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【摘 要】 混凝土是当今世界用量最大的建筑材料,它省时省力,广泛应用于公路、桥梁、房屋、大坝、机场等工程中。混凝土的强度是混凝土硬化后的最重要的力学性能,混凝土的特点是抗压强度高,抗拉、抗剪强度低,一般所说的混凝土的强度是指混凝土的抗压强度,是混凝土等级划分的依据,是指以边长为150mm的立方体为标准试件,在标准养护条件下养护28天,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。保证混凝土强度达到设计强度等级是施工控制、检测、验收的重要内容,因此保证混凝土的强度在施工过程中尤为重要。
【关键词】 影响因素;强度;措施
1、影响混凝土强度的因素
对混凝土而言,集料与水泥石的界面是混凝土的的薄弱环节,在外力的作用下,混凝土往往沿着界面破坏。一般而言,影响混凝土强度的因素有:
1.1、水灰比对混凝土强度的影响
水泥是水硬性胶凝材料,必须在有水拌合下方能进行水化反应,形成具有强度的水泥石。水化反应是一个相当复杂物理化学反应过程,水泥水化时所需的结合水一般只占水泥重量的23%左右,但拌制混凝土拌合物时,为了获得必要的流动性,便于施工,常需用较多的水,亦即较大的水灰比,常用的塑性混凝土水灰比常在0.4~0.8之间,即拌合水占水泥重量的40~70%,这多余的水分不仅使水泥浆变稀,胶结力减弱,而且在混凝土硬化后就残留在混凝土中形成水泡,或水分蒸发后形成孔隙(一般不少于5~8%),孔隙不但减小了混凝土的实际受力断面,而且是混凝土内部结构中的薄弱部分,在承受应力时,会产生应力集中,混凝土孔隙率越大,强度越低。从当前我市混凝土施工搅拌工艺档次上看,绝大多数施工单位未能控制拌合用水的计量,绝大多数施工单位未能严格控制其它基本料计量,因而在水泥用量一定的情况下,水灰比总是波动很大。水灰比大者,水泥水化后残留水分越多,孔隙率越大,强度越低,反之则高。所以,水灰比大小是直接影响混凝土强度的主要因素。
另外,水灰比也与混凝土强度成正比,水灰比大,混凝土强度高;水灰比小,混凝土强度低,因此,当水灰比不变时,企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的,此时只能增大混凝土和易性,增大混凝土的收缩和变形。因此要解决水泥对混凝土强度的影响,对于施工单位来讲,在当前条件下唯一采取的措施只有两条:①严格按照有关技术规定加强水泥储存保管工作;②到场后必须复测,经常或定期进行强度复检试验,以掌握确切等级和水泥实际强度(通称实际活性),合理使用。
1.2、密实度对混凝土强度的影响
混凝土密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。它的相对面即是孔隙体积。混凝土中孔隙的形成,除拌合水被水泥结合水化后的余留部份成为气孔外,还有混凝土在搅拌过程中带入空气形成气孔及因引气型外加剂而产生的气孔等等。这些起泡被排出的程度,关键在于混凝土振捣工艺这一环节。混凝土内部起泡排出越多则密实度愈大,从而混凝土抵抗荷载的实际有效断面就越大,强度就越高,反之则低。
1.3、料质量对混凝土强度的影响
混凝土强度是指水泥与骨料接合后的承受荷载的大小,除水泥石强度外,骨料强度(尤其是粗骨料)高低直接影响混凝土强度的高低。骨料的强度含义是指两个方面:①骨料岩石自身的强度;②骨料集合时的骨架强度。骨架的强度关系到级配的好坏,即是组成骨料的大小颗粒比要适当,使其获得最小的空隙率,空隙率小的骨料级配就好。例如5~40mm连续粒级的卵石一般地说就比20~40mm单粒级卵石的级配要好,并不是被人误解的砂、石颗粒愈均匀级配愈好,恰恰是它的反面。总之混凝土用骨料级配的原则是总表面积和空隙率都要小。即就要采用级配较好的骨料,级配好的骨料不仅所需水泥浆少,而且还可以提高混凝土的密实度。
再如骨料中的含泥量指标,往往被人忽视,它对混凝土强度及性能影响极大。因为混凝土的破坏往往是骨料与胶结材料间的界面破坏,含泥量过多不但是会影响胶结材料自身的强度,更重要的是减弱界面的胶结,使混凝土界面裂缝贯通,降低混凝土强度。
1.4、商品砼运距
根据有关规定,预拌砼的生产场地到使用地单程路途不得大于10公里,而目前运距远远超过且路上车多,红灯多,车身大,在路上行驶有特殊的规定,所以有时砼到达施工场地2小时以上,再加上泵车等原因砼入模时间超过3小时。
商品砼运距长及迟到场等原因,入模后施工人员再进行作业,有时砼初凝期已过,所以砼的初凝期不得扰动,特别是平屋面浇筑。砼来时慢过后由于泵送快导致一个屋面二种砼效果,先期抹光的砼渗漏水,而后期砼供应快来不及精工细作的补漏水,原因是后来的砼初凝期未扰动。
1.5、砼坍落度控制
商品砼由于坍落度多层建筑一般为12±3cm,高层15±3cmcm不等,最高不要超过20cm,如坍落度超过20cm有可能造成砼用水量超标。当砼入模后,由于坍落度较大,所以施工人员振捣方便,密实的含义模糊,抹面的砼平板振动器无法使用,导致砼密实度大打折扣形成局部裂缝。
2、加强砼强度的措施
商品混凝土的强度由于代表性强、测试方便,是混凝土施工、检测和验收的关键指标,保证混凝土的强度对保证混凝土工程质量具有重要的意义。保证混凝土强度可采取以下措施:
2.1、施工工艺控制对混凝土强度的影响
混凝土施工工艺主要程序为搅拌、运输及浇灌振捣。在谈论混凝土质量时我们常说:“要得混凝土质量好,严格控制工艺少不了;前台操作(振捣)不可轻视,后台(搅拌)则是确定‘命运’(质量好坏)的关键”。搅拌工艺是实现混凝土配合比设计的先导,各项材料的计量准确与否取决于它;混凝土拌合物的均匀性好坏取决于它;水泥在加水后形成凝聚集团的以及得到有效、充分活化也取决于它。所以在发达国家在这一工艺中采取投资巨大、设备先进、自动化控制高的搅拌工艺,其理由就是在于上述原因所决定。从某种意义上来说采用商品混凝土是实现搅拌半自动化甚至是全自动化最有效的方法。 对于现场搅拌混凝土的单位应合理地选择搅拌机如干硬性混凝土就应选择强制式搅拌机。根据实验得知:在同条件下,人工搅拌与自落式搅拌机比其强度损失15%,采用强制式搅拌机又比自落式搅拌机的强度高。还有就是要制定现场搅拌制度,包括搅拌机地转速、搅拌时间装料容积及投料顺序都要写成制度。再有就是必须要经过培训的执证人员方可操作。
2.2、采用质量合格且稳定的原材料,并加强检测
从前面的分析中可以看出,选择质量满足要求且稳定的混凝土原材料是保证强度的基本措施。具体来说,要选择强度满足要求的粗细集料,施工过程中注意控制粗集料压碎值、级配、含泥量、针片状含量等指标,控制细集料级配、含泥量、压碎值,特别要注意测试集料的含水率,及时调整配合比,避免提高混凝土的水灰比,从而降低混凝土强度。选择质量满足要求且稳定的水泥,水泥的强度不能有过大的波动,施工过程控制注意检测水泥的强度、细度、凝结时间等指标。随着外加剂和掺合料技术的发展,外加剂对混凝土的性能影响越来越大,外加剂和掺合料已经成为混凝土的必备组成,而实际工程中,外加剂和掺合料性能出现波动常常是影响混凝土强度出现波动的重要因素,选择外加剂和掺合料时应选择大厂质量稳定的产品,并加强关键技术指标的检测,避免其质量波动给混凝土强度带来影响。
2.3、采用准确的计量系统
混凝土是由多个组分拌合均匀而成,各组分的准确计量非常重要,其中最重要的是外加剂的计量、水的计量、水泥的计量,计量系统准确才能保证水灰比等重要参数的准确性,保证混凝土配合比参数的准确实现。
2.4、模板验收要求
混凝土模板支撑系统要做到构造合理、重点加强,特别是扫地杆不能缺少。模板拼缝应严密,做到不漏水、漏浆。对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板应按设计要求起拱;当设计无具体要求时,起拱高度为跨度的1/1000~3/1000。为保证楼板厚度应严格控制模板和混凝土顶标高。浇筑砼前,必须将基层浇水湿润,避免吸收混凝土中的水份。
2.5、钢筋验收要求
必须保证钢筋保护层厚度,避免出现因保护层厚度不够导致砼沿钢筋方向裂缝,现浇板面钢筋必须满扎避免钢筋鼓起。
2.6、充分拌合均匀
有了优质稳定的原材料和准确的计量系统,严格按照规定投料方式,搅拌均匀的程度执行。混凝土的强度主要取决于各种组分在混凝土内部均匀分散、水泥的充分水化,好的混凝土需要拌合均匀,这样有利于使水泥的充分水化,降低混凝土的孔隙率提高密实度,从而保证混凝土的强度。
2.7、砼振捣
要做到振捣密实,应按顺序、按间距、按时间。首先,先浇什么部位后浇什么部位应由专人指挥,做到心中有数;振动棒间距太近或太远会造成过振或漏振,一般间距50~80cm一档做好插棒记号。过振会在砼中间形成空洞但外面砼浆包裹外表看不出来。插下去后慢慢拔上来时间约90秒应做到快插慢拔,排空气必须要把气泡带出来。泵送砼下落的自由倾落高度不得超过2m,浇筑高度高砼容易产生离析。
2.8、砼的养护的基本要求
砼浇捣后,之所以逐渐凝结硬化,主要是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件,因此为了保证砼有适宜的硬化条件,使其强度不断增长,必须对砼进行养护。砼的养护目的,一是创造各种条件使水泥充分水化,加速砼硬化;二是防止砼成型后在暴晒、风吹、寒冷的条件下出现的不正常收缩、裂缝等破损现象。务必保证砼浇筑完成前七天的温度和湿度,因前七天是砼强度生长的最快阶段,约七天以后砼的水化就开始慢慢减缓,收缩相对比较小,就砼养护来说前七天养护对防止砼裂缝起了决定性作用。
2.9、砼的运输过程控制
商品砼运输过程应保证砼拌合物的均匀性,使其不分层,不离析,不漏浆,并保证浇筑成型时应具有的工作度。如离析必须在浇筑前进行二次搅拌。具体时间在《砼结构施工及验收规范》中明确规定。同时运输距离、气候原因影响砼质量时采取掺加剂方法保证砼质量。
2.10、严格控制拆模和上人作业时间
砼浇筑后,强度未达1.2N/mm2(人踩上去有脚印),不得在其上踩踏或安装模板及支架。承重模板的拆除必须按规范要求执行,以同条件养护的试块抗压强度为依据并同时要充分考虑施工荷载。
3、结语
强度是混凝土最常用也最重要的性能评价指标,保证混凝土强度达到设计要求是施工控制、检测、验收的重要内容。本文在分析混凝土强度的影响因素的基础上,提出了“采用质量合格且稳定的原材料,并加强检测,采用准确的计量系统,充分拌合均匀,振捣密实,加强养护,考虑施工荷载”来保证混凝土强度的措施。
参考文献:
[1]杨国明.如何保证砼达到设计强度等级[J].科技资讯,2010,10:96.
[2]张翠红,徐爱家.如何保证混凝土强度质量[J].黑龙江科技信息,2009,09:276.
[3]王世先.浅谈如何保证混凝土施工质量[J].农业科技与信息,2010,20:44-45.
[4]李沛.钢筋锈蚀对混凝土梁构件力学行为影响的研究[D].中南大学,2012.
【关键词】 影响因素;强度;措施
1、影响混凝土强度的因素
对混凝土而言,集料与水泥石的界面是混凝土的的薄弱环节,在外力的作用下,混凝土往往沿着界面破坏。一般而言,影响混凝土强度的因素有:
1.1、水灰比对混凝土强度的影响
水泥是水硬性胶凝材料,必须在有水拌合下方能进行水化反应,形成具有强度的水泥石。水化反应是一个相当复杂物理化学反应过程,水泥水化时所需的结合水一般只占水泥重量的23%左右,但拌制混凝土拌合物时,为了获得必要的流动性,便于施工,常需用较多的水,亦即较大的水灰比,常用的塑性混凝土水灰比常在0.4~0.8之间,即拌合水占水泥重量的40~70%,这多余的水分不仅使水泥浆变稀,胶结力减弱,而且在混凝土硬化后就残留在混凝土中形成水泡,或水分蒸发后形成孔隙(一般不少于5~8%),孔隙不但减小了混凝土的实际受力断面,而且是混凝土内部结构中的薄弱部分,在承受应力时,会产生应力集中,混凝土孔隙率越大,强度越低。从当前我市混凝土施工搅拌工艺档次上看,绝大多数施工单位未能控制拌合用水的计量,绝大多数施工单位未能严格控制其它基本料计量,因而在水泥用量一定的情况下,水灰比总是波动很大。水灰比大者,水泥水化后残留水分越多,孔隙率越大,强度越低,反之则高。所以,水灰比大小是直接影响混凝土强度的主要因素。
另外,水灰比也与混凝土强度成正比,水灰比大,混凝土强度高;水灰比小,混凝土强度低,因此,当水灰比不变时,企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的,此时只能增大混凝土和易性,增大混凝土的收缩和变形。因此要解决水泥对混凝土强度的影响,对于施工单位来讲,在当前条件下唯一采取的措施只有两条:①严格按照有关技术规定加强水泥储存保管工作;②到场后必须复测,经常或定期进行强度复检试验,以掌握确切等级和水泥实际强度(通称实际活性),合理使用。
1.2、密实度对混凝土强度的影响
混凝土密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。它的相对面即是孔隙体积。混凝土中孔隙的形成,除拌合水被水泥结合水化后的余留部份成为气孔外,还有混凝土在搅拌过程中带入空气形成气孔及因引气型外加剂而产生的气孔等等。这些起泡被排出的程度,关键在于混凝土振捣工艺这一环节。混凝土内部起泡排出越多则密实度愈大,从而混凝土抵抗荷载的实际有效断面就越大,强度就越高,反之则低。
1.3、料质量对混凝土强度的影响
混凝土强度是指水泥与骨料接合后的承受荷载的大小,除水泥石强度外,骨料强度(尤其是粗骨料)高低直接影响混凝土强度的高低。骨料的强度含义是指两个方面:①骨料岩石自身的强度;②骨料集合时的骨架强度。骨架的强度关系到级配的好坏,即是组成骨料的大小颗粒比要适当,使其获得最小的空隙率,空隙率小的骨料级配就好。例如5~40mm连续粒级的卵石一般地说就比20~40mm单粒级卵石的级配要好,并不是被人误解的砂、石颗粒愈均匀级配愈好,恰恰是它的反面。总之混凝土用骨料级配的原则是总表面积和空隙率都要小。即就要采用级配较好的骨料,级配好的骨料不仅所需水泥浆少,而且还可以提高混凝土的密实度。
再如骨料中的含泥量指标,往往被人忽视,它对混凝土强度及性能影响极大。因为混凝土的破坏往往是骨料与胶结材料间的界面破坏,含泥量过多不但是会影响胶结材料自身的强度,更重要的是减弱界面的胶结,使混凝土界面裂缝贯通,降低混凝土强度。
1.4、商品砼运距
根据有关规定,预拌砼的生产场地到使用地单程路途不得大于10公里,而目前运距远远超过且路上车多,红灯多,车身大,在路上行驶有特殊的规定,所以有时砼到达施工场地2小时以上,再加上泵车等原因砼入模时间超过3小时。
商品砼运距长及迟到场等原因,入模后施工人员再进行作业,有时砼初凝期已过,所以砼的初凝期不得扰动,特别是平屋面浇筑。砼来时慢过后由于泵送快导致一个屋面二种砼效果,先期抹光的砼渗漏水,而后期砼供应快来不及精工细作的补漏水,原因是后来的砼初凝期未扰动。
1.5、砼坍落度控制
商品砼由于坍落度多层建筑一般为12±3cm,高层15±3cmcm不等,最高不要超过20cm,如坍落度超过20cm有可能造成砼用水量超标。当砼入模后,由于坍落度较大,所以施工人员振捣方便,密实的含义模糊,抹面的砼平板振动器无法使用,导致砼密实度大打折扣形成局部裂缝。
2、加强砼强度的措施
商品混凝土的强度由于代表性强、测试方便,是混凝土施工、检测和验收的关键指标,保证混凝土的强度对保证混凝土工程质量具有重要的意义。保证混凝土强度可采取以下措施:
2.1、施工工艺控制对混凝土强度的影响
混凝土施工工艺主要程序为搅拌、运输及浇灌振捣。在谈论混凝土质量时我们常说:“要得混凝土质量好,严格控制工艺少不了;前台操作(振捣)不可轻视,后台(搅拌)则是确定‘命运’(质量好坏)的关键”。搅拌工艺是实现混凝土配合比设计的先导,各项材料的计量准确与否取决于它;混凝土拌合物的均匀性好坏取决于它;水泥在加水后形成凝聚集团的以及得到有效、充分活化也取决于它。所以在发达国家在这一工艺中采取投资巨大、设备先进、自动化控制高的搅拌工艺,其理由就是在于上述原因所决定。从某种意义上来说采用商品混凝土是实现搅拌半自动化甚至是全自动化最有效的方法。 对于现场搅拌混凝土的单位应合理地选择搅拌机如干硬性混凝土就应选择强制式搅拌机。根据实验得知:在同条件下,人工搅拌与自落式搅拌机比其强度损失15%,采用强制式搅拌机又比自落式搅拌机的强度高。还有就是要制定现场搅拌制度,包括搅拌机地转速、搅拌时间装料容积及投料顺序都要写成制度。再有就是必须要经过培训的执证人员方可操作。
2.2、采用质量合格且稳定的原材料,并加强检测
从前面的分析中可以看出,选择质量满足要求且稳定的混凝土原材料是保证强度的基本措施。具体来说,要选择强度满足要求的粗细集料,施工过程中注意控制粗集料压碎值、级配、含泥量、针片状含量等指标,控制细集料级配、含泥量、压碎值,特别要注意测试集料的含水率,及时调整配合比,避免提高混凝土的水灰比,从而降低混凝土强度。选择质量满足要求且稳定的水泥,水泥的强度不能有过大的波动,施工过程控制注意检测水泥的强度、细度、凝结时间等指标。随着外加剂和掺合料技术的发展,外加剂对混凝土的性能影响越来越大,外加剂和掺合料已经成为混凝土的必备组成,而实际工程中,外加剂和掺合料性能出现波动常常是影响混凝土强度出现波动的重要因素,选择外加剂和掺合料时应选择大厂质量稳定的产品,并加强关键技术指标的检测,避免其质量波动给混凝土强度带来影响。
2.3、采用准确的计量系统
混凝土是由多个组分拌合均匀而成,各组分的准确计量非常重要,其中最重要的是外加剂的计量、水的计量、水泥的计量,计量系统准确才能保证水灰比等重要参数的准确性,保证混凝土配合比参数的准确实现。
2.4、模板验收要求
混凝土模板支撑系统要做到构造合理、重点加强,特别是扫地杆不能缺少。模板拼缝应严密,做到不漏水、漏浆。对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板应按设计要求起拱;当设计无具体要求时,起拱高度为跨度的1/1000~3/1000。为保证楼板厚度应严格控制模板和混凝土顶标高。浇筑砼前,必须将基层浇水湿润,避免吸收混凝土中的水份。
2.5、钢筋验收要求
必须保证钢筋保护层厚度,避免出现因保护层厚度不够导致砼沿钢筋方向裂缝,现浇板面钢筋必须满扎避免钢筋鼓起。
2.6、充分拌合均匀
有了优质稳定的原材料和准确的计量系统,严格按照规定投料方式,搅拌均匀的程度执行。混凝土的强度主要取决于各种组分在混凝土内部均匀分散、水泥的充分水化,好的混凝土需要拌合均匀,这样有利于使水泥的充分水化,降低混凝土的孔隙率提高密实度,从而保证混凝土的强度。
2.7、砼振捣
要做到振捣密实,应按顺序、按间距、按时间。首先,先浇什么部位后浇什么部位应由专人指挥,做到心中有数;振动棒间距太近或太远会造成过振或漏振,一般间距50~80cm一档做好插棒记号。过振会在砼中间形成空洞但外面砼浆包裹外表看不出来。插下去后慢慢拔上来时间约90秒应做到快插慢拔,排空气必须要把气泡带出来。泵送砼下落的自由倾落高度不得超过2m,浇筑高度高砼容易产生离析。
2.8、砼的养护的基本要求
砼浇捣后,之所以逐渐凝结硬化,主要是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件,因此为了保证砼有适宜的硬化条件,使其强度不断增长,必须对砼进行养护。砼的养护目的,一是创造各种条件使水泥充分水化,加速砼硬化;二是防止砼成型后在暴晒、风吹、寒冷的条件下出现的不正常收缩、裂缝等破损现象。务必保证砼浇筑完成前七天的温度和湿度,因前七天是砼强度生长的最快阶段,约七天以后砼的水化就开始慢慢减缓,收缩相对比较小,就砼养护来说前七天养护对防止砼裂缝起了决定性作用。
2.9、砼的运输过程控制
商品砼运输过程应保证砼拌合物的均匀性,使其不分层,不离析,不漏浆,并保证浇筑成型时应具有的工作度。如离析必须在浇筑前进行二次搅拌。具体时间在《砼结构施工及验收规范》中明确规定。同时运输距离、气候原因影响砼质量时采取掺加剂方法保证砼质量。
2.10、严格控制拆模和上人作业时间
砼浇筑后,强度未达1.2N/mm2(人踩上去有脚印),不得在其上踩踏或安装模板及支架。承重模板的拆除必须按规范要求执行,以同条件养护的试块抗压强度为依据并同时要充分考虑施工荷载。
3、结语
强度是混凝土最常用也最重要的性能评价指标,保证混凝土强度达到设计要求是施工控制、检测、验收的重要内容。本文在分析混凝土强度的影响因素的基础上,提出了“采用质量合格且稳定的原材料,并加强检测,采用准确的计量系统,充分拌合均匀,振捣密实,加强养护,考虑施工荷载”来保证混凝土强度的措施。
参考文献:
[1]杨国明.如何保证砼达到设计强度等级[J].科技资讯,2010,10:96.
[2]张翠红,徐爱家.如何保证混凝土强度质量[J].黑龙江科技信息,2009,09:276.
[3]王世先.浅谈如何保证混凝土施工质量[J].农业科技与信息,2010,20:44-45.
[4]李沛.钢筋锈蚀对混凝土梁构件力学行为影响的研究[D].中南大学,2012.