耐久性混凝土外观质量控制探索
2006-09-20 00:00
关键词： 耐久性混凝土 外观质量 控制
1 前言
青藏高原气候恶劣， 年平均气温1．6 ℃， 极端最高气温26．5 ℃， 极端最低气温- 35．9 ℃， 空气稀薄，气压低。在如此恶劣的气候条件下， 控制好耐久混凝土的外观质量是一个非常艰巨的任务， 本文思想认为混凝土的施工过程控制至关重要， 现就这一思想浅谈耐久性混凝土的外观质量控制。
2 工程概况
由中铁二局青藏铁路工程指挥部施工的重点工程有羊八井隧道群及线路跨堆龙曲的大桥、特大桥。以我指挥部一项目部已施工完毕的DIK1925 + 870 堆龙曲1 号特大桥为例： 桥墩、桥台内部质量均匀密实，不存空洞、露筋、露骨、蜂窝、麻面、裂缝等缺陷，表面无漏浆、沙面、脱皮、无受冻痕迹等现象， 每平方米气泡不超过20 个， 而且表面光洁度好， 工作缝线条顺直。以此工程为例， 对以下耐久性混凝土的外观质量控制要点进行说明。
3 工艺流程
见图3 - 1。
4 控制要点
4．1 原材料控制
4.1.1 水泥： 水泥是混凝土中的胶结材料， 质量的好坏直接影响混凝土强度及外观质量。我部每到达一批水泥， 物资科均以书面的材料进场通知单通知试验室， 并附上进场水泥的合格证， 由试验室按规定取样复检， 复检合格后才投入使用。每个月由监理工程师组织试验室、物资科不定期抽查水泥库房的堆码及是否存有过期结块的不合格产品， 如发现问题立即整改和将不合格产品清除出场， 为了防止水泥和混凝土的有关添加剂中碱性氧化物质与砂中活性二氧化硅等物质在常温、常压下缓慢反应生成碱硅胶后吸水膨胀导致混凝土破坏。我部优先选用西藏高争P·O32．5R 和甘肃祁连山P·O32.5R 低碱水泥， 经按批抽样复检，其安定性、强度、细度、凝结时间、碱含量符合GB175 - 1999 的规定。
4.1.2 粗细骨料： 粗细骨料的级配好坏、粒径的大小、含泥量的多少以及碱活性都直接影响耐久性混凝土的耐久性指标及外观质量。因此， 我部在材料调查后， 选用了羊八井及堆龙曲的砂石料场， 经检测各项指标符合TB10210 - 2001 的规定。见表4．1．2 - 1、表4．1．2 - 2
4.1.3 外加剂：由于青藏高原的特殊地理环境和恶劣的气候条件，对混凝土的耐久性要求很高，我部使用了由铁科院、兰铁院、铁一院、中南大学共同研制的DZ系列低温早强耐腐蚀外加剂，它的主要性能表现在：a 、显著发送混凝土的和易性，b、形成合理的孔结构，c 、实现负温早强但不影响后期强度，d、显著改善混凝土的耐久性能，e 、对冻土层的热挠动小。
在使用过程中，我部每使用100t 外加剂进行一次自检，内容包括：减水率、混凝土的坍落度及其损失、含气量、泌水率、凝结时间等。经按批抽检验，该外加剂质量长期稳定，符合GB8076 - 1997、JC475 - 92 以及《青藏铁路高原冻土区混凝土耐久性技术条件》规定的耐久性指标。
4.1.4 拌合水和养护用水：我部所用低温早强耐久性混凝土拌合及养护用水为堆龙曲河水，一般每月进行一次水质分析，遇洪水季节，每月进行两次水质分析，以保证拌合及养护水的质量，并且水中有害物质的含量不超过表4．1．4 的规定。
4.2 配合比的选定
4.2.1 配合比的确定：配合比的初步确定根据现行行
业标准《普通混凝土配合比设计》J GJ55 - 2000 及青藏总指[2002 ]88 号文件进行。C15～C25 混凝土初步配合比见表4．2．1 - 1。经过试拌调整，确定配合比见表4．2．1 - 2。
4.2.2 配合比检验
（1） 强度检验
按上述配合比制作6 组150mm3 的立方体试件，其中3 组成型后即置于标准养护室养护，另外3 组在20 ℃的环境中静置2 小时后送入- 20 ℃的低温冰柜中养护14 天，之后再转入标准养护室养护21 天，至总龄期35 天时试压，结果见表4．2．2 - 1。
从上表可以看出，标养强度值大于设计强度值，负温试验强度值大于标养强度值。结论：该配合比的强度指标合格。
（2） 抗冻等八项指标检验
按上述配合比制作成型八项耐久性指标试件，并按规定养护至龄期，送到青藏铁路耐久性混凝土试验中心检验，结果见表4．2．2 - 2。
从表七可以看出：该配合比八项耐久性指标检验合格，并且在施工使用中，拌合物性能很好，能满足设计与施工现场的要求。
5 耐久性混凝土的拌合过程控制
（1） 拌合站采用具有自动计量上料系统的强制式搅拌机搅拌混凝土，并且对计量设备进行定期标定，标定合格后才投入使用，以保证计量的准确性。
（2） 拌合之前，由试验人员在砂石料仓分别取样测定其含水率，并根据理论配合比随时调整施工配合比，计算拌制每盘混凝土所需各种材料的用量，并以施工配料通知单的形式发给拌合站负责人。
（3） 外加剂使用袋装法计量。由于外加剂掺量的准确与否直接影响耐久性混凝土的性能，为了保证外加剂掺量的准确性，由试验室按照理论配合比计算出每盘混凝土的外加剂用量，用台称称量后装入塑料袋，并且不定期对外加剂的分装重量进行抽查。
（4） 搅拌时间。由试验室对拌合时间的控制做了专项试验，最终得出结论：搅拌时间控制在2．5～3 分钟的混凝土和易性及各项指标达到最佳。
（5） 拌合温度。混凝土的含气量与搅拌时混凝土的温度有关，经过在不同温度条件下的对比试验，混凝土温度应控制在10 ℃左右含气量最佳。因此在低温时，拌合站采用了热水拌合混凝土的方法。但是，当加热水温超过60 ℃时，应改变搅拌投料顺序，即先向搅拌机中投入骨料和已加热的水，搅拌均匀后再投入水泥、外加剂等掺合料。
（6） 每次混凝土拌合开始后，由试验室对出机后的混凝土各项技术指标进行检测，内容包括：混凝土的坍落度及半小时损失、混凝土的含气量及半小时损失、泌水率（0．5 小时） ，并按规定制作试件。
6 耐久性混凝土的运输
（1） 混凝土的运输采用混凝土罐车运送。在运输过程中，罐体以2～4r/min 的转速转动，以防止混凝土离析和水份过多散失，出料前应以常速搅拌20～30s后用中速旋转卸料。
（2） 为了避免在运输过程中因路线长而影响含气量，因此在运输过程中采用了少装快运、少停留、少倒运等方法来减少混凝土的含气量及坍落度损失。并且施工现场报检时间必须准确，以免混凝土运到现场后不能及时灌注，造成混凝土拌合物性能改变，从而影响耐久性混凝土外观质量。
7 耐久性混凝土的浇注过程控制
（1） 在浇筑混凝土前，结构物基底应清理干净，基坑内有水时应采取防排水措施，将模板和钢筋清干净，并在模板上均匀地涂抹脱模剂。
（2） 混凝土浇筑前，在施工现场检测混凝土的含气量及坍落度，并填写耐久性混凝土拌合过程检查表。
（3） 混凝土浇筑时，采用滑槽、串筒、漏斗等器具，使混凝土的出口到承接面之间的高度不大于2m ，以保证混凝土的质量。
（4） 混凝土浇筑时，分层进行，其厚度根据混凝土的拌制能力、运输、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件来决定，根据现场经验，分层厚度控制在30 ～50cm 之内。
（5） 浇筑涵洞基础、承台、墩身等大体积混凝土时，浇筑速度不宜过快，以免水泥水化产生的水化热过度集中，致使混凝土内外温差太大而造成温差裂缝。
（6） 混凝土的浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当允许间歇时间已超过时，应按浇筑中断处理，同时留置施工缝，并作记录。施工缝的平面应与结构的轴线相垂直，施工缝处应埋入适量的接茬片石、钢筋或型钢，并使其体积露出混凝土外一半左右。当混凝土施工缝处接续浇筑新混凝土时，应符合下列规定： 前层混凝土的强度不得小于1．2MPa ，应凿除施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子或松动混凝土层，并将杂物清除干净，但不得存有积水。新混凝土浇筑前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm 且与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆（竖向施工缝处可刷一层水灰比为0．3 左右的薄水泥浆） ，或铺一层厚约30cm 的混凝土，其粗骨料宜比新浇筑混凝土减少10 % ，然后再接续浇筑新层混凝土。施工缝处的新层混凝土应捣实。
（7） 混凝土的振捣采用插入式振捣器时，以混凝土不再沉落，表面出现浮浆为度，时间宜控制在40～60s之间，并且插入点应距模板5～10cm ，不能碰撞钢筋和预埋件，移动间距控制在作用半径的1．5 倍以内。插入下层混凝土内的深度控制在5～10cm。
8 耐久性混凝土的养护
混凝土浇筑完毕后，养护工作至关重要，按照耐久混凝土的养护要求，分为拆模前和拆模后两阶段养护。
8.1 拆模前养护
（1） 混凝土浇筑后，必须及时在钢模外包裹遮阳布，并立即覆盖混凝土表面，进行保温保湿养护。当气温较高时（10 ℃以上） 。混凝土结构物早期养生采用补水养生，即对浇注完的混凝土（包括没有拆模的结构物） 表面包裹一层蓄水物质（如麻袋、棉被等） ，用塑料薄膜包裹封闭，在养护期间，需对蓄水物质定时注水以保证持续湿润状态，养生时间不得少于14 天，并且尽可能延长养生时间以确保混凝土早期水化质量；当气温较低时（5 ℃以下） ，为确保低温条件下混凝土结构物的养护质量，采取封闭式养护工艺，养护时间不少于28 天；严格控制混凝土的养护温度不低于混凝土外加剂规定的最低适用温度，当环境温度低于- 5 ℃时，应采取保温措施（如用干棉被覆盖） ，直至混凝土的强度达到临界抗冻强度，并不得对混凝土洒水。混凝土达到临界抗冻强度所需养护时间见表8.1。
（2） 在混凝土拆模前的养护过程中，应选择有代表性的混凝土结构部位定时测定浇筑后混凝土表面和内部的温度，其温差应符合设计要求，当无设计要求时，温差不宜超过15 ℃。
8.2 拆模后养护
混凝土结构物拆模后，应迅速采用帆布（对预制件） 或塑料布（现场结构） 等材料将露出的混凝土表面覆盖，进行养护，当采用塑料布覆盖养护时，塑料布内应具有凝结水，养护不得少于14 天，并应经常检查。拆模后洒水包裹严密，建议包裹养护时间不少于2 个月。
9 耐久性混凝土的拆模
（1） 拆模时强度应符合设计要求，当设计未要求时应符合下列规定：
①侧模应在混凝土强度达到临界抗冻强度以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时方可拆除；
②底模应符合混凝土强度规定后方可拆除；
③芯模或预留孔洞的内模应在混凝土强度能保证构件或孔洞表面不发生塌陷和裂缝时，方可拆模。
（2） 拆模宜按立模顺序逆向进行，不得损伤混凝土，并减少模板破损。拆模后的混凝土结构，应在混凝土达到100 %的设计强度后，方可承受全部设计荷载。
10 结束语
耐久性混凝土的外观质量控制关键是混凝土各施工过程的控制，采取合理有效的措施是获得优良的混凝土外观质量的有力保障。实践证明，在施工中严格控制原材料，严格按配合比施工（我部所用配合比每立方混凝土总碱含量不超过3kg ，有效控制了碱—骨料反应） ，并且在混凝土拌合、运输、捣固及养护过程上严格把关，就能保证耐久性混凝土结构物光洁度好，气泡少，获得良好的内实和外观质量。
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