關(guān)于混凝土和易性及耐久性的探究

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730000）

在公路、橋梁與隧道等工程施工建設(shè)中，確保混凝土結(jié)構(gòu)的和易性與耐久性較為重要，混凝土裂縫會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與工程安全質(zhì)量。裂縫主要包括溫度裂縫、塑性裂縫、沉降裂縫、干縮裂縫，文章將簡(jiǎn)單介紹這四種裂縫及其誘因，從精選施工材料、改善混凝土和易性、優(yōu)化施工技術(shù)、做好混凝土澆筑作業(yè)等四個(gè)方面分層淺談解決對(duì)策。

1 混凝土施工裂縫類型及其誘因

1.1 溫度裂縫

在路橋與隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)施工中，溫度裂縫較為常見(jiàn)，外部溫度與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫差過(guò)大、晝夜溫差過(guò)大、天氣過(guò)于寒冷或過(guò)于炎熱，混凝土的表面會(huì)收縮，在內(nèi)部張力的作用下，表面出現(xiàn)裂縫，稱為溫度裂縫。

從表象來(lái)看，溫度裂縫呈蜘蛛網(wǎng)狀，寬度存在差異，如果天氣寒冷，裂縫寬度也會(huì)更大；如果天氣炎熱、氣溫較高，裂縫較窄，會(huì)呈現(xiàn)兩端明顯較細(xì)而中間較粗的樣態(tài)。出現(xiàn)溫度裂縫后，混凝土內(nèi)部的鋼筋會(huì)被銹蝕，如果不進(jìn)行及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致混凝土碳化。

1.2 塑性裂縫

滋生塑性裂縫的主要原因是混凝土完全凝固前表面水分流失過(guò)快，此時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部拉伸力并不均等，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性裂縫。

如果天氣過(guò)于炎熱或處于大風(fēng)天氣，混凝土水灰比配置不當(dāng)，都會(huì)滋生塑性裂縫。塑性裂縫不會(huì)互相交叉，中間較寬，兩邊較細(xì)，長(zhǎng)短不一，最長(zhǎng)達(dá)3 m，較短的裂縫在20～30 cm左右。

1.3 沉降裂縫

沉降裂縫又稱為沉降收縮裂縫，路橋與隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中未完全壓實(shí)土質(zhì)、地基不穩(wěn)、模板的剛度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或模板間的距離過(guò)大、支撐不穩(wěn)，均會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降裂縫。

1.4 干縮裂縫

干縮裂縫通常出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)施工結(jié)束兩周后，此時(shí)外層混凝土已經(jīng)全部干涸，內(nèi)部并未完全定型，內(nèi)外水分流失不均勻，外部水分損失過(guò)大，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)干縮裂縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能，加劇鋼筋的腐蝕問(wèn)題。

2 優(yōu)化混凝土施工技術(shù)

2.1 精選施工材料

優(yōu)化路橋與隧道工程混凝土施工技術(shù)，確保混凝土結(jié)構(gòu)的完整性與安全性，首先，應(yīng)精選施工材料，從基礎(chǔ)做好施工質(zhì)量保障工作。目前，公路、橋梁與隧道工程的混凝土結(jié)構(gòu)常用材料主要包括水泥材料、鋼筋材料、粗骨料、細(xì)骨料、混凝土添加劑等。水泥材料由水泥和膠結(jié)材料組成，質(zhì)量檢測(cè)工作主要使用化學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)其凝結(jié)速度、膠結(jié)特性與安定特性。鋼筋材料包括原材料和連接性鋼筋，在質(zhì)檢工作中需要采用物理力學(xué)檢測(cè)方法檢測(cè)其張拉強(qiáng)度、抗彎曲能力、抗拉性能、伸縮率等是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。粗骨料由鵝卵石、碎石和毛石組成，須采用物理試驗(yàn)檢測(cè)骨料的粒徑、表觀密度和含泥量。細(xì)骨料主要材質(zhì)是細(xì)砂，在質(zhì)檢工作中須采用物理檢測(cè)法檢驗(yàn)其堆積密度、表觀密度、含泥量和篩分。混凝土添加劑包括速凝劑、防凍劑和減水劑等，在質(zhì)檢工作中需要采用化學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)Cl-離子含量與坍落度。確保水利工程施工建設(shè)質(zhì)量，須全面做好施工材料張拉強(qiáng)度的試驗(yàn)檢測(cè)工作，制定科學(xué)可行的檢測(cè)方法，提高施工材料控制技術(shù)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作流程管理工作和施工材料質(zhì)檢力度，可確保水利混凝土施工質(zhì)量。

2.2 改善混凝土和易性

混凝土和易性的基本定義是指水泥、砂石、原材料、瀝青混合料、骨料等混凝土外加劑相互融合的質(zhì)量。在融合過(guò)程中，須確保原材料的性質(zhì)與混凝土整體性能在融合后，混凝土結(jié)構(gòu)外形發(fā)生變化，應(yīng)確保其整體性能不發(fā)生改變。

從微觀層次來(lái)分析，混凝土和易性體現(xiàn)在三個(gè)方面：第一，流動(dòng)性。混凝土結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性表現(xiàn)在攪拌混凝土過(guò)程中產(chǎn)生的作用力，混凝土?xí)诖俗饔孟掳l(fā)生流動(dòng)，通過(guò)流動(dòng)填滿模具。第二，黏聚性。混凝土黏聚性是在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中各種材料間存在凝聚力，最終使混凝土結(jié)構(gòu)可黏聚在一起。第三，保水性。保水性指在混凝土攪拌過(guò)程中，確保材料具有保水性，以免出現(xiàn)泌水問(wèn)題。混凝土混合過(guò)程中時(shí)常會(huì)發(fā)生透水，如果材料具有良好的保水性，可減少縫隙，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水與裂縫問(wèn)題。改善混凝土和易性，須全面分析影響混凝土和易性的重要因素。

以瀝青公路工程建設(shè)為例，影響混凝土和易性的主要因素包括原材料、瀝青混合料、水泥特性、骨料和混凝土外加劑。原材料除瀝青外，還包括砂石集料。砂石可增強(qiáng)瀝青的穩(wěn)定性，支撐效果良好。在瀝青公路路面施工作業(yè)中，須嚴(yán)格檢測(cè)瀝青與砂石等原材料的性能及原材料在水中的質(zhì)量與物體密度，確保合格再投入使用。應(yīng)借助磨光機(jī)處理砂石，確定摩擦系數(shù)與磨光值。在選用瀝青混合料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格檢測(cè)其混合性能，根據(jù)具體施工環(huán)境選擇適宜的混合材料。水泥特性是指水泥的品種、礦物質(zhì)含量、配置過(guò)程中含水量對(duì)混凝土和易性的影響。骨料對(duì)混凝土和易性的影響來(lái)自骨料顆粒的形狀、級(jí)配、內(nèi)部含泥量和吸水率。如果骨料質(zhì)量合格，將其拌入混凝土中可提高混凝土的流動(dòng)性，保持良好的黏聚性與保水性，可降低坍落度的損失，增加混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，克服裂縫缺陷。混凝土外加劑主要包括高效減水劑、普通減水劑和泵送劑，外加劑可降低混凝土的泌水性，改善其流動(dòng)性、黏聚性與耐久性，有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，維護(hù)大體積混凝土的安全。

其次，在公路、橋梁與隧道等大型工程施工建設(shè)中，改善混凝土和易性，須做好集料配置工作。施工技術(shù)人員應(yīng)采取科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)方法科學(xué)配置混凝土集料，應(yīng)注意外在施工環(huán)境溫度與濕度，根據(jù)天氣和運(yùn)輸距離，科學(xué)控制水泥劑量。如果在晴天運(yùn)輸且運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，應(yīng)將水泥劑量控制在0.5%～1%之間。

某高速公路工程施工建設(shè)在水泥劑量試驗(yàn)檢測(cè)工作中采用了EDTA滴定方法和四分取樣法，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)水泥劑量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格控制。施工技術(shù)人員采用了負(fù)壓篩法將細(xì)度參數(shù)控制為≤10%。在混凝土集料拌和與運(yùn)輸環(huán)節(jié)，須兼顧水分散失問(wèn)題，將混合集料含水率控制在1%～2%之間。應(yīng)將混合集料存儲(chǔ)于較為干燥的倉(cāng)儲(chǔ)內(nèi)，以免受潮，如果施工區(qū)域正處于多雨季節(jié)，需要設(shè)置防雨排水設(shè)施。初步完成混合集料拌和作業(yè)后，應(yīng)嚴(yán)格檢測(cè)其質(zhì)量，判斷其壓碎值是否符合水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，如果發(fā)現(xiàn)壓碎值不達(dá)標(biāo)，應(yīng)及時(shí)分析原因，根據(jù)具體原因調(diào)整級(jí)配，對(duì)施工集料進(jìn)行重新拌和，并予以質(zhì)檢，檢驗(yàn)合格后再投入使用。

2.3 優(yōu)化混凝土施工技藝

在部分路橋與隧道工程混凝土施工建設(shè)中，須做好孔道留設(shè)工作，在具體工作中應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算和控制孔道直徑，確保預(yù)應(yīng)力鋼筋能穿入該孔道直徑，以便后續(xù)施工的順利開(kāi)展。在孔道留設(shè)工作中，常會(huì)使用兩種施工方法：抽芯法和預(yù)埋管法。其中，抽芯法分為鋼管抽芯法、膠管抽芯法，前者常用于直線孔道留設(shè)作業(yè)，確保鋼管材料的平整度、長(zhǎng)度與表面光滑度。在澆筑混凝土或混凝土初凝期間，應(yīng)結(jié)合時(shí)間進(jìn)度勻速移動(dòng)鋼管，以免鋼管和混凝土黏結(jié)。抽管時(shí)間應(yīng)適宜，如果過(guò)早會(huì)導(dǎo)致混凝土坍塌，過(guò)晚會(huì)使鋼管和混凝土黏為一體。在抽管過(guò)程中，應(yīng)先抽出上方管，再抽出下方管，注意保持均勻的速度，抽完后應(yīng)及時(shí)做好孔道清理工作。膠管具有良好的彈性，膠管抽芯法可應(yīng)用于直線孔道、曲線孔道，應(yīng)用時(shí)應(yīng)向管內(nèi)注入適量的壓力，確保膠管強(qiáng)度。預(yù)埋管法是通過(guò)預(yù)埋良好的金屬軟管連接混凝土，優(yōu)化孔道成型效果。

在設(shè)置工作井和接收井時(shí)，應(yīng)使用挖掘機(jī)科學(xué)開(kāi)挖基坑，工作井和接收井基坑體積通常為1.2 m3，應(yīng)依次完成混凝土與底板的澆筑工作。待混凝土的強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后，需要在井口架設(shè)桁車，并借助鋼管將其吊進(jìn)工作井內(nèi)，正確啟動(dòng)頂管設(shè)備，可依次做好頂進(jìn)施工作業(yè)。

在開(kāi)展管道內(nèi)的土方作業(yè)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮頂管掘進(jìn)機(jī)的作用，采取掘進(jìn)式開(kāi)挖技術(shù)，將多余的泥漿全部排到井外。

待泥水完全分離后，將所有的沉渣裝進(jìn)自卸汽車內(nèi)并將其運(yùn)輸?shù)揭?guī)定的棄土區(qū)。對(duì)于混凝土基礎(chǔ)面層上的導(dǎo)軌，須確保其定位的準(zhǔn)確性、穩(wěn)固性，在頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)確保導(dǎo)軌在各種荷載的作用下不發(fā)生移位、變形和沉降問(wèn)題。

2.4 做好混凝土澆筑作業(yè)

維護(hù)路橋與隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與安全性，應(yīng)做好混凝土澆筑作業(yè)在采用置換澆筑技術(shù)的過(guò)程中。重新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度應(yīng)在25.5 MPa以上，相較于原結(jié)構(gòu)（沒(méi)有開(kāi)展置換澆筑結(jié)構(gòu)），此時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)通常會(huì)低一個(gè)等級(jí)。板置換混凝土深度應(yīng)在42 mm以上，不同澆筑作業(yè)工藝存在不同的梁柱標(biāo)準(zhǔn)要求，人工澆筑深度、噴射法作業(yè)深度分別在62、52 mm及以上。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)的測(cè)量，根據(jù)相關(guān)要求確定置換長(zhǎng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，確保路橋與隧道工程混凝土和易性與耐久性，克服混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，提高混凝土施工技術(shù)，須精選混凝土原料，科學(xué)配置施工集料水灰比，全面優(yōu)化施工技藝，做好混凝土結(jié)構(gòu)澆筑工作。