾或麻袋在側(cè)面保溫又保濕，只有這樣才能減少因干縮和熱收縮引起的裂縫，減少地下室墻板開裂的機(jī)會。
總之，預(yù)拌混凝土有其固有的規(guī)律性，施工單位應(yīng)按照事物的內(nèi)在屬性來對待和處理，也許是減少預(yù)拌混凝土開裂的最好方法。
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