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(shí)際工作總結(jié),對(duì)土建專業(yè)中重點(diǎn)之一的混凝土工程及其質(zhì)量控制進(jìn)行了較全面細(xì)致的分析討論,混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有很大比重,在結(jié)構(gòu)的安全、可靠和耐久性方面起絕對(duì)的作用,本文從混凝土組成成分如水泥、外加劑、粗細(xì)骨料等對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)該從生產(chǎn)混凝土的原材料的質(zhì)量開始把關(guān),對(duì)混凝土的質(zhì)量控制是一個(gè)全過程的監(jiān)控過程,監(jiān)理工作也應(yīng)始終跟蹤,供借鑒。
在云南電力工程建設(shè)中,混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中占有很大比重,在結(jié)構(gòu)的安全、可靠和耐久性方面起絕對(duì)的作用,由于云南省的地質(zhì)、地貌和氣候復(fù)雜多樣,高山河谷縱橫交錯(cuò),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(shè)施受環(huán)境侵蝕的危害尤其嚴(yán)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(duì)于線路塔基、變電所房屋建筑、構(gòu)架基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)等混凝土結(jié)構(gòu),從設(shè)計(jì)開始直到施工、使用和防護(hù)都應(yīng)考慮輸變電工程所處的特殊環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性要求。因此,電力工程建設(shè)中,監(jiān)理工程師對(duì)混凝土質(zhì)量的控制至關(guān)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(yīng)形成凝膠,將砂、石膠結(jié)而成具有一定強(qiáng)度的固體復(fù)合材料。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、耐久性等性能?;炷恋慕Y(jié)構(gòu)是非均勻的,也十分復(fù)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(jí)配等的不同,混凝土的宏觀結(jié)構(gòu)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(duì)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(shí)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(dāng)混凝土受力后,在微裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中,使這些微裂紋不斷擴(kuò)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(yīng)對(duì)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn),使之符合使用標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于細(xì)骨料要重點(diǎn)檢查其質(zhì)地、級(jí)配、細(xì)度及含泥量;對(duì)粗骨料,要重點(diǎn)檢查其質(zhì)地、級(jí)配、針片狀顆粒含量、最大粒徑及含雜質(zhì)量。對(duì)外加劑應(yīng)重點(diǎn)檢測質(zhì)量是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
一、水泥質(zhì)量控制
1、選擇適宜的水泥品種和水泥標(biāo)號(hào)。
目前在輸變電工程施工中,大多采用42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,由于水泥的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于混凝土的強(qiáng)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(yīng)有的工作度,增加了施工難度,混凝土難以達(dá)到密實(shí)成型,盡管混凝土強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí),但混凝土內(nèi)部孔隙率較大,對(duì)混凝土的耐久性造成嚴(yán)重的損害。由此,建議采用32.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,適當(dāng)增加細(xì)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(shí)度。另外,在混凝土中摻加磨細(xì)粉煤灰對(duì)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(xì)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(duì)使用的水泥應(yīng)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(yīng)認(rèn)真檢驗(yàn)其組成及主要指標(biāo)后使用;對(duì)進(jìn)場水泥在檢驗(yàn)生產(chǎn)廠家和保證資料時(shí)重點(diǎn)查看氧化鎂、二氧化硫含量及初凝時(shí)間;在安定性項(xiàng)中任一項(xiàng)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(xiàng)重要的指標(biāo),出廠檢驗(yàn)必須合格。為保證質(zhì)量,工程技術(shù)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(yàn)室復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。
3、水泥進(jìn)場時(shí)的檢驗(yàn)
在出廠合格證齊全和化驗(yàn)單符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,監(jiān)理工程師還需核驗(yàn)進(jìn)場水泥是否與質(zhì)保資料相符合,包裝標(biāo)志是否齊全,水泥是否錯(cuò)進(jìn)或混進(jìn),有否受潮結(jié)塊現(xiàn)象。在認(rèn)真檢查合格后,督促施工單位按批抽樣送檢,檢驗(yàn)項(xiàng)目全部合格后,方可準(zhǔn)予拌制混凝土。對(duì)于甲方提供的水泥,監(jiān)理工程師也不能放松其核檢。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)混凝土工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件綜合考慮選擇水泥,對(duì)水泥強(qiáng)度一般應(yīng)是混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(huì)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(zé)任性差,保管不嚴(yán)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(jìn)行補(bǔ)充等情況。要對(duì)不同品種的水泥分別堆放,并對(duì)水泥的品種類別、適用范圍、結(jié)構(gòu)物環(huán)境進(jìn)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(gòu)成了結(jié)構(gòu)體的骨架,更重要的是決定著構(gòu)筑物的力學(xué)性能、安全性和耐久性。一般認(rèn)為骨料的滲透性要比水泥漿體低,而實(shí)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(dāng)骨料的孔隙率達(dá)10%時(shí),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(shí)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(dǎo)致抗?jié)B性的下降,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)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(shí)應(yīng)注意無風(fēng)化、水銹、溶蝕等情況,石材的強(qiáng)度應(yīng)滿足要求,控制粗骨料的最大粒徑和顆粒級(jí)配,減少針、片狀顆粒含量。對(duì)于中低強(qiáng)度的大體積混凝土,習(xí)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(duì)以往工程的質(zhì)量回訪發(fā)現(xiàn):粒徑過大會(huì)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(gòu)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(shè),1997年竣工投產(chǎn), 2001年對(duì)羅平變電所進(jìn)行500kV升壓擴(kuò)建工程施工時(shí)發(fā)現(xiàn),一期工程中已有部分混凝土基礎(chǔ)發(fā)生破壞,分析后認(rèn)為:由于混凝土密實(shí)度低,水分滲入后造成混凝土凍脹破壞,同時(shí)加劇了混凝土碳化和堿-骨料反應(yīng)。因而,在施工時(shí)應(yīng)避免此種做法。
2、細(xì)骨料的選擇
對(duì)細(xì)骨料的選擇要注意以下幾點(diǎn):山砂、河砂等天然砂是建筑工程中的主要用砂,但應(yīng)控制泥和有機(jī)質(zhì)的含量,人工砂中含有較多的片狀顆粒及細(xì)粉,且成本較高,配制混凝土?xí)r應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,盡量選擇天然砂作為施工用砂,如天然砂的自然級(jí)配不符合要求時(shí),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(jìn)行混凝土的配制。
工程施工中,應(yīng)采用雜質(zhì)少、級(jí)配好、粒徑適中的粗骨料,并采用堅(jiān)固性好的粗、細(xì)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(yán)后松,質(zhì)量不穩(wěn)定情況時(shí)有發(fā)生,對(duì)配合比的控制還應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定有關(guān)要求及工程結(jié)構(gòu)混凝土的特點(diǎn),確定相應(yīng)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(gòu)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(chǔ)拆模以后,在基礎(chǔ)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(huì)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(qiáng)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?yīng)嚴(yán)格控制,以滿足拌合物流動(dòng)性為準(zhǔn)。
對(duì)現(xiàn)場拌制的混凝土,監(jiān)理工程師應(yīng)要求施工單位對(duì)現(xiàn)場原材料抽樣,送有資質(zhì)的試驗(yàn)單位進(jìn)行試樣試驗(yàn)及混凝土配合比的設(shè)計(jì)試配,同時(shí)還應(yīng)審查出具的試配后的混凝土性能,當(dāng)確實(shí)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(yīng)抽查實(shí)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(shí)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(dāng),以及水泥對(duì)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(yīng)用普及外加劑的同時(shí),應(yīng)采取有效措施,加強(qiáng)對(duì)外加劑產(chǎn)品質(zhì)量的管理。
監(jiān)理工程師必須重視對(duì)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(yàn)質(zhì)保資料時(shí),檢查是否有法定檢測單位出具的有效期內(nèi)摻用指標(biāo)報(bào)告,生產(chǎn)廠家一般只是提供產(chǎn)品說明書或勻質(zhì)試驗(yàn)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(guān)實(shí)際效果的試驗(yàn),以確定外加劑與使用水泥是否達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求,這是防止誤用或錯(cuò)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(shí),應(yīng)嚴(yán)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(dòng)性和水泥用量不變的情況下,可減少用水量10%,28d強(qiáng)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(huì)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(qiáng)度下降。冬季施工或氣溫低于5oC時(shí),要與早強(qiáng)劑復(fù)合使用,不宜單獨(dú)使用。
五、混凝土施工中的質(zhì)量控制
對(duì)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(jìn)場砂石料的檢驗(yàn)情況,將試驗(yàn)室配合比換算成施工配合比,再進(jìn)行計(jì)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(yán)格計(jì)量,拌和機(jī)上的進(jìn)水表提前校驗(yàn),不允許憑感覺加水的錯(cuò)誤操作,對(duì)水泥應(yīng)散裝稱量,外加劑更應(yīng)稱量準(zhǔn)確;對(duì)量較大的砂石不得在小推車上劃線計(jì)量,堅(jiān)持每車稱量;應(yīng)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(qiáng)度試塊的取樣。采用機(jī)械攪拌可使拌合物的各種材料分布更加均勻,特別是對(duì)水灰比較小的混凝土拌合物,在其它條件相同時(shí),采用機(jī)械攪拌的混凝土與采用人工攪拌的混凝土相比,強(qiáng)度可提高約10%.采用機(jī)械振搗成型時(shí),機(jī)械振搗作用可破壞水泥的凝聚結(jié)構(gòu),降低水泥漿體的粘度,從而提高混拌合物的流動(dòng)性,有利于獲得致密結(jié)構(gòu),這對(duì)水灰比小的混凝土或流動(dòng)性小的混凝土尤為重要。對(duì)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(dāng)惡劣,在采用施工機(jī)具時(shí)應(yīng)選擇簡單、輕便、可拆裝的機(jī)械設(shè)備,便于搬運(yùn),盡量做到機(jī)械施工,保證工程質(zhì)量。
混凝土澆筑前,監(jiān)理工程師應(yīng)對(duì)其澆筑方法程序、澆筑的強(qiáng)度要有嚴(yán)格的控制,明確水電供應(yīng)的保證措施;各環(huán)節(jié)崗位人員的配備安排;振動(dòng)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(zhǔn)確將直接影響結(jié)構(gòu)的外觀合格程度;對(duì)已綁扎到位鋼筋品種、數(shù)量及保護(hù)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(xì)做出記錄。在澆筑過程中,還應(yīng)經(jīng)常抽查拌合物的性能,及時(shí)調(diào)整配合比;振動(dòng)棒的走向及布料厚度要明確控制,不允許把振動(dòng)棒作為布料工具使用,振搗必須到位,防止漏振、過振;同時(shí)在施工過程中嚴(yán)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(duì)試塊制作及抽樣數(shù)量按比例進(jìn)行,并做好試塊的養(yǎng)護(hù)。
對(duì)已成型的混凝土結(jié)構(gòu),監(jiān)理工程師應(yīng)督促及時(shí)覆蓋及養(yǎng)護(hù);冬季施工混凝土應(yīng)及早制定防凍措施;炎熱季節(jié)的防護(hù)、大體積混凝土的降溫措施、測點(diǎn)的布置等后期保護(hù)應(yīng)采取專門的技術(shù)措施。長期以來,施工單位對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)工作未加重視,由于使用的水泥強(qiáng)度較混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高,混凝土強(qiáng)度較易達(dá)到設(shè)計(jì)要求,因此,施工單位經(jīng)常會(huì)忽視養(yǎng)護(hù)工作,只在日照強(qiáng)烈、氣候干燥時(shí)才對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間常常達(dá)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(hù)溫度高,水泥的水化速度快,早期強(qiáng)度高,但28d 及28d以后的強(qiáng)度與水泥的品種有關(guān)。普通硅酸鹽水泥混凝土和硅酸鹽混凝土在高溫養(yǎng)護(hù)后,再轉(zhuǎn)入常溫養(yǎng)護(hù)至28 d,其強(qiáng)度較一直在常溫或標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度下養(yǎng)護(hù)至28 d的強(qiáng)度低10%~15%;而摻活性混合材料的混凝土經(jīng)高溫養(yǎng)護(hù)后,28d強(qiáng)度可提高10%~40%.當(dāng)溫度低于0oC時(shí),水泥水化停止后,混凝土強(qiáng)度停止發(fā)展,同時(shí)還會(huì)受到凍脹破壞作用,嚴(yán)重影響混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度,受凍越早,凍脹破壞作用越大,強(qiáng)度損失越大。當(dāng)平均氣溫連續(xù)5d低于5oC時(shí),應(yīng)按冬期施工的規(guī)定進(jìn)行。
環(huán)境濕度越高,混凝土的水化程度越高,混凝土的強(qiáng)度越高。反之,造成混凝土干縮開裂,結(jié)構(gòu)疏松,混凝土強(qiáng)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(qiáng)養(yǎng)護(hù),特別是早期養(yǎng)護(hù)也是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。
監(jiān)理工程師對(duì)已拆除模板構(gòu)件的外觀進(jìn)行檢查,對(duì)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(shí)測進(jìn)行驗(yàn)評(píng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合試塊強(qiáng)度的評(píng)定,原材料、配合比、攪拌、養(yǎng)護(hù)的監(jiān)理情況,綜合評(píng)定分項(xiàng)工程的質(zhì)量等級(jí),這種全過程的監(jiān)理更重要。
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當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土在某方面出現(xiàn)不影響使用性能的缺陷時(shí),監(jiān)理工程師要求施工單位不能擅自處理,而應(yīng)做好實(shí)測記錄,經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢查后,根據(jù)缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度制定出處理方法,再進(jìn)行處理。
加強(qiáng)事前控制是達(dá)到有效控制的前提,事前控制表現(xiàn)在審查施工技術(shù)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(jì)量器具,從提高施工管理和技術(shù)管理的基礎(chǔ)深入工作;同時(shí)嚴(yán)格監(jiān)理工作程序,對(duì)混凝土分項(xiàng)工程而言,質(zhì)量監(jiān)理細(xì)則中的控制內(nèi)容,要求施工單位在自檢基礎(chǔ)上再由監(jiān)理工程師核驗(yàn);監(jiān)理工程師可根據(jù)監(jiān)理規(guī)定及國家規(guī)范、設(shè)計(jì)文件,對(duì)工程材料和施工質(zhì)量進(jìn)行全面控制,并具有質(zhì)量確認(rèn)和否決權(quán),在行使這種權(quán)利時(shí)應(yīng)權(quán)衡得當(dāng),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(rèn),達(dá)到質(zhì)量有效的控制的目的。
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