品質(zhì)工程背景下鋼筋混凝土工程耐久性關(guān)鍵指標(biāo)

王 正，俞先江，孫振鋒，顧 冕

(華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014)

1 引 言

我國(guó)交通建設(shè)突飛猛進(jìn)，工程建設(shè)質(zhì)量穩(wěn)步提升，但對(duì)于鋼筋混凝土工程其耐久性仍面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。從國(guó)內(nèi)外已建成工程質(zhì)量來(lái)看，鋼筋混凝土工程耐久性不容樂(lè)觀，各個(gè)國(guó)家由于橋梁耐久性不足導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失不計(jì)其數(shù)。我國(guó)混凝土工業(yè)建筑平均壽命約25～30年，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15～20年，海洋工程的破壞情況則更為嚴(yán)重。交通部23萬(wàn)座橋梁有5 000座危橋；海港碼頭等結(jié)構(gòu)使用7～25年，大部分混凝土已嚴(yán)重銹蝕破壞，不少建筑物經(jīng)5～10年即需大修，一般壽命不足30年。我國(guó)因腐蝕造成直接經(jīng)濟(jì)損失為6 000億元/年，其中混凝土腐蝕損失為1 000億元/年。

“十二五”以來(lái)，江蘇省交通運(yùn)輸行業(yè)認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院《質(zhì)量發(fā)展綱要》，始終將質(zhì)量、安全放在突出位置，牢牢抓住“管理機(jī)制建設(shè)、施工標(biāo)準(zhǔn)化、品牌工程創(chuàng)建、質(zhì)量通病治理、平安工地建設(shè)”等關(guān)鍵載體和重點(diǎn)環(huán)節(jié)，將“現(xiàn)代工程管理理念”貫穿于質(zhì)量安全管理全過(guò)程，使工程質(zhì)量安全始終處于受控狀態(tài)，以蘇通大橋、泰州大橋等為代表的大型交通重點(diǎn)工程多次獲得國(guó)際、國(guó)內(nèi)大獎(jiǎng)，交通建設(shè)工程質(zhì)量穩(wěn)步提升，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，江蘇省公路水運(yùn)工程的品質(zhì)仍存在一定差距。

打造品質(zhì)工程是貫徹落實(shí)五大發(fā)展理念、深化公路水運(yùn)建設(shè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要舉措，是踐行現(xiàn)代工程管理發(fā)展新要求，統(tǒng)籌工程實(shí)體質(zhì)量、功能質(zhì)量、外觀質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量均衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工程內(nèi)在質(zhì)量和外在品位有機(jī)統(tǒng)一的有效途徑，對(duì)深化質(zhì)量強(qiáng)省具有重要的指導(dǎo)意義。

因此開(kāi)展品質(zhì)工程攻關(guān)行動(dòng)刻不容緩，也是踐行“交通強(qiáng)國(guó)、質(zhì)量強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略要求的利刃。混凝土耐久性問(wèn)題直接關(guān)乎江蘇省“十三五”品質(zhì)工程創(chuàng)建的成敗與否，在全省交通系統(tǒng)進(jìn)行品質(zhì)工程創(chuàng)建的大背景下，開(kāi)展混凝土耐久性關(guān)鍵性控制指標(biāo)研究是非常有意義和必要的，不僅有利于進(jìn)一步提升公路水運(yùn)工程混凝土耐久性，更能有利于現(xiàn)場(chǎng)有針對(duì)性的控制混凝土耐久性，進(jìn)而有利于提升江蘇品質(zhì)工程創(chuàng)建水平。

2 研究方法與思路

(1)分析檢測(cè)大數(shù)據(jù)，提煉鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵控制指標(biāo)

依據(jù)我省近幾年關(guān)于鋼筋混凝土指標(biāo)的實(shí)體檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從混凝土強(qiáng)度均勻度、構(gòu)件尺寸精準(zhǔn)度、混凝土表面光潔度、鋼筋保護(hù)層厚度、預(yù)應(yīng)力永存度等方面考慮，總結(jié)提煉影響鋼筋混凝土耐久性的關(guān)鍵控制指標(biāo)。

(2)依據(jù)關(guān)鍵控制指標(biāo)的重要性程度，進(jìn)行指標(biāo)分級(jí)

混凝土耐久性關(guān)鍵控制指標(biāo)對(duì)耐久性的影響程度有所不同，以大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，依據(jù)其重要性，合理建立指標(biāo)分級(jí)體系。

(3)依據(jù)分級(jí)的指標(biāo)體系，從影響因素方面入手，分別研究指標(biāo)的質(zhì)量提升手段及檢測(cè)手段

針對(duì)混凝土耐久性的指標(biāo)分級(jí)體系，對(duì)其各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行影響因素分析，提出具體的質(zhì)量提升手段和對(duì)策，同時(shí)結(jié)合具體指標(biāo)，提煉出具體的檢測(cè)手段。

(4)建立混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)品質(zhì)工程創(chuàng)建

依據(jù)具體指標(biāo)的具體質(zhì)量提升手段和對(duì)檢測(cè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)品質(zhì)工程創(chuàng)建。

3 關(guān)鍵指標(biāo)調(diào)研分析

3.1 設(shè)定調(diào)研問(wèn)卷

《調(diào)研問(wèn)卷》主要征集對(duì)象為從事設(shè)計(jì)、檢測(cè)、科研及質(zhì)量監(jiān)督單位，重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題有：開(kāi)展公路水運(yùn)工程鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)研究的必要性；公路水運(yùn)工程鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)的研究方向；提升公路水運(yùn)工程鋼筋混凝土耐久性的具體方面；關(guān)鍵指標(biāo)的考慮角度；影響混凝土耐久性的主要因素或指標(biāo)；混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)分級(jí)；混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)的重要性及混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)合格率的控制標(biāo)準(zhǔn)等。

3.2 調(diào)研問(wèn)卷分析

本次發(fā)出調(diào)研問(wèn)卷70份，收到問(wèn)卷回復(fù)67份。

(1)研究方向的確定，53.7%的回復(fù)認(rèn)為從目前已有的指標(biāo)進(jìn)行研究，因此開(kāi)展關(guān)鍵指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)的研究著重從現(xiàn)有的檢測(cè)指標(biāo)出發(fā)，暫不考慮從新工藝、新方法以及提出新指標(biāo)評(píng)價(jià)混凝土耐久性。

(2)研究指標(biāo)的初步確定，針對(duì)鋼筋混凝土耐久性眾多的指標(biāo)篩選出16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)研。

其中超過(guò)60%的選擇指標(biāo)有(由高到低)：鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋銹蝕狀況、抗凍性能、碳化深度、裂縫及缺陷、混凝土強(qiáng)度、氯離子含量、抗水滲透性能、孔道灌漿密實(shí)度、抗氯離子滲透性能及有效預(yù)應(yīng)力。

表1 關(guān)鍵指標(biāo)選擇比例

(3)指標(biāo)分級(jí)的確定，根據(jù)選取的16個(gè)指標(biāo)按照顯形指標(biāo)、核心指標(biāo)、易提高指標(biāo)、常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)研，其中顯性指標(biāo)是指能直觀反映出混凝土耐久性的指標(biāo)。核心指標(biāo)是指對(duì)混凝土耐久性具有顯著影響的指標(biāo)。易提高指標(biāo)是指目前標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)混凝土耐久性要求不夠嚴(yán)格的指標(biāo)，還存在可提升空間的指標(biāo)。常規(guī)指標(biāo)是指混凝土的基本屬性指標(biāo)，如尺寸等。

按照選擇比例由高到低的原則得出。

核心指標(biāo)有：鋼筋保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度、有效預(yù)應(yīng)力、碳化深度、裂縫及缺陷、氯離子含量、孔道灌漿密實(shí)度、抗水滲透性能、抗氯離子滲透性能、抗凍性能。

顯性指標(biāo)有：混凝土外觀質(zhì)量、混凝土表面涂層質(zhì)量、表面硅烷浸漬質(zhì)量。

常規(guī)指標(biāo)有：結(jié)構(gòu)物尺寸。

(4)關(guān)鍵指標(biāo)的確定：按照鋼筋混凝土耐久性與品質(zhì)工程要求，從以下5個(gè)“度”混凝土強(qiáng)度均勻、構(gòu)件尺寸精準(zhǔn)度、混凝土表面光潔度、鋼筋保護(hù)層厚度、預(yù)應(yīng)力永存度作為品質(zhì)工程公關(guān)的突破點(diǎn)，選擇具體的關(guān)鍵指標(biāo)。

表2 關(guān)鍵指標(biāo)的確定

4 關(guān)鍵指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)分析

(1)混凝土強(qiáng)度

基于混凝土強(qiáng)度對(duì)耐久性影響的重要性，以及目前公路水運(yùn)工程混凝土強(qiáng)度不均與度問(wèn)題的突出性，因此在對(duì)公路水運(yùn)大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析、研究、調(diào)研及咨詢專家意見(jiàn)，最終確定混凝土強(qiáng)度在滿足設(shè)計(jì)要求的基本前提下，提出回彈推定值變異系數(shù)控制在10%以內(nèi)，且不超過(guò)15%的控制標(biāo)準(zhǔn)，另根據(jù)《關(guān)于印發(fā)公路水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量通病治理活動(dòng)實(shí)施方案的通知》(交質(zhì)監(jiān)發(fā)[2009]174號(hào)文)，規(guī)定了混凝土強(qiáng)度不超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.5倍。

(2)碳化深度

混凝土因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致碳化深度值過(guò)大的現(xiàn)象還時(shí)有發(fā)生，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范僅規(guī)定了混凝土碳化深度的等級(jí)劃分，并未對(duì)混凝土碳化深度作出強(qiáng)制性規(guī)定，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)規(guī)程》(DB 33/T 1128-2016)附錄B碳化深度計(jì)算模型，計(jì)算得出混凝土28 d以及365 d的混凝土碳化深度預(yù)測(cè)值，并將其作為碳化深度的控制標(biāo)準(zhǔn)。

(3)混凝土外觀質(zhì)量

混凝土外觀質(zhì)量不僅影響美觀，同時(shí)也關(guān)系到混凝土的耐久性。本次品質(zhì)工程創(chuàng)建工作重點(diǎn)關(guān)注混凝土平整度與光潔度，因而將平整度提升為關(guān)鍵項(xiàng)目，適當(dāng)提高平整度允許偏差的要求以及合格率要求，并強(qiáng)調(diào)采取相關(guān)措施提升混凝土光潔度。其他外觀質(zhì)量缺陷的檢測(cè)應(yīng)參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)附錄P、《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTS 257-2008)第2.1.6.1條。

(4)構(gòu)件尺寸

構(gòu)件尺寸包括混凝土構(gòu)件尺寸及鋼筋尺寸，而明確受力鋼筋、彎起鋼筋等的尺寸控制，是為了有效加強(qiáng)對(duì)鋼筋尺寸主要受力部位、重點(diǎn)薄弱部位的控制。品質(zhì)工程以問(wèn)題為導(dǎo)向，特別是混凝土斷面尺寸、鋼筋幾何尺寸需開(kāi)展針對(duì)性檢測(cè)。為響應(yīng)品質(zhì)工程的要求，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)情況，關(guān)鍵項(xiàng)目與一般項(xiàng)目的合格率要求應(yīng)適當(dāng)提高，目的是能有效的突出構(gòu)件尺寸精確度，實(shí)現(xiàn)江蘇交通的品質(zhì)工程特色。關(guān)鍵項(xiàng)目與一般項(xiàng)目具體劃分參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)的相關(guān)規(guī)定。

(5)氯離子含量

品質(zhì)工程以事中控制作為主要控制手段。氯離子含量的控制應(yīng)從原材料抓起。《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTJ 275-2000)規(guī)定了混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土的拌和用水的氯離子含量要求；《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》(CCES 01-2004)規(guī)定了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土用砂及各種外加劑的氯離子含量要求；《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50164-2011)規(guī)定了混凝土拌和物的氯離子含量。

(6)鋼筋保護(hù)層厚度

品質(zhì)工程以事中控制作為主要控制手段。鋼筋保護(hù)層厚度作為關(guān)鍵控制項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)嚴(yán)格把控工前鋼筋保護(hù)層厚度。另根據(jù)《關(guān)于明確結(jié)構(gòu)物鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的通知》(蘇交建質(zhì)[2009]76號(hào)文)，規(guī)定了鋼筋保護(hù)層厚度的合格標(biāo)準(zhǔn)和合格率要求，即測(cè)量值與設(shè)計(jì)值的比值在0.9～1.3之間判為合格，單點(diǎn)合格率應(yīng)不低于90%。

(7)有效預(yù)應(yīng)力

有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)指預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，對(duì)錨下有效預(yù)應(yīng)力大小及其不均勻度的檢測(cè)評(píng)定。有效預(yù)應(yīng)力對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的耐久性控制起到相當(dāng)重要的作用，目前我省公路水運(yùn)工程還暫未大范圍的對(duì)有效預(yù)應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，為響應(yīng)品質(zhì)工程攻關(guān)行動(dòng)要求，以高質(zhì)量提升為目的，將有效預(yù)應(yīng)力指標(biāo)納入到鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。參照《橋梁預(yù)應(yīng)力及索力張拉施工質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)程》(CQJTG/T F81-2009)，提出有效預(yù)應(yīng)力的控制要求。

(8)孔道灌漿密實(shí)度

孔道灌漿密實(shí)度作為鋼絞線的防腐保護(hù)措施，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的耐久性控制起到相當(dāng)重要的作用，目前我省公路水運(yùn)工程還暫未大范圍的對(duì)孔道灌漿密實(shí)度指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，為推動(dòng)我省品質(zhì)工程的創(chuàng)建，將孔道灌漿密實(shí)度指標(biāo)納入到鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。參照《橋梁預(yù)應(yīng)力及索力張拉施工質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收規(guī)程》(CQJTG/T F81-2009)，提出孔道灌漿密實(shí)度的控制要求。合格率統(tǒng)計(jì)計(jì)算按照構(gòu)件數(shù)量符合實(shí)際情況，某一個(gè)孔道的灌漿密實(shí)度不合格，應(yīng)判定該構(gòu)件的孔道灌漿密實(shí)度不合格。因此合格率計(jì)算明確為按照批次構(gòu)件數(shù)量。

(9)鋼筋銹蝕

目前國(guó)家未對(duì)鋼筋銹蝕指標(biāo)進(jìn)行有針對(duì)性的檢測(cè)，部分工程存在將已銹蝕的鋼筋直接投入使用，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性埋下嚴(yán)重的安全隱患。又我國(guó)暫未制定進(jìn)場(chǎng)后鋼筋在工前進(jìn)行銹蝕評(píng)定的相關(guān)規(guī)范，參考工后混凝土鋼筋銹蝕狀況評(píng)定的相關(guān)規(guī)范，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，提出截面損失率不大于5%的控制要求，目測(cè)有可見(jiàn)缺陷并影響使用的鋼筋不得使用。

5 結(jié)論與展望

(1)應(yīng)高度重視混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)等規(guī)范控制鋼筋混凝土質(zhì)量，滿足品質(zhì)工程優(yōu)質(zhì)耐久的基本要求。

(2)應(yīng)同時(shí)加強(qiáng)對(duì)混凝土原材料及成品的控制，以本標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)意見(jiàn)，做到事前、事中、事后全方位控制，提高混凝土工程的耐久性。

(3)本標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)各指標(biāo)提出了部分主要的控制措施，各單位在以本標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)同時(shí)加強(qiáng)遵循相關(guān)規(guī)范采取有效措施控制鋼筋混凝土質(zhì)量。

(4)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的事前方案制定及審查，提升關(guān)鍵指標(biāo)事中施工工藝水平，優(yōu)化關(guān)鍵指標(biāo)事后的質(zhì)量提升措施。

(5)對(duì)出現(xiàn)合格率偏低或不滿足規(guī)范要求的關(guān)鍵指標(biāo)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，制定具體的專項(xiàng)質(zhì)量提升方案。

(6)通過(guò)開(kāi)展鋼筋混凝土耐久性關(guān)鍵指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)工程質(zhì)量提升行動(dòng)，達(dá)到各指標(biāo)合格率有所提升，質(zhì)量有所提高的目標(biāo)。