浅谈大体积混凝土冬季施工质量控制

2012-10-18张政兵

科学之友 2012年3期

张政兵

（中铁六局集团太原铁路建设有限公司，山西太原 030012）

随着我国经济的快速发展，基础建设工程项目逐渐增多，特别是在公路工程建设中，桥涵施工任务非常艰巨，大体积混凝土的使用也越来越广泛。

1 大体积混凝土冬季施工质量控制的重要意义

混凝土是由胶凝材料（如水泥）、水和骨料等按照适当的比例配置，经混合搅拌，固化成型的一种人工石材。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌和物一定的和易性，以便于施工，水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。

大体积混凝土是结构方面最小几何尺寸在1 m以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土。

影响大体积混凝土冬季施工质量的因素主要有：选用了不合格的原材料及外加剂、混凝土的配置与搅拌不符合要求、混凝土的运输与浇筑方法不正确、混凝土的保温措施不得当等。其特点：一是多样性，主要包括原材料、施工工艺、温度的控制和养护等因素；二是隐蔽性，一旦发生质量问题，短时间内不易被发现，但随着使用年限的增加，施工质量问题就会逐渐凸显，如桥涵积水下沉、开裂变形等；三是严重性，施工质量问题不但增加施工和维修成本，而且会影响施工单位的信誉度和招投标资格，如果发生严重的质量事故，还会追究施工企业和相关领导的责任。大体积混凝土冬季施工中如果施工质量控制不好，不但影响桥涵的外观质量，增加施工的维修成本，而且影响桥涵的耐久性，缩短桥涵的使用寿命，早期质量问题如不及时发现和整治，任其发展，将会改变桥涵的受力条件，降低桥涵结构的承载能力，影响桥涵的质量安全，如果发生质量施工会给国家和人民财产带来不可弥补的损失。

因此，施工单位必须对大体积混凝土冬季施工质量控制引起足够的重视，认真分析影响大体积混凝土冬季施工质量的因素，并结合现场实际施工情况，采取有效的防控措施，才能保证桥涵的施工质量，建设创优质工程，树立施工企业的良好形象，对提高施工企业经济效益和社会效益，适应公路的发展要求，促进经济的稳定发展都具有非常重要的意义。

2 大体积混凝土冬季施工中影响施工质量的因素

文章以中铁六局集团有限公司长安高速公路长治至平顺段LJ17合同段工程为例，预应力砼连续箱梁（辛庄中桥）1座6×25 m，预应力砼连续箱梁（微子跨公铁立交桥）755.08 m，桩基96根，承台28个，盖梁44片，梁板218片，大量承台、梁板属于大体积混凝土，而且进入冬季施工，工期紧、任务重、施工难度大。如何有效地控制大体积混凝土冬季施工质量成为该工程的重要内容，根据施工现场的要求，结合大体积混凝土冬季施工的经验，对影响大体积混凝土冬季施工质量的因素从以下4个方面进行分析。

2.1 原材料及外加剂的质量不合格

大体积混凝土中的原材料主要是指水泥、砂、水、碎石。水泥是混凝土中的胶凝材料，是最主要的原材料，如果水泥不合格，就无法保证混凝土的质量。造成水泥不合格的主要因素有：在施工前期，项目经理质量意识不强，采购时没有组织进行公开招投标，或私自选用小厂水泥；材料管理人员在验收材料时，没有严格按照验收材料制度进行卡控，责任心不强，致使不合格水泥进场；水泥进场后，保管人员管理不善也会影响水泥质量，没有采取“下铺上盖”的保管措施致使水泥受潮变质。同时在原材料砂、碎石送检时，某些试验检验人员为一时的私利，对原材料试验数据进行篡改，将本来不合格的数据改为“合格”，这无疑给工程质量留下了隐患。

外加剂一般主要指早强剂、防冻剂、引气剂等，主要改善混凝土或砂浆拌和物的强度及其他物理力学性能。外加剂不合格会引起构筑物表面开裂，影响构筑物的整体美观，影响构筑物的质量。外加剂不合格的主要原因有，在选购外加剂时选用了无生产资质厂家的外加剂；包装的包装袋、塑料桶、金属桶存在破损现象；贮存外加剂时没有用专门的仓库及固定的场所妥善保管，导致外加剂受潮变质；在外加剂送检时由于检验数据的误差，致使外加剂某些参数受到影响，使某些不合格的外加剂“合格化”。

2.2 混凝土的配置与搅拌不符合工艺要求

混凝土的配置主要指水灰比的配置及砂率的控制，混凝土的配置控制不好水灰比和砂率，就会影响到混凝土的整个配置，给工程实体质量带来很大的影响。造成水灰比配置存在问题的原因是由于实验室操作人员在试配过程中疏忽、大意等原因造成试配水灰比偏大；搅拌站拌料操作人员未能按照试验室配合比进行拌制。合理的砂率能保证流态混凝土具有好的工作性和强度，因为砂率小时容易产生泌水和离析，砂率较大时，则加快坍落度损失。砂率存在问题的主要原因是前期试验室在确定混凝土配合比时，由于试配人员的自身文化素质的限制，导致砂率配比数据有偏差。

混凝土搅拌不符合要求的主要原因是：混凝土搅拌方式不正确，没有采用机械搅拌，导致混凝土搅拌不均匀；混凝土搅拌时间不够，混凝土未能充分搅拌；混凝土搅拌用的各种原材料没有经过电子计量的配料装置称量，没有将计量误差控制在规定范围之内；还有搅拌站设备陈旧，没有及时更新设备和控制数据，致使设备数据不够精确，从而影响混凝土的搅拌参量。

2.3 混凝土的运输与浇筑方法不正确

混凝土的运输应采用搅拌罐车来运输，混凝土的运输存在的主要问题体现在施工组织编制不合理，混凝土搅拌站设置过远，导致运输距离长，运输中的全部时间超过混凝土的初凝时间；混凝土在运输中没有保持匀质性，产生了分层离析现象，运至浇筑地点的混凝土坍落度达不到规范要求；施工便道不通畅，影响混凝土运输时间等。

混凝土浇筑是桥涵工程施工中的关键环节，混凝土浇筑的好坏直接影响着工程质量。造成混凝土浇筑方法不正确的主要原因有：在混凝土浇筑前没有选取设计规定的坍落度数值；在混凝土浇筑入模时，对深而窄的部位进行浇筑时，事先没有进行砂浆平整；浇筑振捣不到位，使混凝土表面出现蜂窝、麻面及“狗洞”现象；混凝土没有分层浇筑，浇筑厚度过大、不到位；还有技术负责人技术交底不到位，没有交到操作人员手中，致使某些操作人员盲目施工，影响混凝土浇筑质量。

2.4 混凝土的保温措施不得当

混凝土的强度只有在正温养护条件下，才能持续不断地增长，冬季混凝土的保温措施不当就会严重影响混凝土的质量，影响混凝土保温措施的因素有：施工养护人员对混凝土保温认识不到位，对大体积混凝土冬季施工保温的重要性理解不透彻，致使混凝土保温措施不得当；混凝土在罐车运输途中未能对罐车很好地进行保温，致使混凝土的温度散失严重；混凝土浇筑完毕后，施工人员没有及时用塑料薄膜和草袋覆盖；施工工地搭设的保温棚内温度达不到施工要求；混凝土构筑物拆模后未能及时用棉被、草袋等覆盖物覆盖保温。

3 大体积混凝土冬季施工质量控制的措施

通过以上分析，施工单位了解了影响大体积混凝土冬季施工质量的因素，同时，必须采取有效的质量控制措施，才能保证大体积混凝土冬季施工的质量控制，延长桥涵使用寿命。

3.1 原材料及外加剂的质量控制措施

原材料在选用时，首先，项目经理组织相应人员进行招投标，杜绝原材料在源头上不合格的现象；其次，在材料验收阶段，收料人员要严把收料关口，严禁不合格的原材料进场；再次，原材料进场后必须做好保管工作，防止受潮变质。由于是冬季施工，所以在选用原材料水泥时宜选用抗冻性比较高的水泥，目前，市场上各种水泥抗冻性高低次序为：硅酸盐水泥＞普通硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。因此，应首选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，而且水泥标号不宜小于32.5号，混凝土的水泥最小用量不应小于300 kg/m3，水灰比不应大于0.6。混凝土所用骨料砂、碎石必须清洁，不得含有冰雪等冰结物及易冻裂的矿物质，同时在原材料检验时，检验人员本着客观、公正的职业道德去检验，严禁任意改动试验数据。

在外加剂的选购上，要选择有生产资质的厂家，外加剂必须有出厂合格证；在外加剂运输及保管过程中，要注意包装是否存在破损现象，保管时，必须有专门的保管场所或仓库，防止受潮变质。在掺加外加剂时，注意掺和材料对混凝土抗冻、抗渗等性能的影响，在掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等时，其掺量见表1（以占水泥重量百分比计）。

表1 混凝土外加剂的掺量

表2 混凝土最短搅拌时间表

3.2 混凝土的配置与搅拌质量控制措施

进行混凝土配置时，一定要控制好水灰比、砂率。试验室操作配置人员要认真、负责地进行水灰比及砂率的配置工作，在水灰比的配制过程中，根据现有的研究表明，可以适当提高水泥标号，但不应低于32.5号，其水灰比也不会超过0.6，而且由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌和水中扣除掉。

混凝土搅拌要采用机械搅拌，采用机械搅拌才能保证混凝土搅拌得均匀透彻，从而增强混凝土强度和提高抗冻性；混凝土搅拌必须确保搅拌时间，只有时间保证了，混凝土才能搅拌的均匀透彻，所以必须遵循混凝土最短搅拌时间（见表2）；混凝土搅拌用的各种原材料必须经过电子自动计量的配料装置称量，只有通过计量称量，才能保证砂、石料的掺量；计量是关键环节，操作人员及质检人员加强监视，分析打印报表，发现误差超出或虽在允许范围之内，但连续或稳定正（负）偏差，均要查找原因及时排除。生产系统中的计量控制数据，要定期检定，经大修、中修或停产一段时间后要进行标定。

3.3 混凝土的运输与浇筑中的质量控制措施

在编制混凝土运输施工方案时，一定要考虑混凝土的运输距离，缩短运输距离不仅可以节约混凝土运输成本，而且对混凝土在运输过程中的保温措施是非常有效的，所以要正确选择搅拌机摆放位置，选择最佳路线，缩短运输时间；混凝土在运输途中，罐车应保持匀速转动，同时要进行合理调度，避免混凝土罐车在现场长时间等待致使混凝土出现分层离析现象；混凝土运输便道要通畅，如果条件允许尽量硬化路面，做好便道路拱，防止积水现象的发生，同时在道路两旁做好排水沟，保证雨后道路通畅。

混凝土在浇筑前，要选取设计规定的坍落度，施工中严格按照设计的坍落度数据卡控，控制好坍落度就能保证混凝土的和易性和流动性；混凝土在浇筑入模时，对于深而窄的构件或部位（如小断面的翼墙）可在底部浇筑一层50～100 mm的水泥砂浆（配合比与混凝土的砂浆相同），然后再浇筑混凝土；同时注意捣固，用振捣棒振捣时采用“快插慢拔”的方式进行振捣，为保证深处的混凝土得到捣实，每次浇筑的混凝土不能太厚，混凝土太厚就会影响到振捣，浇筑厚度保证在25～35 cm范围之内；混凝土分层连续灌注，中途不得间断，在浇筑时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象；技术人员在编制技术交底时一定要通俗易懂，让每个拿到技术交底的人均能理解技术交底的内容，这样，现场操作人员就不会出现理解上的偏差了。

3.4 混凝土施工中的保温质量控制措施

人力资源部要加强对施工人员的教育，提高施工人员的责任意识，并对施工人员专业培训和考试，合格后方可持证上岗。混凝土在运输过程中，一定要做好保温措施，采用棉被等包裹罐车，减少混凝土因在运输途中的温度损失；在施工工地搭设的保温棚必须配专人看管，并在保温棚内挂上温度计，随时检查保温棚内的温度变化，以便及时调整空调、电炉、煤球炉的温度；混凝土浇筑完毕及时进行塑料薄膜、草帘等物加盖保温、钢模表面可先挂草帘、麻袋等保温材料并扎牢，然后再浇筑混凝土；保温材料不宜直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上，可先覆盖塑料薄膜，上部再覆草袋、麻袋等保温材料；保温材料的铺设厚度为：一般情况下0℃以上铺一层，0℃以下铺两层或3层；大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，其保温层厚度、材质应根据计算确定。