关于提高混凝土施工质量的思考

关于提高混凝土施工质量的思考

提要：在土建工程中,混凝土施工占有很大的比例。在施工中掌握影响混凝土质量的主要因素,切实控制施工质量,进而促进我国混凝土施工技术等方面的发展。随着我国基础建设的迅速发展,混凝土在现代工程建设中已经占据了非常重要的地位。混凝土质量的好坏,对结构物的安全和结构物的造价有很大影响,因此在施工中必须对混凝土的施工质量有足够的重视。

关键词:混凝土;耐久性;碱集料

在我国基础设施和工业与民用建筑中,混凝土已成为应用面最广、应用量最大的建筑材料,随着我国建筑事业的发展,今后混凝土的用量还会不断增加。当前我国相当多的混凝土工程存在质量问题,全国恶性工程事故不断,而尚未暴露出来的质量隐患则更是令人担忧。广大工程技术人员越来越认识到:工程质量必须“标”、“本”兼治。根据实践,现提出几点个人意见供同志们参考。

1、选用水泥必须考虑混凝土结构的耐久性

由于混凝土建构筑物要求有足够长的使用寿命,因此硅的耐久性逐渐引起人们的重视。世界上许多国家已经把耐久性作为衡量混凝土质量的首要指标,他们或者编制关于结构耐久性的设计、施工专项规范或者推出一些指导性文献、手册等。

水泥品质直接影响混凝土的耐久性能。用立窑烧制熟料,由于窑内通风条件差,热力强度不如回转窑,且窑内热工制度不稳定,物料受热不均匀,难免出现熟料轻烧、欠烧等现象,故熟料质量波动较大。目前我国能够生产#525优质水泥的机立窑厂家并不多,而能生产质量稳定性上能与回转窑水泥相近的厂家则更少。因此,质量不稳定的立窑水泥将在实际工程中影响混凝土的耐久性能。

在实际工程中对混凝土的耐久性必须进行“事前”控制。等到建筑物在使用阶段出了问题再去弥补,将造成不可估量的损失。但遗憾的是:我国现行(混凝土结构设计规范)(GBJ1o一89)仅在构造措施和对正常使用极限状态下的验算方面考虑了结构的耐久性要求,并未引人结构耐久性设计的概念,我国硅工程从设计到施工均未有效地进行结构耐久性的“事前”控制,而工程验收又未对此做出专门规定(一般仅做外观评价、回弹法检测砖强度等)。所以,如何评价一个新建工程的结构耐久性,只有让时间来做出回答了。我国已建成工程的返修率高居不下,被评为“优质工程”的项目在使用阶段混凝土开裂,甚至发生重大事故的事例层出不穷,除了管理体制上诸多弊端外,水泥本身的质量问题以及对水泥品种选用不当恐怕也是主要原因之一。

在目前条件下,为保证混凝土结构的耐久性能,提出以下几点建议供参考:

(1)混凝土结构设计及施工在选用水泥方面应有明确规定。据悉,建设部已把“混凝土结构的耐久性研究及耐久性设计”列为国家重点科技攻关项目,并由清华大学、中国建筑科学研究院等单位共同承担此项任务。参加这一项目的有关人员已拿出“混凝土结构耐久性设计及施工建议”的初稿供讨论,估计不久的将来会有相应的规范出台。在制定这类规范时建议专门增加有关水泥选用的章节,明确规定:某类工程或某结构部位等“须”、“应”、“宜”选用某种类(或标号)水泥。

(2)要尽快健全、完善我国的水泥准用制度。建议建设部会同国家建材局出台一些法规,规定水泥出厂必须附有“准用证”。该证应明确交代哪些水泥“可”、“不可”用于某类工程或某结构部位等。在水泥包装袋上也应标明:出厂日期、使用期限、存放条件、使用要求、应用范围及其它注意事项等,以利建设监理现场检查。

(3)科研单位要加快各类水泥对硅耐久性影响的科学研究。法规出台,科研先行。科研不能仅停留在实验室里,要在各类实际工程中跟踪调查(因为每个工程的外部环境、施工条件及使用条件均有差异),收集资料,为制定(或修订)有关规范提供科学依据。

2、重视碱集料反应的研究并制定相应对策

近年来,我国硅工程中由碱集料反应(AAR)产生的破坏事件逐渐引起人们注意。碱集料反应严重损害混凝土结构的耐久性能。对预应力硅结构来说,一旦出现AAR,将引起硅的开裂,直接危及结构安全(处于露天或室内高湿环境中的预应力混凝土构件在设计中是不允许出现裂缝的),必须及时进行加固处理。矽构件在使用阶段出现问题将付出极高的代价(对混凝土结构进行加固处理的费用往往比原构件的造价还高),有时甚至是惨痛的代价。早在50年代,AAR对混凝土工程的不良影响就引起国外工程界的高度重视。有的国家(如美国)要求所有进口水泥的碱含量(Na-0当量,下同)必须低于0.696,其理由就是AAR破坏具有潜伏性、突发性,而一旦出现问题又难于补救。与发达国家相比,我国AAR的研究较晚,对由AAR引起的混凝土破坏重视不够。这主要是因为一般国内制做混凝土所用集料的碱活性较小,加之AAR破坏又不易鉴别,使人们忽视了这一问题。在实际工程中一发现硅裂缝,技术人员首先从外部环境(如温度应力,不均沉降,超载等)或设计、施工上找原因,很少想到AAR(相当多的质检、监理人员缺乏有关AAR的知识)。因此,很多由AAR引起的混凝土破坏误认为其它原因造成的破坏

我国混凝土工程中的碱集料反应不容乐观。我国生产的水泥大多为高碱水泥,特别是北方地区生产的水泥,其碱含量多在0.8%一1.0%以上。但施工单位并不排斥(有时甚至欢迎),因为高碱纯硅酸盐水泥配制的硅快硬、早强,有利于提高施工速度。施工单位有时为抢工期或便于冬季施工,常在配制混凝土时掺人Na2S04早强剂及NaNq防冻剂等,前者掺量可达3%,后者掺量可达5%(均以水泥重量计),此时如果采用的是高碱水泥,则混凝土中的含碱总量将高达15 kg/m3一20掩/m3,远远超3吨/衬——5kg/m3安全碱含量的限值。在这种状况下,我国混凝土工程中出现大量AAR破坏是必然的,应引起高度重视,否则将贻害无穷。为此笔者提出以下几点建议。

(1)加大关于AAR的科研力度,编制(或修订)相应规范。科研、设计部门应在实际工程中进行广泛的调查研究,针对混凝土中不同的集料和外加剂,不同品质的水泥,不同的环境(温度、湿度),以及不同的施工条件等做大量实验,为编制(或修订)有关规范提供科学依据。

(2)增加低碱水泥的市场供应,确保混凝土工程质量。国家应从产业政策方面鼓励低碱水泥的生产。同时,通过“准用证”制度来限制高碱水泥的使用范围。例如:严格规定水利工程、预应力构件以及重要工程的结构关键部位等,所用水泥的碱含量不得超过某一限值。

(3)重视关于碱集料反应的知识普及和预防措施的宣传工作。为使广大工程技术人员深刻认识碱集料反应对混凝土工程的危害,应加大宣传教育的力度,出版一些普及AAR知识的教材和预防AAR破坏的技术措施(手册)等。

3、水泥生产要适应高性能破的发展趋势

高性能混凝土在工程界是极受欢迎的,它是未来硅技术的发展方向。高性能混凝土本身不是本文论题,笔者仅就它对水泥的基本要求提出几点不成熟的个人看法。

(1)HPC所采用的水泥标号一般不应低于#525,并且必须是质量稳定的优质水泥,使其在较高的可靠度保证下实现高强度。

(2)HPC所用水泥必须保证其高耐久性的要求,因此对水泥熟料中任何不利于混凝土耐久性的化学物质(如碱含量等)应该严加控制。

(3)HPC所用水泥应保证混凝土有很好的工作性质。如高流动性、力学性能稳定、低水化热温升、体积稳定、早强并有一定韧性(满足抗震要求)等特点。高性能混凝土的问世及推广应用对我国水泥行业提出了更高要求。因此,有关部门应及早采取措施,从“可持续发展”的角度调整产业结构,加快科研步伐,以适应21世纪国家建设事业发展的需要。