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      淺談施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量管理

      2023-01-08 01:25:31龍躍聰
      四川建材 2022年8期
      關(guān)鍵詞:溫度差水化硬化

      龍躍聰

      (中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì),四川 成都 610213)

      0 前 言

      商品混凝土使用的全面推廣,極大地促進(jìn)了建筑工程的質(zhì)量,但是在工程施工中,由于施工人員對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)認(rèn)知有限,質(zhì)量意識(shí)不高,未及時(shí)根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)澆筑完畢的混凝土采用科學(xué)、合理的養(yǎng)護(hù)措施,往往在混凝土表面出現(xiàn)裂縫,造成混凝土強(qiáng)度偏低,從而影響混凝土耐久使用等問(wèn)題,增大了建筑企業(yè)的施工成本。因此,加強(qiáng)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的管理與控制,確?;炷两Y(jié)構(gòu)質(zhì)量,保證現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工強(qiáng)度和耐久性,是目前現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工質(zhì)量控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合多年建筑工程質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn),介紹了如何在不同環(huán)境下對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑完畢的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

      1 混凝土養(yǎng)護(hù)的目的及作用

      1)混凝土養(yǎng)護(hù)的目的:①讓水泥砂漿膠結(jié)材料在初凝時(shí)充分得到進(jìn)行水化,提高混凝土凝結(jié)、硬化速度;②降低混凝土的內(nèi)、外部溫度差,防止混凝土在初凝成型后遭受曝曬、風(fēng)吹、寒冷、氣溫驟降等不良?xì)夂虺霈F(xiàn)非正常性收縮,形成裂縫等破損現(xiàn)象。

      2)混凝土養(yǎng)護(hù)的作用:①減少混凝土初凝后干收縮的延展,降低混凝土內(nèi)、外部的溫度差,防止表面裂縫的產(chǎn)生;②延長(zhǎng)混凝土初凝后內(nèi)部的持續(xù)散熱的時(shí)間,使混凝土初凝后內(nèi)、外部因溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度,防止在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生貫穿裂縫;③使凝固、硬化階段的混凝土有一個(gè)適宜的潮濕環(huán)境,防止因混凝土表面失水而產(chǎn)生干縮裂縫,保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

      因此,適宜的溫度、濕度和一定養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間,是混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制的三大要素。

      2 混凝土養(yǎng)護(hù)溫度的確定及措施

      1)混凝土養(yǎng)護(hù)溫度的確定。由于混凝土結(jié)構(gòu)斷面一般較厚,水泥水化時(shí)所產(chǎn)生的大量熱量不宜散發(fā),在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部聚積,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)外溫度差;在混凝土初凝、硬化階段,外界氣溫的急劇變化會(huì)加大混凝土的內(nèi)、外部溫度差,這對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)是極為不利的,就需要在施工階段以及外界環(huán)境變化巨大的階段,對(duì)混凝土的內(nèi)、外部的溫度差進(jìn)行控制,加強(qiáng)混凝土表面的保溫措施,防止降溫過(guò)快。

      一般來(lái)說(shuō),及時(shí)對(duì)混凝土初凝后進(jìn)行內(nèi)、外部溫度差控制,主要針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1 m的大體量混凝土,或預(yù)計(jì)可能會(huì)因混凝土中的水泥砂漿膠凝材料在水化引起的溫度變化和收縮時(shí),導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土,即大體積混凝土[1]。

      規(guī)范要求大體積混凝土內(nèi)部的中心溫度與其表面溫度的差值不應(yīng)大于25℃、表面溫度與自然氣溫的溫度差值不應(yīng)大于20℃[2]。針對(duì)一般混凝土,比如道路路面混凝土、框剪結(jié)構(gòu)的剪力墻混凝土等,進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí),主要保證其表面溫度與大氣溫度的差值不大于20℃。

      2)混凝土內(nèi)外溫度差的控制措施??刂铺幱诔跄⒂不A段的混凝土內(nèi)、外部溫度差,主要有以下三方面措施。

      (1)降低水化熱。水泥砂漿膠凝材料在水化過(guò)程中要產(chǎn)生一定的熱量,該熱量在無(wú)任何阻隔的情況下以自然蒸發(fā)形式發(fā)生。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸一般較大,表面周長(zhǎng)∶截面積的系數(shù)比相對(duì)較小,所以混凝土膠凝材料在水化時(shí)產(chǎn)生的熱量散失較慢,導(dǎo)致熱量在混凝土內(nèi)部聚集,使混凝土內(nèi)、外部溫差值增大?;炷脸跄不A段產(chǎn)生的水泥水化熱,與混凝土骨料用量、水泥用量和水泥品種有關(guān)。降低水泥水化熱的主要措施有調(diào)整混凝土配合比、減少水泥用量、優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣水泥、添加外加劑和摻合料等。

      (2)減小自然溫度對(duì)混凝土的影響?;炷恋臐仓囟群湍Y(jié)硬化時(shí)的表面溫度是隨著外界氣溫的變化而變化的,而混凝土凝結(jié)硬化時(shí)中心部位溫度受外界氣溫變化影響小,特別是在氣溫驟降時(shí),會(huì)極大提高混凝土內(nèi)、外部層的溫度差值,使混凝土的溫度應(yīng)力值增大;針對(duì)大體積混凝土,由于其散熱較慢,初凝硬化時(shí)其內(nèi)部最高溫度可達(dá)60℃~65℃,因此,對(duì)混凝土進(jìn)行內(nèi)、外部溫度差值控制,就顯得尤為重要。減小外界氣溫變化對(duì)混凝土影響的常用措施是對(duì)混凝土進(jìn)行表層保溫隔熱、內(nèi)部逐步降溫兩方面。具體方法有:提高混凝土入模溫度,加快混凝土澆筑速度,及時(shí)對(duì)混凝土采取遮陽(yáng)、擋風(fēng)、保溫、隔熱措施,混凝土澆筑前在構(gòu)件中埋設(shè)冷卻管進(jìn)行冷卻水循環(huán),噴灑養(yǎng)護(hù)劑等。

      (3)降低混凝土的收縮變形。混凝土拌和用水量的約20%,是混凝土膠凝材料初凝硬化時(shí)所必需的;拌和用水量的約80%,會(huì)全部在自然條件下蒸發(fā),該大量水分在短時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā),是引起混凝土體積收縮變形的主要原因。由于混凝土的快速收縮變形引起的應(yīng)力增大,不僅可以在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微不可見(jiàn)的細(xì)小裂縫,破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu),還能在混凝土結(jié)構(gòu)表面上產(chǎn)生變形,形成裂縫,從而降低混凝土的強(qiáng)度、剛度、外觀質(zhì)量和使用的耐久性。降低混凝土收縮變形的主要方法有:增加骨料體積的含量、摻加適量纖維、降低混凝土水灰比、加強(qiáng)振搗等。

      3)混凝土養(yǎng)護(hù)溫度控制的注意事項(xiàng)?;炷猎谀Y(jié)硬化階段,其內(nèi)部溫度變化曲線是一個(gè)較快升溫而后再逐漸降溫的過(guò)程,升溫速率比降溫速率要大。所以,混凝土養(yǎng)護(hù)開(kāi)始階段,只需保證混凝土表面濕潤(rùn)即可,故應(yīng)盡量少覆蓋,讓混凝土有充分散熱的空間,以降低混凝土內(nèi)、外部的溫度差;養(yǎng)護(hù)中、后期,為防止混凝土內(nèi)部降溫過(guò)快,應(yīng)采取保溫措施,控制降溫速率。

      不管采用哪種方法對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)進(jìn)行內(nèi)、外部溫度差的控制,都宜保證每晝夜的降溫速度不大于1.5℃,防止混凝土的內(nèi)、外部溫度差在下降過(guò)快時(shí)造成混凝土裂縫。

      3 混凝土養(yǎng)護(hù)濕度的確定及措施

      混凝土養(yǎng)護(hù)濕度的確定?;炷翝仓戤?、初凝后,應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)對(duì)養(yǎng)護(hù)濕度控制是非常重要的,混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程是混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)和多余水分蒸發(fā)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。若混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境沒(méi)有充分的濕度來(lái)保證,可能造成混凝土內(nèi)部水分在凝結(jié)硬化時(shí)大量自然蒸發(fā),形成干燥失水影響水化過(guò)程,對(duì)混凝土使用時(shí)要求的強(qiáng)度、剛度和耐久性造成不利影響;而且失水干縮還能使混凝土在低強(qiáng)度下承受收縮引起的拉應(yīng)力超限,致使混凝土表面出現(xiàn)裂縫,可能引起質(zhì)量事故的發(fā)生。

      國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室對(duì)混凝土試塊養(yǎng)護(hù)時(shí),其溫度(20±2)℃、相對(duì)濕度≥95%。有關(guān)試驗(yàn)表明:在溫度相同的條件下,隨著相對(duì)濕度的增加,水泥的凝結(jié)時(shí)間會(huì)增長(zhǎng),水化反應(yīng)的強(qiáng)度會(huì)降低;當(dāng)濕度、溫度越接近環(huán)境條件溫度20±1℃、相對(duì)濕度≥90%時(shí),混凝土的強(qiáng)度值的偏差就越小[3],因此,混凝土現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)的相對(duì)濕度應(yīng)以不低于90%為宜。

      保證混凝土現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)所需濕度的主要方法有覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)、灑水養(yǎng)護(hù)、蓄水養(yǎng)護(hù)、涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)等,常用方法有塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)、草簾(麻袋)覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)等,目的都是達(dá)到補(bǔ)充水分或者降低失水速率,保證混凝土早期塑性收縮和干燥收縮在一定時(shí)間內(nèi)維持較小狀態(tài)。需要注意的是,當(dāng)外界最低溫度低于5℃時(shí),不應(yīng)采用灑水進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

      4 混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的確定及措施

      1)混凝土養(yǎng)護(hù)起始時(shí)間的確定?!痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB 50666—2019)確定了混凝土的如下養(yǎng)護(hù)時(shí)間:①采用硅酸鹽類水泥拌和制成的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于7 d;②添加了緩凝型外加劑、礦物摻合料的混凝土、有抗?jié)B要求的混凝土、強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土(C60及以上)和后澆帶混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于14 d。

      《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收》(GB 50204—2015)還要求混凝土澆筑完畢后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間以及養(yǎng)護(hù)方法應(yīng)符合施工方案規(guī)定。實(shí)際上,我國(guó)大部分施工項(xiàng)目的混凝土養(yǎng)護(hù),都是在澆筑完畢、初凝硬化后的12 h左右開(kāi)始實(shí)施。

      受混凝土拌和時(shí)的原材料、配合比、澆筑部分、施工季節(jié)、施工天氣甚至混凝土攪拌時(shí)間等諸多因素影響,混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間到底從何時(shí)開(kāi)始,很難有準(zhǔn)確結(jié)論。只要混凝土中的水分產(chǎn)生了自然蒸發(fā),混凝土的失水收縮就已開(kāi)始,早期發(fā)展迅速,初凝后的24 h之內(nèi)可完成大部分的失水收縮,尤其是添加了減水劑的混凝土,在初凝完成的8 h以內(nèi),是混凝土內(nèi)部失水收縮的急劇增加期,如果仍采用在混凝土初凝12 h后才開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù),顯然該養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)間已大大滯后于混凝土開(kāi)裂的危險(xiǎn)期,極可能造成混凝土因早期失水產(chǎn)生裂縫。筆者結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn),混凝土養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)間原則上應(yīng)以混凝土已達(dá)足夠初始強(qiáng)度、能承受養(yǎng)護(hù)保溫保濕操作且不破壞混凝土早期結(jié)構(gòu)為宜,做到盡早、及時(shí)?;炷灵_(kāi)始養(yǎng)護(hù)的時(shí)間一般為初凝后的8~12 h。

      2)養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間的確定。在工程實(shí)踐中,混凝土養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間不足,是現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)施工中的一個(gè)普遍問(wèn)題?;炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間一般有7、14、21、28 d四種。簡(jiǎn)單說(shuō),凡是采用硅酸鹽水泥類拌制的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d;凡是添加外加劑(如緩凝劑)、摻合料(如火山灰、粉煤灰)和有特殊要求(如抗?jié)B)拌制的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d;凡是采用含火山灰、礦渣水泥類拌制的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于21 d;凡是后澆帶、懸挑結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)等特殊部位的混凝土,養(yǎng)護(hù)時(shí)間按28 d實(shí)施為宜。

      5 混凝土養(yǎng)護(hù)的類型

      1)自然養(yǎng)護(hù)法:在自然氣溫高于5℃時(shí),對(duì)混凝土采用覆蓋、灑水、擋風(fēng)等的保溫保濕等養(yǎng)護(hù)措施;該方法是最常用的混凝土養(yǎng)護(hù)方法。

      2)加熱養(yǎng)護(hù)法:在自然養(yǎng)護(hù)條件達(dá)不到預(yù)期要求時(shí),利用加熱器先加入空氣或水,然后由熱空氣或蒸汽來(lái)進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)混凝土的方法;包括:現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)保溫暖棚養(yǎng)護(hù)法等。

      3)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)法:混凝土在室溫維持(20±2)℃、濕度不小于95%的潮濕環(huán)境或水中的條件下的養(yǎng)護(hù);一般針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件在特殊房間進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)。

      4)電熱養(yǎng)護(hù)法:將電能直接轉(zhuǎn)換為熱能來(lái)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)的一種方法,即將電級(jí)放入,或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面,接通電源使電能成熱能;具體可分為電熱毯法、線圈感應(yīng)加熱法、工頻渦流法和遠(yuǎn)紅外線加熱法等。

      5)養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù):將養(yǎng)生液用噴槍噴涂在混凝土表面上,在自然條件下,溶液揮發(fā)后能在混凝土外表面形成一層隔水、隔氣的薄膜,從而達(dá)到防止混凝土內(nèi)部水分過(guò)早蒸發(fā)的作用;該方法適用于清水混凝土的養(yǎng)護(hù),不適合后期要做粉刷的混凝土。

      6)輻射熱養(yǎng)護(hù):在混凝土初凝后,在其表面覆蓋一層可隔水、氣的吸熱物質(zhì),通過(guò)發(fā)熱體發(fā)熱達(dá)到在混凝土表面進(jìn)行集熱保溫保濕的養(yǎng)護(hù)方法;包括太陽(yáng)能熱養(yǎng)護(hù)法等。

      7)冷養(yǎng)護(hù):在自然溫度低于5℃時(shí)進(jìn)行的混凝土施工,稱為混凝土冬季施工;在低溫條件下除了采取加強(qiáng)保溫措施外,還可以采取水浸低溫養(yǎng)護(hù)法,即冷養(yǎng)護(hù)法。該方法主要是考慮了冰水臨界溫度為0℃,冰層下的水溫一般保持在4℃左右,而混凝土凍點(diǎn)溫度在-2℃,從而在一定條件下可以使嚴(yán)寒地區(qū)冬季施工的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度保持在1℃~4℃,達(dá)到養(yǎng)護(hù)目的。

      6 結(jié) 語(yǔ)

      進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí),有適當(dāng)?shù)臏囟?、充足的水分和必需的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,做到養(yǎng)護(hù)盡早、及時(shí),養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間足夠、適當(dāng),是實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性,防止混凝土開(kāi)裂的重要保障。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)充分考慮拌和混凝土的水泥類型、砂石骨料情況、配合比、水灰比以及混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑和養(yǎng)護(hù)的環(huán)境溫度和濕度、結(jié)構(gòu)部位、技術(shù)要求、施工操作等因素,選擇經(jīng)濟(jì)、合理、可行的一種或綜合幾種養(yǎng)護(hù)方法,從而在保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的前提下,達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。

      [ID:013619]

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