关于混凝土和易性及耐久性的探究

2021-04-12

智能城市 2021年5期

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃兰州 730000）

在公路、桥梁与隧道等工程施工建设中，确保混凝土结构的和易性与耐久性较为重要，混凝土裂缝会影响混凝土结构的耐久性与工程安全质量。裂缝主要包括温度裂缝、塑性裂缝、沉降裂缝、干缩裂缝，文章将简单介绍这四种裂缝及其诱因，从精选施工材料、改善混凝土和易性、优化施工技术、做好混凝土浇筑作业等四个方面分层浅谈解决对策。

1 混凝土施工裂缝类型及其诱因

1.1 温度裂缝

在路桥与隧道工程混凝土结构施工中，温度裂缝较为常见，外部温度与混凝土结构内部温差过大、昼夜温差过大、天气过于寒冷或过于炎热，混凝土的表面会收缩，在内部张力的作用下，表面出现裂缝，称为温度裂缝。

从表象来看，温度裂缝呈蜘蛛网状，宽度存在差异，如果天气寒冷，裂缝宽度也会更大；如果天气炎热、气温较高，裂缝较窄，会呈现两端明显较细而中间较粗的样态。出现温度裂缝后，混凝土内部的钢筋会被锈蚀，如果不进行及时处理，会导致混凝土碳化。

1.2 塑性裂缝

滋生塑性裂缝的主要原因是混凝土完全凝固前表面水分流失过快，此时，混凝土结构表面与内部拉伸力并不均等，导致混凝土结构出现塑性裂缝。

如果天气过于炎热或处于大风天气，混凝土水灰比配置不当，都会滋生塑性裂缝。塑性裂缝不会互相交叉，中间较宽，两边较细，长短不一，最长达3 m，较短的裂缝在20～30 cm左右。

1.3 沉降裂缝

沉降裂缝又称为沉降收缩裂缝，路桥与隧道工程混凝土结构在施工过程中未完全压实土质、地基不稳、模板的刚度未达到标准要求或模板间的距离过大、支撑不稳，均会导致混凝土结构出现沉降裂缝。

1.4 干缩裂缝

干缩裂缝通常出现在混凝土结构施工结束两周后，此时外层混凝土已经全部干涸，内部并未完全定型，内外水分流失不均匀，外部水分损失过大，导致混凝土结构表层出现干缩裂缝，严重影响混凝土结构的抗渗性能，加剧钢筋的腐蚀问题。

2 优化混凝土施工技术

2.1 精选施工材料

优化路桥与隧道工程混凝土施工技术，确保混凝土结构的完整性与安全性，首先，应精选施工材料，从基础做好施工质量保障工作。目前，公路、桥梁与隧道工程的混凝土结构常用材料主要包括水泥材料、钢筋材料、粗骨料、细骨料、混凝土添加剂等。水泥材料由水泥和胶结材料组成，质量检测工作主要使用化学试验检测其凝结速度、胶结特性与安定特性。钢筋材料包括原材料和连接性钢筋，在质检工作中需要采用物理力学检测方法检测其张拉强度、抗弯曲能力、抗拉性能、伸缩率等是否符合标准要求。粗骨料由鹅卵石、碎石和毛石组成，须采用物理试验检测骨料的粒径、表观密度和含泥量。细骨料主要材质是细砂，在质检工作中须采用物理检测法检验其堆积密度、表观密度、含泥量和筛分。混凝土添加剂包括速凝剂、防冻剂和减水剂等，在质检工作中需要采用化学试验检测Cl-离子含量与坍落度。确保水利工程施工建设质量，须全面做好施工材料张拉强度的试验检测工作，制定科学可行的检测方法，提高施工材料控制技术，加强施工现场试验工作流程管理工作和施工材料质检力度，可确保水利混凝土施工质量。

2.2 改善混凝土和易性

混凝土和易性的基本定义是指水泥、砂石、原材料、沥青混合料、骨料等混凝土外加剂相互融合的质量。在融合过程中，须确保原材料的性质与混凝土整体性能在融合后，混凝土结构外形发生变化，应确保其整体性能不发生改变。

从微观层次来分析，混凝土和易性体现在三个方面：第一，流动性。混凝土结构的流动性表现在搅拌混凝土过程中产生的作用力，混凝土会在此作用下发生流动，通过流动填满模具。第二，黏聚性。混凝土黏聚性是在混凝土结构施工过程中各种材料间存在凝聚力，最终使混凝土结构可黏聚在一起。第三，保水性。保水性指在混凝土搅拌过程中，确保材料具有保水性，以免出现泌水问题。混凝土混合过程中时常会发生透水，如果材料具有良好的保水性，可减少缝隙，避免出现严重的渗水与裂缝问题。改善混凝土和易性，须全面分析影响混凝土和易性的重要因素。

以沥青公路工程建设为例，影响混凝土和易性的主要因素包括原材料、沥青混合料、水泥特性、骨料和混凝土外加剂。原材料除沥青外，还包括砂石集料。砂石可增强沥青的稳定性，支撑效果良好。在沥青公路路面施工作业中，须严格检测沥青与砂石等原材料的性能及原材料在水中的质量与物体密度，确保合格再投入使用。应借助磨光机处理砂石，确定摩擦系数与磨光值。在选用沥青混合料时，应严格检测其混合性能，根据具体施工环境选择适宜的混合材料。水泥特性是指水泥的品种、矿物质含量、配置过程中含水量对混凝土和易性的影响。骨料对混凝土和易性的影响来自骨料颗粒的形状、级配、内部含泥量和吸水率。如果骨料质量合格，将其拌入混凝土中可提高混凝土的流动性，保持良好的黏聚性与保水性，可降低坍落度的损失，增加混凝土结构强度，克服裂缝缺陷。混凝土外加剂主要包括高效减水剂、普通减水剂和泵送剂，外加剂可降低混凝土的泌水性，改善其流动性、黏聚性与耐久性，有效提高混凝土结构的强度，维护大体积混凝土的安全。

其次，在公路、桥梁与隧道等大型工程施工建设中，改善混凝土和易性，须做好集料配置工作。施工技术人员应采取科学的试验检测方法科学配置混凝土集料，应注意外在施工环境温度与湿度，根据天气和运输距离，科学控制水泥剂量。如果在晴天运输且运输距离较长，应将水泥剂量控制在0.5%～1%之间。

某高速公路工程施工建设在水泥剂量试验检测工作中采用了EDTA滴定方法和四分取样法，通过试验对水泥剂量各项指标进行了严格控制。施工技术人员采用了负压筛法将细度参数控制为≤10%。在混凝土集料拌和与运输环节，须兼顾水分散失问题，将混合集料含水率控制在1%～2%之间。应将混合集料存储于较为干燥的仓储内，以免受潮，如果施工区域正处于多雨季节，需要设置防雨排水设施。初步完成混合集料拌和作业后，应严格检测其质量，判断其压碎值是否符合水利工程建设标准要求，如果发现压碎值不达标，应及时分析原因，根据具体原因调整级配，对施工集料进行重新拌和，并予以质检，检验合格后再投入使用。

2.3 优化混凝土施工技艺

在部分路桥与隧道工程混凝土施工建设中，须做好孔道留设工作，在具体工作中应准确计算和控制孔道直径，确保预应力钢筋能穿入该孔道直径，以便后续施工的顺利开展。在孔道留设工作中，常会使用两种施工方法：抽芯法和预埋管法。其中，抽芯法分为钢管抽芯法、胶管抽芯法，前者常用于直线孔道留设作业，确保钢管材料的平整度、长度与表面光滑度。在浇筑混凝土或混凝土初凝期间，应结合时间进度匀速移动钢管，以免钢管和混凝土黏结。抽管时间应适宜，如果过早会导致混凝土坍塌，过晚会使钢管和混凝土黏为一体。在抽管过程中，应先抽出上方管，再抽出下方管，注意保持均匀的速度，抽完后应及时做好孔道清理工作。胶管具有良好的弹性，胶管抽芯法可应用于直线孔道、曲线孔道，应用时应向管内注入适量的压力，确保胶管强度。预埋管法是通过预埋良好的金属软管连接混凝土，优化孔道成型效果。

在设置工作井和接收井时，应使用挖掘机科学开挖基坑，工作井和接收井基坑体积通常为1.2 m3，应依次完成混凝土与底板的浇筑工作。待混凝土的强度满足标准要求后，需要在井口架设桁车，并借助钢管将其吊进工作井内，正确启动顶管设备，可依次做好顶进施工作业。

在开展管道内的土方作业时，应充分发挥顶管掘进机的作用，采取掘进式开挖技术，将多余的泥浆全部排到井外。

待泥水完全分离后，将所有的沉渣装进自卸汽车内并将其运输到规定的弃土区。对于混凝土基础面层上的导轨，须确保其定位的准确性、稳固性，在顶进过程中，应确保导轨在各种荷载的作用下不发生移位、变形和沉降问题。

2.4 做好混凝土浇筑作业

维护路桥与隧道工程混凝土结构的稳固性与安全性，应做好混凝土浇筑作业在采用置换浇筑技术的过程中。重新浇筑的混凝土结构抗压强度应在25.5 MPa以上，相较于原结构（没有开展置换浇筑结构），此时混凝土强度等级通常会低一个等级。板置换混凝土深度应在42 mm以上，不同浇筑作业工艺存在不同的梁柱标准要求，人工浇筑深度、喷射法作业深度分别在62、52 mm及以上。通过对现场不同混凝土强度等级的测量，根据相关要求确定置换长度。