主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度保障措施分析及研究

孫培星，羅富貴，李海波，段振洋，劉鵬敖

摘 要：混凝土是一種被廣泛應(yīng)用的建筑材料，在工程領(lǐng)域中發(fā)揮著難以替代的作用。隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，高層建筑逐漸增多，在建筑工程中，主體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度將決定了整個(gè)建筑工程的質(zhì)量和安全。為此，文章從原材料和生產(chǎn)工藝兩個(gè)方面系統(tǒng)論述了主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的影響因素，認(rèn)為主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的提升需要強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度保障意識(shí)，注重對基礎(chǔ)條件的控制，不斷完善混凝土強(qiáng)度加固措施，建立健全管理機(jī)制，強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：混凝土；強(qiáng)度；主體結(jié)構(gòu)

1 前言

混凝土指的是膠凝材料把骨料膠合成整體的復(fù)合固體材料總稱，通常采用砂、水泥、水、石、外加劑等依據(jù)一定的配比，通過振搗、攪拌等施工工序配制而成[1]。在水泥硬化之前，水泥和水形成的水泥漿起到了潤滑作用；在水泥硬化以后，水泥漿則主要發(fā)揮了膠結(jié)作用。水泥和水發(fā)生反應(yīng)以后可以形成堅(jiān)硬的水泥石，把集料黏合成一個(gè)整體。因?yàn)榛炷恋脑牧蟻碓辞老鄬V泛，能夠就地取材，有助于施工的快速開展，能夠隨意澆筑成各種形態(tài)，滿足不同使用性能與用途的需要。同時(shí)，混凝土的剛度大、強(qiáng)度干，和鋼材之間的黏結(jié)力強(qiáng)、協(xié)調(diào)效果好，經(jīng)久耐用。相較于鋼材，混凝土的耐火性更高，同時(shí)能耗相對較低，所以混凝土被廣泛的用于建筑領(lǐng)域，是我國基建事業(yè)中難以或缺的重要材料。建筑主體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度決定了整個(gè)建筑的強(qiáng)度，因此對主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度展開分析，并給出保障措施，將為建筑工程提供理論參考，推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)的快速發(fā)展[2]。

2混凝土強(qiáng)度影響因素

對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響的因素較多，可以歸納為原材料與生產(chǎn)工藝兩方面的原因。

2.1原材料因素

2.1.1水泥強(qiáng)度

水泥強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生直接的影響，在相同配比的情況下，水泥強(qiáng)度越高，最終的混凝土強(qiáng)度也會(huì)越大，混凝土強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度之間呈現(xiàn)出正比關(guān)系。水泥強(qiáng)度與水膠比是影響混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，混凝土強(qiáng)度取決于水泥石的強(qiáng)度及其和骨料之間的粘結(jié)力，該黏結(jié)力就取決于水泥強(qiáng)度與水膠比。

2.1.2水膠比

如果采用品種與強(qiáng)度相同的水泥產(chǎn)品，那么混凝土強(qiáng)度將主要受水膠比決定。隨著水膠比的增加，水泥石當(dāng)中的空隙也會(huì)不斷的增多，最終造成了混凝土強(qiáng)度的降低。在滿足和易性要求的基礎(chǔ)上，混凝土中水泥強(qiáng)度相同的情況下，隨著水膠比數(shù)值的降低，水泥石的強(qiáng)度也會(huì)越高，和骨料黏結(jié)力隨之增大，混凝土強(qiáng)度也越高。假如水膠比太低，拌和物太過干硬，在搗實(shí)成型的條件下，難以確保澆灌的質(zhì)量，混凝土中會(huì)產(chǎn)生大量的空洞、蜂窩，強(qiáng)度隨之降低。

2.1.3骨料

骨料的質(zhì)量、種類與數(shù)量都會(huì)對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，骨料表面情況會(huì)對水泥石和骨料之間的粘結(jié)產(chǎn)生影響，最終影響混凝土強(qiáng)度。如果碎石表面較為粗糙，那么其黏結(jié)力也會(huì)隨之增加；如果卵石表面光滑，那么其黏結(jié)力通常較小。所以，在水膠比相同的情況下，碎石混凝土強(qiáng)度會(huì)高于卵石，尤其是在水膠比在0.4以下的時(shí)候，差異更加顯著。骨料強(qiáng)度通常會(huì)高于水泥石強(qiáng)度，因此，骨料強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生直接的影響，但是如果骨料通過風(fēng)化的作用最終強(qiáng)度降低的時(shí)候，那么會(huì)對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響。

2.1.4外摻料和外加劑

外摻料和外加劑有助于提升水泥石密實(shí)度，優(yōu)化水泥石和骨料之間的黏結(jié)效果，提升混凝土強(qiáng)度。所以，加入外加劑以及外摻料是提升混凝土強(qiáng)度不可或缺的技術(shù)途徑。

2.2生產(chǎn)工藝因素

混凝土生產(chǎn)進(jìn)程中會(huì)存在攪拌、搗實(shí)等施工因素，同時(shí)也會(huì)存在養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等諸多因素，假如這些因素沒有得到有效控制，將會(huì)影響混凝土強(qiáng)度。

2.2.1施工條件

施工進(jìn)程中需要將混凝土拌和物進(jìn)行均勻攪拌，澆筑以后要搗固密實(shí)，只有這樣才可以確?；炷劣凶銐虻膹?qiáng)度。相較于人力施工而言，機(jī)械施工的效果更加顯著，攪拌物也會(huì)更加的密實(shí)和均勻。強(qiáng)力機(jī)械搗實(shí)通?？梢员挥糜谒z比更低的混凝土攪拌物，得到的強(qiáng)度也更高。優(yōu)化施工工藝能夠提升混凝土的強(qiáng)度，使用分次投料攪拌工藝、高頻振搗器、高速攪拌工藝等都會(huì)提升混凝土強(qiáng)度。

2.2.2養(yǎng)護(hù)條件

混凝土養(yǎng)護(hù)條件指的是所處的環(huán)境濕度與溫度，其能夠?qū)λ嗨M(jìn)程產(chǎn)生影響，從而影響混凝土強(qiáng)度。較高的養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度，快速的水泥水化速度，都會(huì)使得混凝土早期強(qiáng)度增高。如果溫度下降到冰點(diǎn)以下，不僅水泥水化會(huì)停滯，同時(shí)還會(huì)因?yàn)楸鶅鍪沟没炷两Y(jié)構(gòu)輸送降低強(qiáng)度。特別是早期混凝土，更加需要強(qiáng)化防凍措施，為了提升水泥水化的速度，可以使用濕熱養(yǎng)護(hù)的方式。在相對濕度較低的環(huán)境中，混凝土中的水分增發(fā)速度較快，混凝土?xí)驗(yàn)槿鄙賹?dǎo)致水化進(jìn)程停滯，強(qiáng)度的發(fā)展受到阻礙。此外，混凝土在低強(qiáng)度的情況下會(huì)快速失水，容易導(dǎo)致干燥收縮，對混凝土硬化耐久性產(chǎn)生影響。因此，通常在混凝土澆筑完成以后12h內(nèi)需要開展?jié)菜透采w[3]。

3主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的保障措施

3.1加強(qiáng)強(qiáng)度保障意識(shí)

要想從根本上杜絕主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度問題，需要相關(guān)人員提升強(qiáng)度保障意識(shí)。首先，建筑設(shè)計(jì)人員要充分認(rèn)識(shí)到混凝土強(qiáng)度的重要性，在設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化混凝土強(qiáng)度保障意識(shí)。其次，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員要和建設(shè)方進(jìn)行溝通，充分了解建設(shè)方對于混凝土等級(jí)、強(qiáng)度等內(nèi)容的訴求。在設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、環(huán)境、溫度等實(shí)際情況，盡量控制外界因素對混凝土強(qiáng)度的影響。最后，科學(xué)、合理的選擇模型，在不浪費(fèi)資源的前提下，保證混凝土的強(qiáng)度可以滿足要求。施工過程中要提升混凝土抗裂度，要充分考慮混凝土的鋼筋直徑和配筋率等，同時(shí)從實(shí)際情況出發(fā)，確定保護(hù)層的厚度。對于那些較為薄弱，同時(shí)容易產(chǎn)生裂縫的位置，施工人員要考慮配置加強(qiáng)筋。

3.2注重基礎(chǔ)條件的控制

首先，從實(shí)際情況出發(fā)，通過各種措施，控制施工溫度。為了確?；炷恋膹?qiáng)度能夠達(dá)到要求，施工方在施工過程中要合理安排施工工序和流程。比如混凝土攪拌、澆筑等工序都要求溫度適宜，為此，施工人員可以采用加水的方式，有效降低混凝土的內(nèi)部溫度，提升攪拌的有效性。在澆筑過程中，則要控制混凝土厚度，借此提升混凝土的散熱功效。除了這些措施以外，還可以通過設(shè)置循環(huán)水管的方式，實(shí)現(xiàn)降溫的目標(biāo)。冬天施工的時(shí)候，外部的溫度過低，此時(shí)需要注重混凝土的保溫，避免溫差過大導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

其次，密實(shí)度的控制。施工人員需要強(qiáng)化對混凝土振搗作業(yè)的監(jiān)督力度。比如，混凝土的攪拌作業(yè)，需要將插點(diǎn)按照順序均勻布置，有助于確定后期振搗的順序。振搗作業(yè)中，距離要控制在30cm，持續(xù)時(shí)間為15min—30min，最終以浮漿不沉落為結(jié)束作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的工序，混凝土密實(shí)度與抗壓力都得到了極大的提升，有效杜絕過振問題。在此過程中，如果水平鋼筋下部產(chǎn)生了水分或者是空隙，施工人員要二次振搗，通常二次振搗的時(shí)間間隔保持在20min—30min，保證混凝土握裹力、密實(shí)度與抗裂性的提升。

最后，配合比的控制。施工人員需要細(xì)致而又充分的考量混凝土施工的基本特征，科學(xué)、合理選擇原材料，記錄施工現(xiàn)場原材料的參數(shù)，并且記錄在案。監(jiān)管部門需要檢查與核實(shí)混凝土配合比，待審查合格以后才能開工。

3.3完善加固措施

主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不足對于整個(gè)建筑的承載能力、耐久性都會(huì)產(chǎn)生不利的影響，需要按照混凝土強(qiáng)度問題，采取與之對應(yīng)的加固方法。

首先，直接加固法。直接加固法是采用多種途徑提升結(jié)構(gòu)的抗力，加固之前需要卸載負(fù)荷，待加固完成以后恢復(fù)荷載。例如，使用增加構(gòu)筑物或者是結(jié)構(gòu)截面面積的方式，提升其剛度與承載力。

其次，間接加固法。間接加固的方式是通過多種途徑降低作用效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)提升結(jié)構(gòu)安全度的目標(biāo)。主要方法包括了以下幾個(gè)方面：第一，改變用途，將重負(fù)荷樓面轉(zhuǎn)變?yōu)檩p負(fù)荷樓面。第二，隔振法。采用隔震技術(shù)降低地震對于結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，從而確保結(jié)構(gòu)更加的可靠。比如在上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)層間設(shè)定隔振層，此時(shí)如果地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度高于規(guī)定值，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)間將會(huì)產(chǎn)生滑移，從而有效降低上層結(jié)構(gòu)受到的地震影響。

再次，綜合加固法。按照結(jié)構(gòu)的傳力、受力情況以及結(jié)構(gòu)狀況共同使用間接與直接加固方法，這是目前使用最廣泛，效果最好的措施[4]。

3.4健全管理機(jī)制

科學(xué)合理的管控主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度，需要從以下幾方面出發(fā)。

首先，構(gòu)建對混凝土原材料罷工、施工、生產(chǎn)與試驗(yàn)等各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)體系，這是保證混凝土強(qiáng)度的重要依據(jù)，使得混凝土質(zhì)量管理工作有法可依、有章可循。

其次，完善各項(xiàng)管理體制。混凝土生產(chǎn)企業(yè)以及施工企業(yè)需要建立健全質(zhì)量管理機(jī)制，建設(shè)單位與監(jiān)理單位要不斷的完善質(zhì)量控制體系，保證施工單位可以健全質(zhì)量保證系統(tǒng)，將責(zé)任落到實(shí)處，強(qiáng)化施工前對于施工質(zhì)量的控制。政府監(jiān)管部門也要健全質(zhì)量監(jiān)管與抽檢機(jī)制，強(qiáng)化監(jiān)管的力度。各個(gè)相關(guān)責(zé)任主體在選擇原材料、配合比、現(xiàn)場施工等環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)要求，保證混凝土的設(shè)計(jì)、制備與檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)都受到嚴(yán)格的管控。

再次，對施工人員進(jìn)行質(zhì)量責(zé)任教育。強(qiáng)化對施工人員的職業(yè)培訓(xùn)，提升其責(zé)任意識(shí)與工作技能，讓施工人員在施工與生產(chǎn)的過程中可以時(shí)刻保持高度的質(zhì)量責(zé)任意識(shí)。政府監(jiān)管部門要提升對產(chǎn)品質(zhì)量的管控力度，構(gòu)建從上到下的混凝土強(qiáng)度管理體系。

從整體上看，混凝土強(qiáng)度管控流程可以分成三方面的內(nèi)容。第一，生產(chǎn)過程控制。包括了原材料的選擇、配合比的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)階段的控制等內(nèi)容；第二，施工環(huán)節(jié)控制。主要是對施工過程中的養(yǎng)護(hù)與施工環(huán)節(jié)的控制；第三，合格評(píng)定控制。在驗(yàn)收的時(shí)候加強(qiáng)對混凝土強(qiáng)度的評(píng)定。對于整個(gè)控制體系而言，合格評(píng)定控制是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是保證混凝土工程滿足設(shè)計(jì)要求的根本依據(jù)。

3.5加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土施工結(jié)束以后，為了避免混凝土的開裂，還要加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，良好的養(yǎng)護(hù)能夠顯著提升混凝土強(qiáng)度，保證混凝土質(zhì)量。所以，施工單位要尤其注意混凝土的后期養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)作業(yè)要注重以下幾點(diǎn)。

第一，混凝土一側(cè)的鋼模板上需要設(shè)置保溫層，在澆筑作業(yè)結(jié)束前完成回填工作。

第二，將塑料薄膜覆蓋在混凝土表層，澆筑作業(yè)完成以后向其注水，嚴(yán)控注水量。將水循環(huán)管的一端連接承臺(tái)，另一端連接總排水管，確保水持續(xù)處于循環(huán)與再利用的體系中。如果混凝土內(nèi)部與外部的溫差較大，為了降低因?yàn)闇夭疃_裂的危險(xiǎn)，需要注入熱水。

第三，去除保溫層前，要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，保證混凝土內(nèi)、外部的溫差處在合理的范圍內(nèi)。

第四，施工養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要從澆筑作業(yè)開始的時(shí)候計(jì)算。由于硅酸鹽水泥的養(yǎng)護(hù)時(shí)間與其他水泥之間存在差距，所以，在具體施工的時(shí)候要根據(jù)實(shí)際水泥的使用情況明確養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。

第五，養(yǎng)護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要保障濕潤度，不能夠過于干燥，也不能過于潮濕。

第六，為了進(jìn)一步提升混凝土的強(qiáng)度，通常會(huì)在混凝中加入適量的膨脹劑。

4結(jié)論

總而言之，混凝土施工技術(shù)的有效應(yīng)用是確保建筑工程主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，全面提升建筑安全的重要保證。在施工進(jìn)程中，要嚴(yán)格管控每一道施工工序，提升工程人員素質(zhì)，采用更加科學(xué)、有效的方法監(jiān)督管理，認(rèn)真控制每個(gè)環(huán)節(jié)。施工單位需要按照施工圖紙，從實(shí)際情況出發(fā)，綜合混凝土施工的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)，完善相關(guān)管理機(jī)制，以此提升混凝土強(qiáng)度，滿足建筑施工的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]趙蕓平，孫玉良，于濤，于嘉禾.寒冷地區(qū)冬季混凝土強(qiáng)度增長規(guī)律的試驗(yàn)研究[J]. 硅酸鹽通報(bào)，2021，28（4）：854-858.

[2]姚明芳. 新編混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)與配合比速查手冊[M].湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[3]張子明，周紅軍，趙吉坤.溫度對混凝土強(qiáng)度的影響[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，32（6）：6.

[4]李金梅. 影響透水混凝土強(qiáng)度的因素探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，16（21）：2.