付忠義
(山西二建集團有限公司,山西 太原 030001)
從目前的情況來看,許多建筑物采用混凝土結構,因此混凝土結構的質量驗收與工程的最終質量、安全和經濟效益密切相關。混凝土施工質量不合格,勢必阻礙施工項目的順利進行,會給施工企業造成巨大的經濟損失。因此,科學應用混凝土施工技術尤為重要。鑒于此,有必要對建筑工程中混凝土施工技術的應用進行探討和分析。
就目前情況而言,混凝土工程施工包括預制法和現澆法。兩者最大的區別是混凝土的澆筑地點有一定的差異。預制法具有成本低、特點強、能加快工程進度等優點,其主要缺點是整體性能差。現澆法需要在施工現場進行混凝土澆筑,具有剛度大和耐久性、抗震性、抗沖擊性好等優點,其主要缺點是抗拉強度低,容易出現裂縫。混凝土澆筑必須采用商品混凝土,混凝土需由專業的混凝土攪拌站提供。混凝土施工過程中的問題主要來自原材料、混凝土施工、混凝土養護等方面。同時,施工中混凝土的質量問題主要包括裂縫、氣泡、爛根、蜂窩等,需對質量問題形成的原因進行分析并提出預防措施,以保證住宅樓建筑工程的整體質量[1]。
影響混凝土施工技術的因素有很多,筆者從混凝土施工常見問題的誘因角度入手進行分析。首先是因外界溫度變化導致的施工裂縫問題。混凝土受自身溫度以及外界溫度影響主要表現在以下兩個環節,其一是混凝土凝固硬化環節。該環節中,水泥材料接觸水分會水熱化釋放大量熱量,但此時的混凝土體積較大,其自身內部散熱能力不足就導致內部范圍內溫度急速上升,這樣就造成了混凝土塊內外溫差過大的現象。根據熱脹冷縮的基本原理,混凝土內部會膨脹,外部則會收縮,這樣的內外變化就會導致混凝土塊出現裂縫問題[2]。另一個環節就是施工現場溫度的異常變化問題,若環境溫度快速下降,那么混凝土外部就會出現收縮應力,當這樣的應力大于其內部拉力時就會出現裂縫。其次為混凝土的干縮變形現象,主要原因為混凝土塊內部水分快速蒸發。根據混凝土的作用原理和過程,其在澆鑄之后將會逐漸硬化,同時伴隨著內部水分的持續蒸發。此時水泥材料的凝膠體就會因水分喪失而出現收縮現象,導致混凝土的變形。內部的干縮變形會產生巨大的拉應力,最終影響到混凝土的表面,導致裂縫的發生。因此施工人員在完成混凝土澆鑄施工之后還需開展持續性養護工作,目的就是保持混凝土內部的水分,預防其干縮變形。最后是因混凝土結構基礎問題導致的不均勻沉降現象。混凝土施工是建立在穩固地基的基礎上的,混凝土本身是具有一定重量的,如果其施工位置基礎不穩,那么就很容易發生不均勻沉降,破壞混凝土自身的內部結構,導致其變形,最終因變形產生拉應力誘發混凝土的裂縫,影響建筑工程的整體質量[3]。
混凝土原材料主要包括水泥、水、沙石、骨料、添加劑等。在混凝土配制過程中,技術人員可以適當添加摻和料、外加劑來提升混凝土性能,使混凝土質量符合施工要求。混凝土摻合料的成分雖然較為簡單,但是其添加比例會對混凝土結構的性能產生較大影響。因此,在混凝土配制階段,技術人員應科學確定各類材料的配制比例,根據實際需求做好摻合料、配料的選擇。混凝土質量是影響土木工程建筑施工質量的關鍵要素,技術人員應高度重視混凝土配料的選擇和配制比例,確保原材料質量、配比都能夠滿足規范標準要求。目前,礦物、硫酸鹽、粉煤灰等都是混凝土配制中常用的摻和料,這些材料具有一定的節能環保效果。工作人員在混凝土中加入這些摻和料時,應注意以下要點:①合理控制硫酸鹽水的溫度(通常不超過15℃)。②按照不超過6%的標準控制粉煤灰燒失量。③根據土木工程建筑的施工需求,科學選用火山灰、沸石粉等礦物配料。④按照土木工程建筑施工對混凝土材料的需求,通過嚴格的配比試驗確定最佳摻和料配比,并且在配制過程中做到精準稱量[4]。
采用商品混凝土需要嚴格控制運輸距離和時間,保證混凝土的均質性,避免發生離析現象,滿足坍落度要求,以便在混凝土初凝前有充分的時間進行澆筑和振搗。在輸送和澆筑過程中嚴禁加水,散落的混凝土不能用于結構澆筑,同一施工段的混凝土應保證澆筑作業的連續性。在混凝土澆筑前,應做好清理工作,將墊層或模板上的雜物清除干凈;在表面干燥的地方施工時,還應灑水濕潤。當現場作業環境溫度超過35℃時,如果采用金屬模板,可以通過灑水進行降溫,但灑水后不得留有積水。當進行豎向結構混凝土澆筑時,需要先在底部填入與混凝土內砂漿成分相同的水泥砂漿,厚度控制在3cm 內。為保證混凝土澆筑時不產生離析現象,必須嚴格控制混凝土自由傾落高度。例如,粗骨料料徑大于25mm 時,自由傾落高度不得超過3m,反之不能超過6m,若不能滿足規定要求,則需要加設溜槽、溜管以及串筒等裝置。在澆筑與墻柱連成整體的梁板時,應在墻柱澆筑完成后1~1.5h 再繼續澆筑。梁板宜同時澆筑,有主梁的樓板應順著次梁方向澆筑,單向板應沿著長邊方向澆筑,對于拱和高度超過1m 的梁結構可以單獨澆筑。在底層混凝土初凝前,應完成上一層混凝土的澆筑,否則需要根據相關施工縫技術要求進行處理[5]。
在混凝土澆筑過程中,施工人員應堅持邊澆筑邊振搗的原則,及時排出混凝土內部的空氣,確保混凝土順利成型,提高混凝土的密實度。在振搗過程中,首先,施工人員應合理選擇振搗設備、振搗方法。當前應用較為普遍的是人工操作振搗棒的方式,即施工人員手持振搗棒,將振搗棒垂直快速插入混凝土中,振搗大約25s 后緩慢拔出。其次,施工人員要嚴格控制振搗過程,選擇一種固定的布設振搗點的方式,將振搗點間距控制在振搗半徑的1.5 倍左右,并使混凝土截面和振搗棒保持45°夾角。在這個過程中,施工人員應注意避免產生過振、漏振等問題。最后,施工人員要堅持“三不碰”原則,即避免觸碰預埋件、模板、鋼筋,以免影響混凝土結構的整體施工效果[6]。
混凝土結構一般要求整體澆筑,由于施工組織或技術上的原因,在澆筑過程中會留有間歇時間,如果間歇時間超過混凝土的初凝時間,就需要提前做好施工縫設計。根據相關技術要求,施工縫宜設置在結構受剪力較小且便于施工的部位。例如,在梁板式結構混凝土柱施工時,施工縫宜留置在基礎頂面或者梁底面;主次梁樓蓋沿次梁方向澆筑混凝土時,施工縫應設置在次梁1/3 跨度范圍內。在施工縫處繼續澆筑混凝土時,必須保證混凝土抗壓強度符合技術規定,且做好已硬化混凝土表面的清理和濕潤處理,經過細致搗實,保證施工縫處混凝土與原混凝土結構緊密結合[7]。
在混凝土澆筑完畢后,混凝土養護是混凝土施工的最后一道關鍵工序。混凝土養護主要是保持適宜的溫度和濕度,以控制混凝土內外溫差,促進混凝土強度的正常發展,以及防止混凝土裂縫的產生和發展。關于混凝土的養護,要安排專人負責,并做好記錄,根據季節和構件形式采用不同的養護方式。例如,冬季施工的墻柱混凝土應采取養護劑防止混凝土早期水化時的水分流失,頂板混凝土采取覆蓋薄膜和保溫層的方式防止混凝土中的水分流失;夏季施工的墻柱混凝土應澆水進行養護,頂板混凝土收面完成后,立即將一層塑料薄膜覆蓋在混凝土上,終凝后采用麻袋片進行覆蓋,一定要保證塑料薄膜及早覆蓋且覆蓋嚴密,麻袋片要持續保持濕潤狀態(塑料薄膜內應有凝結水)。混凝土的養護時間根據混凝土的類型和部位有所不同,普通混凝土養護7d,抗滲混凝土養護14d,后澆帶混凝土養護14d,大體積混凝土養護14d,冬施混凝土養護14d。
建筑工程行業標準化程度較高,對建筑混凝土施工質量和安全性要求較高,但建筑混凝土的不同性質和性能使其在實際使用中容易出現過干、裂縫、變形等不利情況。因此,必須有效地保證施工材料的質量,才能有效地減少施工混凝土結構管理和使用中的質量和安全問題。在現場施工過程中,選用混凝土材料時,應該提前確認施工中使用的各種工程材料的具體規格、型號、性能等基本參數,定期進行材料質量和性能試驗驗收。
混凝土拌制、運輸與施工是一個完整的流程,具有嚴密的時間限制,一旦超過相應的時間或其中某一個環節出現質量問題,那么最終的混凝土施工質量就會受到影響。而參與混凝土施工就是施工人員與機械設備,因此,施工單位應做好各環節的時間規劃工作,合理安排人員,分配好各環節的工作,提前做好機械的性能檢測工作,推動各環節工作的有序進行,保障最終的施工質量。
(1)預防自縮現象引發的裂縫問題。技術人員可以通過調整混凝土原材料配比、使用添加劑等方式控制混凝土自縮現象,進而避免出現裂縫問題。同時,在施工過程中,施工人員也需采取一定措施,例如,及時進行養護,降低混凝土的自縮幅度,提高混凝土結構的抗裂水平。
(2)合理使用添加劑。混凝土強度大但是延展性不足,為彌補這一缺陷,施工人員可以選擇在混凝土材料中適當添加一些高性能材料,如技術纖維等材料,來提升混凝土的彈性、延展性和抗裂性。
(3)嚴格監管施工過程。現場管理人員應嚴格監督施工人員的行為,防止施工過程中出現違規操作的現象,確保所有工序能夠按照既定的工藝流程、技術要點得以充分落實,切實提高施工的規范性、標準性。
為減少混凝土結構裂縫,施工單位可采取以下措施:①及時清理舊模具,防止施工殘留物粘在模具表面,澆筑時保持模具濕潤,澆筑工作完成后,應澆水以確保混凝土表面的水分符合標準。②通過振搗過程去除混凝土內部氣體,避免內部氣體在混凝土結構表面形成氣泡。③對混凝土結構養護工程和養護工程進行持續優化,不僅可以防止混凝土溫度裂縫的形成和發展,還可以增強結構的承載力和強度,保證混凝土結構的穩定性。
對于大體積混凝土施工,留設后澆帶也是有效的防滲抗裂技術措施,不斷優化設計方案,充分利用混凝土早期收縮量大的特點,合理劃分后澆帶,做好后澆帶混凝土澆筑。清理已硬化的混凝土表面,可以先刷一層水泥漿,然后使用微膨脹混凝土進行澆筑,強度等級應比原結構提高一級,并至少保持14d 的濕潤養護,避免后澆帶成為結構薄弱點。除了后澆帶的設計施工,考慮到施工工期、成型質量以及勞動力投入等綜合因素,在地下室底板和頂板部位,可以采用跳倉法施工技術,減少后澆帶的留置數量,加快施工進度。將施工區域劃分成若干小塊,通常地下室底板分段長度不宜超過40m,頂板分段長度不宜超過16m,遵循分塊規劃、隔塊施工、分層澆筑以及整體成型的基本原則,充分利用混凝土凝固前期性能尚未穩定、容易釋放內應力的特性,隔一段澆一段,且相鄰兩段間隔時間不少于7d。跳倉接縫處按照施工縫的技術要求進行處理,從而有效解決了超大、超長、超厚的大體積混凝土抗裂防滲難題。
綜上所述,混凝土施工是工程建設質量管理的關鍵環節,直接關系到工程建設的整體施工質量。在施工前有必要對混凝土施工的每個環節進行分析控制,以及對混凝土施工中容易出現的質量通病采取相應預防措施,確保混凝土的施工質量得到進一步提高,優化混凝土施工技術的應用,實現施工水平和施工效益的有效提升。