基于改善混凝土結(jié)構(gòu)性能的方法探究

江 文

湖南實創(chuàng)工程檢測有限公司 湖南 長沙 410000

1 緒論

混凝土的施工，常常需要注意和處理一些混凝土性能存在的問題。其中一個十分常見而又比較突出的問題，就是結(jié)構(gòu)性能的缺陷問題，其比較重要的方面便是混凝土的抗裂及防水性能。許多工業(yè)和民用建筑工程混凝土施工過程中，極容易產(chǎn)生混凝土的裂縫和滲漏現(xiàn)象，使混凝土結(jié)構(gòu)性能降低和減弱。這類混凝土本身體積較大或作為大面積大體積混凝土，對它的強度等性能要求也較高，在施工過程中會因為工藝流程不夠規(guī)范，組織設(shè)計方案不夠合理，相關(guān)實施人員職業(yè)素養(yǎng)和操作水平不高，以及混凝土使用的原材料質(zhì)量等不達(dá)標(biāo)，綜合諸多因素的影響從而導(dǎo)致混凝土裂縫和滲漏的產(chǎn)生，需要依據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求采取針對性的措施進(jìn)行有效的改善，提高其性能和使用要求。

2 影響混凝土結(jié)構(gòu)性能的原因分析

2.1 混凝土的抗裂性和裂縫的產(chǎn)生

混凝土的抗裂性能是保證混凝土強度的重要指標(biāo)之一，混凝土的抗裂性能好，可以提高混凝土的整體強度和延長混凝土的使用壽命，體現(xiàn)其功能作用和經(jīng)濟價值。因此在混凝土施工澆筑過程中，提高混凝土的抗裂性能變得非常重要。由于施工等不當(dāng)導(dǎo)致混凝土的抗裂性存在一定缺陷時，最容易引起混凝土的裂縫產(chǎn)生。混凝土產(chǎn)生的裂縫，大致可以分為三種，第一種便是最為常見的溫度裂縫；第二種是由于各種外力作用產(chǎn)生的裂縫，主要表現(xiàn)為外力作用產(chǎn)生的彎矩效應(yīng)；第三種裂縫的產(chǎn)生是混凝土自身收縮引起的，收縮又分為干燥收縮和塑性收縮。

大體積的混凝土在澆筑以后，大量的水化熱會從水泥膠凝材料中被釋放出來，進(jìn)而導(dǎo)致混凝體內(nèi)部的整體溫度快速上升，混凝土又是屬于不良導(dǎo)體，其內(nèi)部和外部的散熱狀況差異較大。因此在混凝土內(nèi)部，水化熱存在著聚集的現(xiàn)象，不容易散出去，而其外部則剛好相反。由于熱脹冷縮，在混凝土內(nèi)、外部溫度的變化下，會直接導(dǎo)致建筑物的體積產(chǎn)生變化，使得混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于其自身抗拉強度時，大量的裂縫便會在混凝土中產(chǎn)生[1]。

圖1 混凝土施工澆筑過程

2.2 沒有按照相應(yīng)規(guī)范流程進(jìn)行施工

建筑工程混凝土施工是個較為復(fù)雜的過程體系，需要協(xié)調(diào)好各方面的問題，同時需要控制工藝流程步驟和許多施工作業(yè)面的交叉進(jìn)行。為了提高混凝土施工過程的質(zhì)量安全，保證混凝土的結(jié)構(gòu)性能，最終提高混凝土的耐久性，是需要施工人員按照相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行正確操作，并對混凝土施工中的許多狀況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判的。由于一些施工單位有時為了趕工期和趕進(jìn)度，不按照要求的施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作和養(yǎng)護(hù)，使混凝土進(jìn)入使用后，會導(dǎo)致混凝土的防水、防潮等性能降低，誘發(fā)滲透等現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而影響其結(jié)構(gòu)的耐久性[2]。

2.3 施工前期準(zhǔn)備工作和施工方案、預(yù)案不足

混凝土施工前期的準(zhǔn)備工作需要消耗較多的人力、物力資源，比如原材料的進(jìn)場和質(zhì)量控制、模板制作安裝、混凝土內(nèi)鋼筋加工制作及焊接等工藝程序和準(zhǔn)備工作。一些施工單位為了節(jié)省成本，縮減周期，使混凝土施工前期階段沒有做好充足準(zhǔn)備和從保證施工質(zhì)量安全的角度考慮。而對這些方面的忽視和準(zhǔn)備不足會導(dǎo)致施工的混凝土產(chǎn)生質(zhì)量問題和缺陷。

混凝土施工前，一般會根據(jù)設(shè)計要求和施工技術(shù)規(guī)范對施工的部位組織施工方案和預(yù)案的設(shè)計。如果施工方案、預(yù)案設(shè)計不夠精心，在施工中發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量缺陷狀況時，由于準(zhǔn)備不足，則不能有效的對施工中混凝土進(jìn)行質(zhì)量改善和控制[3]，造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

2.4 材料質(zhì)量和施工工具不滿足要求

施工進(jìn)場的原材料，在采購過程中沒有遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，管控力度不夠。而施工中使用的材料必須經(jīng)過質(zhì)量檢驗和質(zhì)量驗收合格，才能投入使用。施工中許多施工工具陳舊落后，難以達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)工作要求，更不能提高施工精度等要求。這些原因的存在，也會直接影響混凝土的結(jié)構(gòu)性能，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能出現(xiàn)質(zhì)量缺陷[4]。

3 改善混凝土結(jié)構(gòu)性能的控制工藝和方法分析

3.1 控制施工澆筑溫度提高抗裂性能

在大面積混凝土施工澆筑前，首先需要選好施工方法，可以充分利用跳倉法進(jìn)行施工。跳倉法施工可以對混凝土的澆筑溫度具有釋放作用，減少混凝土收縮應(yīng)力。這一措施可以對一次澆筑的混凝土超長效應(yīng)進(jìn)行緩解，以防范混凝土可能產(chǎn)生的開裂隱患。在跳倉法實施的過程中，跳倉的間隔時間需要大于一周，不能間隔太短。同時，需要減少入模過程的溫度值，對原材料應(yīng)進(jìn)行預(yù)冷卻，可以有效降低澆筑時的溫度，并能對混凝土內(nèi)部的水化熱的峰值進(jìn)行一定程度的約束，讓混凝土的內(nèi)外溫差降低，有效防范溫度變形和溫度應(yīng)力的持續(xù)增加。除此以外，還需要充分利用好二次振搗技術(shù)，對鋼筋下部的水分和孔隙進(jìn)行排除，進(jìn)而讓混凝土更加密實，強度和抗裂性獲得較大的提升。最后，混凝土澆筑完成應(yīng)進(jìn)行及時有效的養(yǎng)護(hù)，并按照相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范對施工縫特別是接縫處進(jìn)行高效和精細(xì)化處理[3]。混凝土養(yǎng)護(hù)中還需要重視保溫的工作，加強養(yǎng)護(hù)減少表面的熱擴散，降低澆注體的內(nèi)、外部溫差和降溫的速率，讓散熱時間進(jìn)一步增加[5]，以提高混凝土的整體結(jié)構(gòu)性能。

3.2 優(yōu)化混凝土的施工要點

（1）混凝土的配合比設(shè)計和原材料的合理選擇

在進(jìn)行混凝土的配合比設(shè)計時，對水泥膠凝材料應(yīng)進(jìn)行合理的選用，需要考慮含堿量和水化熱兩個指標(biāo)，通常選用兩個指標(biāo)都低的水泥，盡量不要使用早強的水泥。在設(shè)計和原材料的選用過程中，首先需要滿足混凝土配合比設(shè)計強度要求，膠凝材料的選用也需要進(jìn)一步約束使用硅酸鹽水泥。另外，還需要考慮減水劑的使用，選擇性能較好的高效減水劑，可以減少使用攪拌水。

（2）冷卻水管的埋設(shè)和控制要點

在進(jìn)行冷卻水管的埋設(shè)時，首先考慮薄壁鋼管的長度，接著需要按照冷卻水管的布置圖進(jìn)行水管的合理設(shè)計和布置。需要集中安置進(jìn)出水的水口，通過一定的標(biāo)識進(jìn)行編號標(biāo)注，方便進(jìn)行整體控制[6]。在混凝土進(jìn)行澆筑時，需要預(yù)先進(jìn)行水管管道的檢查，主要的檢查內(nèi)容有水管的通暢度和漏水阻水的狀況等等，對出現(xiàn)的問題需要及時解決。同時還需要進(jìn)行閥門的設(shè)置，注重閥門的規(guī)范開關(guān)，閥門主要安放在水管的進(jìn)水口，對通水的流量進(jìn)行控制。在澆筑過程達(dá)到冷卻水管的標(biāo)高以后，需要減少通水的流量，盡可能保持小流量的通水，當(dāng)終凝以后再恢復(fù)正常的通水。依據(jù)測溫的結(jié)果，對通水的時間和通水流量進(jìn)行初步的確定，并控制進(jìn)出水速度和降溫速率[4]。水冷卻措施完畢后需進(jìn)行壓漿處理，為了保障冷卻系統(tǒng)的正常運作，還需要安排專人負(fù)責(zé)相關(guān)的檢查檢修工作。

（3）拆模和養(yǎng)護(hù)工作

混凝土進(jìn)行拆模時，需要保障混凝土的溫差小于20℃，這里的溫差主要包括表面、中心和外界三個溫度之間的差異。在拆模工作完成后，進(jìn)行表面水的噴灑，并規(guī)范包裹塑料薄膜和土工布等養(yǎng)護(hù)措施材料。讓混凝土處于保溫濕潤的空間，使混凝土的顆粒物得到充分的水化，進(jìn)而讓混凝土的強度得到提高，抗裂性也隨之提高[7]。

3.3 保障防水的質(zhì)量

為了進(jìn)一步有效改善混凝土的結(jié)構(gòu)性能，需要在防水方面做好更加細(xì)致的工作。第一就是在使用的原材料上進(jìn)行考慮，然后需要準(zhǔn)確的計算和設(shè)計好混凝土配合比，并在實際過程中合理減少使用水泥同時保證不斷提高混凝土的密實度。其次，選擇的外加劑應(yīng)使其和膠凝材料及骨料之間能產(chǎn)生一定的反應(yīng)，降低混凝土的孔隙率，使得混凝土的防水性能得到提高。起到防水作用的主要的外加劑有膨脹劑、氯化鐵等等。當(dāng)下最為常用的便是膨脹劑，使用較為簡單，成本較低，同時可以進(jìn)行高效防水，并得到了一定程度的應(yīng)用。為了減少混凝土的干縮和冷縮現(xiàn)象，可以通過使用膨脹劑來減少收縮現(xiàn)象的出現(xiàn)，使其補償混凝土的收縮狀況，也可以防止一些裂縫的出現(xiàn)。除此以外，膨脹劑還可以充分發(fā)揮填孔的功效，提高水泥水化的效率，降低孔隙率，整體改善混凝土的結(jié)構(gòu)性能。

3.4 加強混凝土施工工藝控制

（1）嚴(yán)格把控混凝土的用材

混凝土生產(chǎn)使用前，應(yīng)對混凝土的用材進(jìn)行嚴(yán)格的把控。首先需要考慮水泥的使用，即需要充分考慮水化熱比。為了防止混凝土表面出現(xiàn)更多的裂縫，提高混凝土防水性和防裂的結(jié)構(gòu)性能，一般選用水化熱較低的水泥。保證水泥的質(zhì)量還需要關(guān)注生產(chǎn)日期，不符合存儲或過期的應(yīng)禁止使用。其次，根據(jù)混凝土設(shè)計要求需要充分考慮骨料的使用，骨料分為兩種，一般為粗骨料和細(xì)骨料。骨料應(yīng)進(jìn)行進(jìn)場檢驗，檢驗合格方可使用。骨料也是直接決定混凝土結(jié)構(gòu)性能好壞的主要因素之一，因此對混凝土本身也至關(guān)重要。針對骨料，需要控制好粒徑和泥量以及壓碎指標(biāo)等性能，并準(zhǔn)確計算它的級配和密度等各項指標(biāo)是否符合要求。根據(jù)設(shè)計及施工特點，需要添加外加劑的混凝土，應(yīng)選擇和控制好合理使用外加劑，保證混凝土的各項性能發(fā)揮作用。生產(chǎn)使用的拌合用水，也應(yīng)滿足設(shè)計及施工要求?？傊?，控制好混凝土的用材，才能有效改善混凝土的防裂、防滲性等結(jié)構(gòu)性能。

（2）配合比優(yōu)化施工

混凝土施工工藝中的配合比應(yīng)按相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行控制。首先混凝土在進(jìn)行合理配置的過程中，需要充分考慮當(dāng)?shù)氐幕練夂驐l件和混凝土本身的屬性。依據(jù)這些基本條件和屬性，可以優(yōu)化設(shè)置更加科學(xué)合理的配合比。依據(jù)施工實際的需要，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求完成施工作業(yè)工藝前期配合比優(yōu)化以指導(dǎo)施工的全過程控制。施工中，拌合的配合比外加劑需考慮充分混合水中，選擇的骨料也應(yīng)遵循相關(guān)的操作流程，按要求放入施工攪拌設(shè)備中，得到充分的攪拌時間，攤鋪澆筑作業(yè)時才能保障混凝土的性能。其次，還需要對水灰比進(jìn)行合理的優(yōu)化，使其獲得更好的拌合密度和狀態(tài)，保障混凝土的孔隙率，一般來說，需要控制水灰比在較小的區(qū)間內(nèi)，以提高混凝土本身的防滲性等結(jié)構(gòu)性能。

（3）運輸時間及控制

拌合狀態(tài)的混凝土通常是通過運輸工具進(jìn)行運輸，運輸時需要保障好運輸時間，一般是半小時內(nèi)，可以減少運輸過程中的離析問題。如果運輸時間較長，則需要進(jìn)行二次攪拌，并在到達(dá)使用的地點時，對拌合狀態(tài)的混凝土進(jìn)行坍落度等相關(guān)試驗，符合基本出倉和卸料要求，才能進(jìn)行開始澆筑施工和使用?？傊?，改善混凝土結(jié)構(gòu)性能和需考慮的基本因素及作用如表1所示。

表1 改善混凝土結(jié)構(gòu)性能的舉措和考慮因素

4 結(jié)束語

在國家提倡并要求全社會全行業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的今天，對傳統(tǒng)的建筑工程行業(yè)要求也越來越高。針對建筑工程混凝土施工，需要充分考慮混凝土整體結(jié)構(gòu)性能的改善。在當(dāng)下，混凝土的結(jié)構(gòu)性能還存在著諸多的缺陷，最為突出的便是混凝土防裂及防水性能不足。在實際的施工過程中，常常會出現(xiàn)一些裂縫和滲漏現(xiàn)象，同時這樣的混凝土結(jié)構(gòu)不能對極端天氣等影響避免其經(jīng)濟方面的損失。造成混凝土結(jié)構(gòu)性能不足的原因有很多，其中就包括了工藝流程的不規(guī)范，組織方案不精細(xì)，材料質(zhì)量不高等等，因此需要利用相關(guān)的工藝措施和嚴(yán)格規(guī)范的技術(shù)措施進(jìn)行較好的解決。通過這樣的措施和控制，以便能在建筑工程混凝土施工生產(chǎn)中使得混凝土結(jié)構(gòu)性能不斷提高。