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浅析常见混凝土质量问题及预防措施

上海宝山南方水泥有限公司  李春妹
摘要:本文对混凝土经常出现的一些质量问题进行了原因分析,并提出了预防措施,从而尽可能地避免在混凝土施工过程中类似现象的发生。
关键词:水泥  混凝土  质量  预防措施
1  前言
混凝土是指以水泥为胶凝材料,砂子和石子为骨料,经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化形成具有一定强度的“人造石材”。因此材料特性、混凝土设计、施工操作以及后期养护等方面出现任何问题,都将直接影响混凝土的质量。在众多质量问题中混凝土墙面起砂无强度、混凝土墙面裂缝以及水泥与外加剂的适应性等三种常见问题占有较大的比例。
2  三种常见的混凝土质量问题原因及预防措施
2.1  混凝土墙面起砂无强度
    混凝土墙面起砂主要是砂浆墙面起砂和混凝土墙面起砂两种,都会出现基本无强度的情况。
2.1.1  砂浆墙面起砂
砂浆墙面起砂的主要原因是由于管理不够完善,导致计量器具失常。
通常情况下,现场观察可以看到:建筑五墙面起砂,用手指就能抠落。抠落物体呈灰白色,含砂量较高。在现场抽取了正用于施工的砂浆后,通过肉眼即能分辨出细砂过多。在排除了砂浆配比未做调整的因素后,对使用的配料秤进行了校正,发现存在有误差。经过校准之后,上述现象不再发生。
2.1.2  混凝土表面起砂
    混凝土表面起砂产生原因主要与混凝土配合比的设计及砂石料的质量控制有关。
 通常在混凝土施工过程中,如果混凝土配合比不合适,水泥用量过少;泥水工为方便施工而加水量过多,砂多石子少;或砂子太细,含泥量多;施工时振捣过度造成离析分层、泌水;下雨有水渗入等因素,都能造成混凝土强度过低而产生出现表面起砂的情况。
2.1.3  预防措施:在现场操作时应主要以下方面:
2.1.3.1  施工过程要防止振捣过度造成混凝土严重的分层离析与泌水;在混凝土表面未硬化之前,要防止被雨水冲刷而造成表面水灰比过大或水泥浆流失。尤其是掺有粉煤灰或矿粉的混凝土要防止混凝土中水分在表层建立起强度之前散失,注意湿养护。通常在混凝土接近终凝时,要对混凝土进行二次抹面(第二次抹面不宜过早),使混凝土表层结构更加致密。
2.1.3.2  在混凝土表层撒一层干水泥粉后进行第二次压实抹光,使之吸收水分而减小表层水灰比,并且可使混凝土表层更致密,有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔。
2.1.3.3  认真遵守操作规程,严格把关,实行层层管理。
2.2   混凝土墙面裂缝
2.2.1  产生原因:
通常混凝土墙面产生裂缝的原因有:设计、材料、混凝土配合比以及施工现场养护等原因。
2.2.1.1  设计原因
⑴设计结构中断面突变,导致应力集中所产生的构件裂缝。
⑵设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。
⑶设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。 
⑷设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。
2.2.1.2  材料原因
⑴粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。
⑵混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。
⑶水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大,粉煤灰及矾土水泥收缩值较小,快硬水泥收缩大。
⑷水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大,越易开裂。
2.2.1.3  混凝土配合比原因
⑴设计中水泥等级或品种选用不当。
⑵配合比中水灰比(水胶比)过大。
⑶单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩越大。
⑷配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离析、泌水、保水性不良,增加收缩值。
⑸配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。
2.2.1.4  施工及现场养护原因
⑴现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。
⑵对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。
⑶大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。
⑷现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。
上述产生混凝土产生裂缝的原因大多表现在大体积混凝土。而在本市也多存在一些如建筑小型蓄水池、浇筑地面等小工程,其产生裂缝的原因虽较为简单,但反映出的问题却不容小觑。
通常出现的是一个沿顺筋表面开裂,裂纹为较长的直线,经了解在一星期脱模时发现模板部分沉陷导致该蓄水池东面墙面出现裂痕。
分析原因主要是由于模板支撑不稳固,混凝土浇注成型后因自重压力而造成的沉陷裂纹。  
2.2.2  预防措施
    ⑴在保证模板质量前提下,在施工前必须将模具清理干净。必要时要利用隔离剂的作用,将可能出现的混凝土给清理干净,以免模具在不受到控制的情况下产生变形现象,从而杜绝水泥在凝结过程中,模板的局部沉陷现象。
⑵延长潮湿养护期。混凝土在水中养护,不但不收缩,而且还会产生微膨胀,因此,延长潮湿养护期可以推迟收缩的开始,待水泥混凝土产生一定强度后再停止潮湿养护,就可以有效抵御干缩应力,防止出现裂纹。
⑶拆模时避免受到压力或剧烈振动,一旦受到碰撞或振动,就会使初步形成的结构被破坏产生裂痕,使混凝土强度降低。
⑷施工操作的规范性、施工材料质量的保证以及施工人员的技术水平等都是工程质量的重要保证因素。
2.3   水泥与混凝土外加剂的适应性
2.3.1  主要原因:外加剂品种、质量变化造成水泥与外加剂的相容性差。通常现场表现为混凝土塌落度损失严重,未及送到工地混凝土已硬化,根本无法施工。在排除了水泥温度、凝结时间等影响因素后,通过调整外加剂,就能改善其相容性,从而解决混凝土塌落度损失严重的问题。
2.3.2  水泥物理性能和化学性能对外加剂相容性的影响
⑴据相关研究表明:水泥中的混合材料对水泥与外加剂相容性都是有影响的。其中混合材料为矿渣的水泥,与外加剂相容性好于掺火山灰质混合材料及煤矸石的水泥。
⑵在一定的范围内,水泥中SO3含量要控制在一定的范围,过高过低都会影响到相容性, 为此通过以下试验,验证SO3含量对相容性的影响。
序号
石膏掺入量
(%)
SO3
(%)
初凝
(min)
终凝
(min)
水泥净浆流动度
(mm)
外加剂
1
2
1.70
160
220
222
脂肪族1.5%
2
3
1.93
155
215
239
3
4
2.36
173
240
235
4
4.5
2.50
168
225
233
从上表可以看出:SO3含量在1.70%时水泥的流动度最小,随着SO3含量增加,水泥流动度结果有提高;在SO3含量为1.93%时,流动度达到本次试验结果的最大值;随后SO3含量增加,其净浆流动度又有所减小,但变动的幅度很小。
⑶水泥细度的影响。水泥颗粒对减水剂分子有比较强的吸附力,在减水剂掺量相同的情况下,比表面积大的塑化效果要好些。
序号
比表面积
(m2/kg)
45μm筛余细度
(%)
水泥净浆流动度
(mm)
外加剂
1
363
8.0
259
萘系1.8%
2
381
6.7
208
3
416
9.9
189
4
445
7.1
155
水泥的比表面积,与流动度的相关性非常好。
     ⑷水泥的存放、水泥生产季节对水泥与外加剂相容性亦产生影响。水泥在生产12天内对外加剂吸附量较大,这是由于水泥干燥度高,早期水化快,水化时发热量大,,所以需水量大,因而对外加剂的吸附量也大,必然会产生对混凝土的需水量大,坍落度损失快凝结时间短等许多怪现象。这完全是因为水泥存放时间的不同导致混凝土的技术指标出现较大差异。
   2.3.3  外加剂与水泥相容性问题日益突出,纵观水泥物理、化学性能对混凝土外加剂相容性的影响,且不同外加剂之间也存在着相容性问题。所以,在使用外加剂时,一定要了解所用外加剂的成分,对不同品种外加剂,复掺时应现场试验以检验其相容性,防止出现工程事故。
总之,作为混凝土最重要的材料组成的水泥,对混凝土的质量起着至关重要的作用。混凝土经常出现的起砂、裂缝以及外加剂相容性的等质量问题,通过了解其产生的根本原因,采取相应的应对预防措施,可以从根本上解决类似现象的发生,从而尽可能地避免在混凝土施工过程中类似现象的发在,对混凝土生产过程、质量以及施工的工艺等严格按规章程序和操作规程执行,认真坚持质量标准,严格检查层层把关,达到提高混凝土质量目的。
 
 
参考文选
1、              王浩《混凝土外加剂与水泥的相容性》
2、              祁会军、李文宇《水泥性能对混凝土的影响》
 
作者简介: 李春妹(1967-),女,汉族,上海市人,专科毕业;上海宝山南方水泥有限公司化验室副主任;电话:13681817230;