水利建設(shè)中混凝土工程質(zhì)量問題及對策研究

張希紅

（臨汾市水利機械工程局 山西臨汾 041000）

水利建設(shè)中混凝土工程質(zhì)量問題及對策研究

張希紅

（臨汾市水利機械工程局 山西臨汾 041000）

混凝土工程是水利建設(shè)工程的重要組成部分。麻面、蜂窩、露筋、強度不足等質(zhì)量病害，直接侵害水利工程安全及使用。文中分析了各種病害形成的原因，從原材料的選擇，混凝土的配比、攪拌、運輸、澆灌、養(yǎng)護等方面，提出控制混凝土工程質(zhì)量的方法策略。

水利工程；混凝土；質(zhì)量；措施

0 引言

混凝土工程是水利建設(shè)工程最重要的項目之一。如何解決混凝土工程施工問題、提高混凝土工程的質(zhì)量與壽命，一直是水利建設(shè)理論與實踐的重點課題。筆者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對混凝土工程質(zhì)量的多發(fā)問題加以分析，提出應(yīng)對策略。

1 水利工程混凝土質(zhì)量問題分析

1.1 混凝土裂縫

混凝土裂縫是水利工程中的常見質(zhì)量病害。由于存在裂縫，混凝土工程在后期運營中，被有害物質(zhì)及水分侵入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，降低混凝土性能，腐蝕鋼筋，引發(fā)滲水、漏水事故，影響工程的安全性與耐久性。

1.1.1 收縮裂縫

收縮裂縫是指新澆筑混凝土在未凝結(jié)硬化過程中，所發(fā)生的體積收縮變化。主要原因有：1）失水收縮。混凝土內(nèi)部濕度高于環(huán)境濕度，混凝土水分自內(nèi)而外的轉(zhuǎn)移損失，必然帶來整體結(jié)構(gòu)的體積縮減。2）自生收縮。水泥漿體的自然干燥，孔隙容量的收縮必然引發(fā)整體結(jié)構(gòu)收縮。3）化學(xué)減縮：水泥水化反應(yīng)后，其生成產(chǎn)物的總體積必然小于反應(yīng)前水泥＋水的總體積[1]。收縮裂縫主要發(fā)生于混凝土裸露表面，一般裂縫深度不大，如圖1所示。

1.1.2 溫差裂縫

水泥水化過程中的放熱，混凝土升溫，使整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)內(nèi)外溫差。水化反應(yīng)完成后，溫度逐降。溫度變化帶來混凝土體積的熱脹冷縮，會產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時，即產(chǎn)生微小裂縫，如圖2所示。溫差裂縫通常在3類情況下發(fā)生:1）混凝土構(gòu)件內(nèi)部水化反應(yīng)生熱，形成內(nèi)外溫差。2）混凝土構(gòu)件拆除模板后，外層混凝土溫度迅速下降，與內(nèi)部溫差陡然加大。3）大尺寸混凝土構(gòu)件，熱量難以外散，溫差一旦出現(xiàn)，就會產(chǎn)生裂縫[1]。

圖1 混凝土收縮裂縫

圖2 混凝土溫差裂縫

1.2 麻面與蜂窩

麻面現(xiàn)象見圖3。引發(fā)麻面的原因主要有:1）模板原因。模板材料使用量巨大，往往使用廢舊或邊角料，其表面粗糙，容易附著水泥漿渣或雜物，所以在拆模時，就會因粘連出現(xiàn)麻面；或因模板干燥吸水，使混凝土構(gòu)件表面脫水而呈現(xiàn)麻面；或因模板之間接縫過大，局部漏漿也會出現(xiàn)麻面。2）隔離劑原因。涂抹不勻、局部漏刷、失效，造成模板與混凝土表面粘連。3）澆灌振搗原因。振搗器械簡陋或操作不達標(biāo)，搗振不足，使得整體結(jié)構(gòu)松散，致使模板表面殘留氣泡，也會引起麻面。

圖3 混凝土麻面

蜂窩是指混凝土局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的無強度酥散狀態(tài)，尚無鋼筋外露的現(xiàn)象，見圖4。引發(fā)蜂窩的原因主要有:1）下料?；炷廖捶謱酉铝匣蜻^高，石子太過集中，石子砂漿離析。2）振搗。如前文1.2所述原因等。3）模板?？p隙過大，水泥漿流失。4）骨料。鋼筋較密，而石子坍落度過小或粒徑過大，混凝土底部沒有充分沉淀就繼續(xù)澆灌上層。5）其他。配合比、水量、攪拌時間等[2]。

圖4 混凝土蜂窩

1.3 露筋

露筋是指混凝土構(gòu)件表層出現(xiàn)的主筋或箍筋外露的現(xiàn)象，見圖5。形成露筋的主因：1）配比失當(dāng)，混凝土或稀或粘，水泥漿、石料、鋼筋離析，使貼近模板的部位缺漿或漏漿。2）構(gòu)件的截面過小，而鋼筋的密度過大，石子被鋼筋卡在外，鋼筋不能被水泥砂漿飽和包裹。3）混凝土灌筑過程中，鋼筋保護層墊塊因受壓，發(fā)生位移，或疏密不均，造成鋼筋太過貼近模板。4）振搗不實或振搗力度不合理引起鋼筋位移。5）木模板濕度不夠，吸去混凝土表層水分而發(fā)生粘結(jié)；或脫模過早，混凝土尚未完全凝固，表層出現(xiàn)剝落；或拆模力度、角度不當(dāng)引起時缺棱掉角[3]。

圖5 混凝土露筋

1.4 強度不足

強度不足主要表現(xiàn)為：抗裂性差、構(gòu)件變形等，見圖6。強度不足必然引起滲水漏水，降低承載力，削弱耐久性，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

圖6 混凝土強度不足

強度不足的主要原因：1）原材料質(zhì)量。如水泥標(biāo)號與工程要求不匹配；石子強度、表面狀態(tài)、形狀、穩(wěn)定性不良，砂石中雜質(zhì)、粉塵、云母含量高；水質(zhì)量不合格；添加劑質(zhì)量或組成，與工程要求配比不相符。2）混凝土配合比。水量過大；配合比不符合實際；添加劑摻量或配置不當(dāng)；砂石計量失誤；水泥不足量等。3）施工工藝。攪拌力度、時間不合理；水泥漿漏失；混凝土假凝；振搗不實；后期養(yǎng)護不當(dāng)?shù)取?）試塊制作。未按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護或制作，如早期干燥缺水、受凍等[4]。

2 解決水利工程混凝土質(zhì)量問題的對策分析

2.1 原材料控制

2.1.1 原材料選擇

工程用材應(yīng)優(yōu)先選擇有實力、信譽的大廠家產(chǎn)品，從源頭杜絕劣質(zhì)原料進場。1）嚴格控制水泥的品種及標(biāo)號，北方施工可選取熱硅酸鹽或者硅酸鹽水泥且注意防凍。2）選擇骨料時，需要綜合質(zhì)量、價格、運輸?shù)榷喾N因素，確保有害物質(zhì)含量不大于2%，結(jié)構(gòu)用砂含泥量不大于3%，粗骨料石子，一般應(yīng)選取1～3 cm的碎石，還需清除其中的白云石塊或煅燒過的石灰石塊。同時，防止堿性活骨料摻入混凝土骨料之中。3）外加劑的選擇，除了質(zhì)量、合格率等標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品選取要結(jié)合工程的實際。4）拌制混凝土的水質(zhì)，必須經(jīng)化驗合格后方可用。預(yù)應(yīng)力混凝土的用水更應(yīng)著重控制。生活污水、pH＜4的酸性水、硫酸鹽含量超過水重1%、工業(yè)廢水不能用于拌制混凝土。5）化學(xué)外加劑，首先選證件齊全、資質(zhì)合格、信譽口碑良好的廠家產(chǎn)品，其次外加前試配檢驗，確認其是否滿足設(shè)計和施工的匹配要求，再次檢查有效期，最后，攪拌混凝土?xí)r嚴格控制劑量，不隨意添加、混搭使用[5]。

2.1.2 原材料運輸

水利建設(shè)工地一般都在遠離市區(qū)廠區(qū)的野外，運輸距離較遠、路面狀況較差。水泥供應(yīng)要保持及時性、連續(xù)性，在運輸和保管中須注意防水防潮，以免水泥結(jié)塊失效。水泥鋼筋等材料，從廠家運輸?shù)焦さ睾笠M行再次抽樣檢查，防止個別不法司機在運輸過程中倒換劣質(zhì)材料。砂石用量大，要注意運輸?shù)姆€(wěn)定性，避免因材料供應(yīng)不及時而延誤工期。

2.2 配合比控制

混凝土的水泥漿濃度。水泥漿濃度，應(yīng)以充分包裹骨料并保持骨料潤滑為宜，目的是使混合料具有較強的流動性?；驹硎牵冶炔蛔兊那疤嵯?，混合物流動性由水泥漿濃度決定：當(dāng)水泥漿濃度超出骨料包裹需求，則可能發(fā)生流漿，既降低構(gòu)件性能又浪費物料；當(dāng)水泥漿濃度不足以有效包裹骨料且充分填充骨料空隙之時，則黏聚性、流動性降低，既可能發(fā)生構(gòu)件崩塌，且必然降低混凝土強度和使用耐久性。

水灰比決定水泥漿稀稠度。水灰比過小，水泥漿變稠，流動性降低，就不足以保證混凝土拌合物最終的密實成型。水灰比過大，則水泥漿變稀，黏聚性和流動性不當(dāng)，引起流漿、離析?；緲?biāo)準(zhǔn)是，水量不變前提下，水泥用量±50～100 kg/m3，流動性基本不變。施工過程中，常采用改變水灰比的方法，配制流動性相同而強度不同的塑性混凝土[6]。詳見表1。

表1 塑性混凝土的用水量 單位：kg/m3

2.3 攪拌時間控制

混凝土的黏聚性和流動性，與攪拌時間有很大關(guān)系?；炷凉こ淘跐仓┕r，應(yīng)特別強調(diào)最小攪拌時長[7]。見表 2。

表2 混凝土攪拌最小時長表

2.4 砂率控制

砂在混凝土中的主要作用是充填混合料石子的縫隙。砂率是混凝土配料的常用標(biāo)準(zhǔn)，指砂量與砂+石總量的比率。砂率越大，骨料空隙率及總表面積越大、流動性越小、混合物越粘稠。反之亦然[8]。見砂率公式。

式中：βs為砂率%；mg0、ms0分別為每立方米混凝土的粗骨料、細骨料用量，kg；p為粗骨料的空隙率，%；p0s、p0g分別為砂、石堆積密度，kg/m3；V0s、V0g分別是混凝土中砂及石子顆粒的堆積體積，m3。

2.5 運輸控制

在水利建設(shè)的施工過程中，受各種條件制約，混凝土往往不是在施工現(xiàn)場攪拌后即行澆筑，而是異地拌合后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。因此，運輸過程中須防止凝固的發(fā)生。具體方法：比如加入適量緩凝劑；遠途運輸使用混凝土專用車輛運送，以便在途中持續(xù)攪拌等。

2.6 澆筑控制

1）工藝。采用斜層澆筑法和階梯澆筑法施工時，見圖7，圖中1、2、3、4等數(shù)字，分別代表施工澆筑順序號。2）配合比。優(yōu)化混凝土骨料的配合比，控制膠結(jié)材料的占比以降低水化熱，提高混凝土澆筑質(zhì)量。3）定期檢測。一般每4 h檢測1次均勻性、拌合性、塌落度、含氣量等是否符合混凝土要求，以便及時應(yīng)對。4）施工現(xiàn)場清理。排除雜物混入拌合物影響澆筑質(zhì)量的一切可能。5）振搗。施工中多采用階段振搗，每一次振搗都應(yīng)充分且力度方法適當(dāng)，以不再出現(xiàn)氣泡為止[9]。

圖7 斜層澆筑法（左）和階梯澆筑法（右）

2.7 養(yǎng)護控制

養(yǎng)護的直接目的，是保持混凝土表面潮濕，防止混凝土表面水分的快速蒸發(fā)損失，達到整體構(gòu)件的同步凝固干燥，最終保障混凝土工程的質(zhì)量[10]。養(yǎng)護過程中要定期開展質(zhì)量檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 混凝土質(zhì)量水平檢驗表

3 結(jié)論

混凝土工程受多種因素影響，容易產(chǎn)生麻面、裂縫、露筋、強度不足等質(zhì)量問題，影響構(gòu)件使用。加強混凝土施工的全過程控制，有利于解決問題，提高整體水利工程質(zhì)量。

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Concrete Works'Quality Defect Problems and Countermeasure Research in Hydraulic Construction

ZHANG Xi-hong

The concrete works are the important component in hydraulic construction.Pitted surface，honeycomb，emergence of steel bar，no sufficient strength and other defects directly influence the safety and lifespan of use of the hydraulic project.The paper analyzes the formation causes of defects，presents the methods and tactics to control the concrete work's quality from following aspects:the selection of raw meterials，concrete's mix proportion，mixing，transporting，placing and curing.

hydraulic project；concrete；quality；measure

TV544

B

2016-08-09

2016-09-30

張希紅（1975-），男，2009年畢業(yè)于山西師范大學(xué)土木工程專業(yè)，工程師，從事水利工程施工管理。

1006-8139（2017）03-035-04