混凝土質(zhì)量通病防治實施方案

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混凝土質(zhì)量通病防治實施方案
 京杭運河微山一線船閘位于山東省濟寧市南四湖區(qū)湖西航道、湖東航道交匯處上游，湖西、湖東航道規(guī)劃等級均為二級航道，設(shè)計最大船舶等級為2000噸級，本船閘級別為Ⅱ級。船閘規(guī)模為23*234*5（m）（口門寬*閘室長*門檻水深）， 上、下游主導(dǎo)航墻各長128.6m，上、下游靠船段各長340m，上、下游停泊錨地靠泊長度為1000m。公路橋：主橋跨徑組成為（23+37+23）m預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁，引橋跨徑組成為（7*20）m+（19+3*20）m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。
 在船閘大體積混凝土中，混凝土裂縫現(xiàn)象較為普遍，其中主要是施工中的溫度干縮裂縫，因此在施工中進行溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度干縮裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的影響。
1.船閘大體積混凝土裂縫的原因：
 混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。
2. 溫度應(yīng)力的分析
根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段：
（1）早期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
（2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個時期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。
（3）晚期：混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。
根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：
（1）自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。
（2）約束應(yīng)力：結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。
 這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要想根據(jù)已知的溫度準確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下，需要依靠模型試驗或數(shù)值計算。混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松馳，計算溫度應(yīng)力時，必須考慮徐變的影響，具體計算這里就不再細述。
3．溫度的控制和防止裂縫的措施
 為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。
控制溫度的措施如下：
（1）采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；
（2）拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；
（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；
（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；
（5）規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；
（6）施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；
改善約束條件的措施是：
（1）合理地分縫分塊；
（2）避免基礎(chǔ)過大起伏；
（3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；
 此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
 在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。
 為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。
（1）混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。
（2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水劑可使混凝土用水量減少25％。
（3）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15％的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。
（4）減水劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少收縮變形。
（5）提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。
（6）混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水劑可有效的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
（7）摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少收縮。
（8）摻減水劑后混凝土緩凝時間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。
（9）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。
 許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應(yīng)多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經(jīng)濟。
4 .混凝土的早期養(yǎng)護
 實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。
因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應(yīng)力觀點出發(fā)，保溫應(yīng)達到下述要求：
1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。
2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。
 混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。
 適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵時期，在施工中應(yīng)切實重視起來。
 橋梁工程現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)裂縫是砼工程質(zhì)量的通病，也是質(zhì)量控制難點之一，減少或控制非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生，避免結(jié)構(gòu)性裂縫是砼工程裂縫控制的主要目標。
1.橋梁工程現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析：
1）設(shè)計原因：對可能出現(xiàn)開裂的結(jié)構(gòu)部位，設(shè)計單位未采取必要的處理措施。
2）材料的質(zhì)量原因：原材料質(zhì)量不合格，特別是水泥安定性不合格，不僅導(dǎo)致混凝土開裂，甚至影響結(jié)構(gòu)安全。
3）施工工藝原因：混凝土中水分蒸發(fā)導(dǎo)致混凝土收縮，而施工后未對混凝土及時養(yǎng)護；混凝土的攪拌、運輸、澆注、振搗各道工序中缺陷和疏漏；模板支設(shè)不當(dāng)，漏漿，支撐剛度不足，支撐地基下沉，過早拆模；鋼筋表面污染，保護層過小、過大，澆灌中鋼筋移位；在極端惡劣的天氣下施工等因素均會導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土梁板裂縫產(chǎn)生。
4）混凝土的溫度變形：混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，就會產(chǎn)生溫度變形引起附加應(yīng)力，當(dāng)其超過混凝土抗拉應(yīng)力時，即產(chǎn)生裂縫。
5）混凝土的收縮和徐變：混凝土在空氣中硬結(jié)，體積會縮小，易產(chǎn)生干縮裂縫。
6）荷載作用：混凝土早期受震、拆模方法不當(dāng)、拆模過早、施工超載等原因造成裂縫。
2．預(yù)防措施：
(1)加強混凝土早期養(yǎng)護，澆灌完的混凝土要及時養(yǎng)護，防止干縮，冬季施工期間要及時覆蓋養(yǎng)護，防止冷縮裂縫產(chǎn)生。
(2)大體積現(xiàn)澆混凝土施工應(yīng)合理設(shè)計澆筑方案，避免出現(xiàn)施工縫。(3)加強施工管理，混凝土施工時應(yīng)結(jié)合實際條件，采取有效措施，確?；炷恋呐浜媳?、坍落度等符合規(guī)定的要求并嚴格控制外加劑的使用，同時應(yīng)避免混凝土早期受到?jīng)_擊。
3．處理方法：
當(dāng)裂縫較細，數(shù)量不多時，可將裂縫用水沖洗后，用水泥漿抹補；如裂縫開裂較大較深時，應(yīng)沿裂縫鑿去薄弱部分，并用水沖洗干凈，用1:2.5水泥砂漿抹補。此外，加壓灌入不同稠度的改性環(huán)氧樹脂溶液補縫，效果也較好。
 現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量通病受多種因素影響，產(chǎn)生質(zhì)量通病的原因存在于設(shè)計、施工的全過程，因而在監(jiān)理過程中應(yīng)采取全面的監(jiān)理控制措施：
（一）組織控制措施
1、對現(xiàn)場監(jiān)理機構(gòu)的組織管理
 落實監(jiān)理目標控制的組織機構(gòu)和人員，明確各級目標控制人員任務(wù)和職能分工、權(quán)利和責(zé)任，不斷完善目標控制的工作流程，并對進場材料設(shè)備、施工工藝、方法、施工環(huán)境、施工圖紙等關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制，從組織管理上予以保證。
2、對施工單位的組織管理
 在工程開工前，監(jiān)理工程師要審查施工單位的施工現(xiàn)場質(zhì)量管理，是否有施工技術(shù)標準，是否有健全的質(zhì)量管理體系、施工質(zhì)量檢驗制度和綜合施工質(zhì)量水平評定考核制度，仔細審查施工組織設(shè)計及施工方案等，當(dāng)各項指標均滿足要求時，方可簽署開工報告。在現(xiàn)澆混凝土梁板施工前，監(jiān)理方應(yīng)組織召開由施工單位技術(shù)負責(zé)人、質(zhì)檢員及各有關(guān)施工隊負責(zé)人參加的會議，加強質(zhì)量意識，將質(zhì)量控制目標落實到位，明確各施工工序必須執(zhí)行“三檢”制，且有公司質(zhì)檢部門專職質(zhì)檢員簽字驗收，然后經(jīng)監(jiān)理人員驗收、簽字認定，方可進入下道工序施工。
（二）技術(shù)控制措施    監(jiān)理的技術(shù)控制措施對解決建設(shè)工程實施過程中的技術(shù)問題是不可缺少的。以下是現(xiàn)澆梁板裂縫控制技術(shù)措施的幾個控制要點：      
1、做好圖紙會審和技術(shù)交底工作，對可能出現(xiàn)開裂的部位，建議設(shè)計單位采取必要的處理措施，以確保其不成為開裂的主要原因。如超長結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)變形集中處、受溫度影響很大的部位等建議采取設(shè)置后澆帶、摻外加劑、調(diào)整配筋等方法。
2、審核施工方案的合理性，對不合理的施工方案實施否決權(quán)。如對未考慮模板的數(shù)量是否滿足混凝土養(yǎng)生期的施工方案予以否決。
3、審核施工進度計劃，正確處理好質(zhì)量和工期關(guān)系，在保證質(zhì)量的前提下制定合理工期，避免因盲目追求工期目標而造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量隱患。
4、加強原材料的質(zhì)量控制，建立原材料進場登記、檢驗制度，未經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗合格的材料不允許使用于工程中。
5、對混凝土澆搗施工過程實行全過程旁站監(jiān)理，督促施工人員嚴格按施工操作規(guī)范、施工方案進行施工，及時發(fā)現(xiàn)并糾正混凝土施工操作中過振和漏振等現(xiàn)象，嚴格控制混凝土的配合比、水灰比和水泥用量，檢查砂、石子的級配，減小孔隙率和砂率，以減少混凝土收縮量，提高混凝土拉裂強度；加強混凝土坍落度的檢查，要求施工方必須在規(guī)定的坍落度條件下施工，嚴禁為施工方便，在混凝土澆搗現(xiàn)場任意加水，以防止混凝土離析過大影響強度；嚴禁在惡劣的氣候下進行混凝土澆搗施工。
6、嚴格把好隱蔽工程檢查驗收關(guān)，對混凝土承重模板及支架的設(shè)計合理性、剛度、強度和穩(wěn)定性進行檢查，以防止當(dāng)混凝土強度尚未達到一定值時，由于模板支架變形過大，使混凝土超值撓曲引起裂縫；檢查鋼筋的品種、規(guī)格、數(shù)量是否符合圖紙及規(guī)范要求，同時檢查鋼筋定位、保護層厚度、鋼筋間距是否符合要求，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患及時向施工單位提出整改，直至合格為止；在混凝土澆搗時督促施工隊設(shè)專人看護鋼筋，及時糾正以防變形。
7、混凝土澆搗完畢，表面刮抹應(yīng)限制到最小程度，當(dāng)施工產(chǎn)生泌水現(xiàn)象時，不宜在混凝土表面撒干水泥刮抹，最好在混凝土終凝前用木蟹進行兩次壓抹處理，以提高混凝土表面的抗裂能力?；炷翝矒v完畢，要對表面進行覆蓋或澆水養(yǎng)護，時間為7-14天，防止強風(fēng)及烈日曝曬。在混凝土強度達到1.2N/mm2前，嚴禁踩踏、安裝模板或支架及堆放荷載。
8、嚴格控制混凝土模板或支架拆除時間。根據(jù)工期需要督促施工方配備足夠數(shù)量的模板或支架，保證按規(guī)范要求進行拆模，杜絕過早拆模，引起結(jié)構(gòu)裂縫。
9、加強沉降觀測，認真作好監(jiān)理的日常巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時上報處理，并跟蹤檢查，確保處理效果的可靠性。
（三）經(jīng)濟控制措施
 經(jīng)濟措施是通過審核工程量及相應(yīng)的付款和結(jié)算報告作為控制工程質(zhì)量的手段之一。督促施工方建立質(zhì)量獎罰制度，使質(zhì)量管理實現(xiàn)全員參與。
（四）合同控制措施
 監(jiān)理合同控制措施對目標控制具有全局性的影響，監(jiān)理的組織控制措施、技術(shù)控制措施、經(jīng)濟控制措施均要以合同為依據(jù)。督促施工單位根據(jù)施工合同規(guī)定的質(zhì)量目標，制定必要的目標過程管理制度、目標質(zhì)量驗收標準和表式以規(guī)范工程的管理，將預(yù)防現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量通病的目標分解為若干個控制事件，將責(zé)任落實到每個工序、每個工序的參與人員，根據(jù)控制目標質(zhì)量驗收標準進行驗收檢查，根據(jù)檢查結(jié)果進行獎懲。