吳繼明

(新疆水利廳瑪納斯河流域管理處,新疆 石河子 832000)

水利工程是我國的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),是目前正在進(jìn)行大力開發(fā)建設(shè)的重點(diǎn)工程,而且其中大多數(shù)工程都以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式為主;就通常的水工建筑結(jié)構(gòu)而言(如大壩、水閘、碼頭等建筑構(gòu)筑物等),建筑結(jié)構(gòu)的荷載承重和防滲功能等均主要由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān),因此,混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其施工質(zhì)量控制都顯得尤為重要,其設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全、效益發(fā)揮和使用壽命等[1]?；炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量,主要受混凝土原材料的質(zhì)量,混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平以及施工隊(duì)伍素質(zhì)等因素的共同影響,嚴(yán)格控制好混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其施工質(zhì)量,對(duì)于水工建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全和功能發(fā)揮具有重要的作用。文章結(jié)合筆者長期的實(shí)際管理工作經(jīng)驗(yàn),就混凝土水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其施工管理、質(zhì)量控制等方面的相關(guān)內(nèi)容,針對(duì)影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的主要因素進(jìn)行相應(yīng)的探討。

1 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的特點(diǎn),水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì),還需要更多地考慮建筑結(jié)構(gòu)在長期使用過程中由于水下環(huán)境作用引起的結(jié)構(gòu)材料腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)性能與適用性的影響,應(yīng)盡可能通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行的有關(guān)國家、地區(qū)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定[2～3]執(zhí)行,充分考慮建筑結(jié)構(gòu)在正常使用階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)檢測(cè)和維護(hù)過程,在進(jìn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)預(yù)留足夠的工作面為后續(xù)工作提供可實(shí)施性。值得指出的是,水工混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中遭受病害是不可避免的,只是應(yīng)將其程度降至最低水平。因此,在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí),在考慮材料受環(huán)境侵蝕和老化對(duì)性能產(chǎn)生的影響后,還仍然要確保結(jié)構(gòu)和構(gòu)件存有足夠的安全性和整體穩(wěn)定性。

2 原材料的選擇及檢驗(yàn)

混凝土結(jié)構(gòu)的主要原材料包括有碎石、砂、水泥、外加劑等。在確保水工混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,選用相應(yīng)的混凝土原材料前,一定要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn),只有所有的技術(shù)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求才能采用;當(dāng)碎石骨料中含有過量有害物質(zhì)時(shí),則會(huì)影響水泥的水化反應(yīng),降低混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度,減弱骨料與水泥膠體的粘結(jié)。

在混凝土攪拌施工過程中,還要求質(zhì)量控制管理人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的結(jié)果及時(shí)對(duì)原材料的配比進(jìn)行調(diào)整。如在現(xiàn)場(chǎng)采用干炒法快速確定砂子的含水率,并及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的含水率及時(shí)調(diào)整混凝土配合比中的實(shí)際用水量和集料配比。

3 混凝土現(xiàn)場(chǎng)配合比的確定

影響混凝土原材料配合比變化而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變化過大的主要因素是細(xì)骨料砂子含水率、含泥量的變化和碎石含粉量的變化影響[4]。

(1)混凝土原材料施工配合比的換算。在混凝土攪拌現(xiàn)場(chǎng),各級(jí)碎石骨料中普遍含有一定量的超粒徑顆粒,而且骨料的含水量通常都會(huì)比飽和面干狀態(tài)要高的多。因此,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)骨料的粒徑變化范圍及砂石表面的實(shí)際含水率,將試驗(yàn)配合比換算為混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工配合比。

(2)混凝土施工配合比調(diào)整。由于混凝土施工易受現(xiàn)場(chǎng)其它條件的影響,根據(jù)混凝土在試驗(yàn)室里確定的設(shè)計(jì)配合比配置的混凝土,其和易性難于與實(shí)際施工條件完全適合,其現(xiàn)場(chǎng)坍落度也會(huì)隨之改變。為確保水工建筑結(jié)構(gòu)的混凝土和易性性滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件的要求,在保持水灰比不變的前提下,應(yīng)對(duì)混凝土含水率及其用水量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4 混凝土澆筑與振搗施工

水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工,經(jīng)常是大體積混凝土的澆筑。正式澆筑施工前,應(yīng)科學(xué)地設(shè)計(jì)施工組織計(jì)劃,將混凝土按一定面積、順序和走向,分層、分段地進(jìn)行澆注施工,同時(shí)應(yīng)確保不會(huì)留下明顯的施工縫。

(1)大體積混凝土結(jié)構(gòu) (如墩臺(tái)等)應(yīng)分區(qū)、分層澆筑,每層混凝土的澆筑厚度應(yīng)控制在振搗深度范圍內(nèi),確保在下層混凝土初凝前結(jié)束其上層混凝土的澆筑施工,一般情況下,水工建筑結(jié)構(gòu)的混凝土分層澆筑厚度不超過30cm。

(2)長條狀的混凝土結(jié)構(gòu) (如擋土墻等)的澆筑施工,應(yīng)分段、分層進(jìn)行,以確保每段混凝土結(jié)構(gòu)均滿足澆筑要求,一般情況下,分段澆筑長度控制在10～15m為宜。

(3)無論混凝土結(jié)構(gòu)是按什么形式澆筑,混凝土的澆筑施工應(yīng)一次性連續(xù)完成;如果澆筑施工過程中的間斷時(shí)長超過了初凝時(shí)間,則必須嚴(yán)格按施工縫要求處理接縫位置。

水工混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工時(shí),結(jié)構(gòu)構(gòu)件的任何部位都應(yīng)當(dāng)振搗充分,不得漏振,可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制。

(1)如采用插入式振搗器進(jìn)行振搗施工,其插入間距應(yīng)不超過振搗器作用半徑1.5倍的范圍,不能留有死角。

(2)采用插入式振搗器振搗施工時(shí),插入深度應(yīng)控制在距模板距離保持在50～100mm左右為宜,防止模板接觸振搗器并與之產(chǎn)生共振影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;上下層混凝土分層澆筑后,在振搗上層混凝土?xí)r,振搗棒的插入深度也應(yīng)進(jìn)入下層混凝土50mm左右,以確保上下層混凝土的連續(xù)整體性。

(3)采用平板式振搗器進(jìn)行施工時(shí),應(yīng)將待振搗的混凝土平面充分覆蓋,每次移動(dòng)時(shí)應(yīng)重疊振搗100mm左右。

(4)采用附著式振搗器進(jìn)行施工時(shí),振搗位置和次序應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)模板的架設(shè)情況和振搗器性能來布置,并進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)校。

同時(shí),還可根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)判斷混凝土振搗施工能否停止:①混凝土結(jié)構(gòu)表面的高度基本保持不變;②混凝土的冒泡現(xiàn)象已基本停止 (一般情況下,氣泡先由中部冒出,后由四周冒出再停止);③混凝土結(jié)構(gòu)表面泛漿并發(fā)亮,表面光滑平坦。

5 混凝土結(jié)構(gòu)變形控制

混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件產(chǎn)生裂縫是水工建筑中普遍的質(zhì)量通病,在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中,可在以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防控制。

(1)水工建筑的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)設(shè)計(jì)合理,在保證結(jié)構(gòu)整體性滿足要求的前提下,應(yīng)合理設(shè)置相應(yīng)的變形縫;在結(jié)構(gòu)受力分析計(jì)算時(shí),應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的斷面設(shè)計(jì)驗(yàn)算,正常使用階段的應(yīng)力情況,抗裂驗(yàn)算,超載、維修施工驗(yàn)算。

(2)控制原材料、半成品的質(zhì)量。確保選用水泥的安定性滿足要求,砂石級(jí)配良好,砂、石的含泥土、石粉比例應(yīng)控制在允許范圍內(nèi);混凝土配合比應(yīng)通過相應(yīng)的配合比試驗(yàn)確定,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)骨料條件進(jìn)行換算、調(diào)整;應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度變化情況采用水化熱適當(dāng)?shù)乃喈a(chǎn)品。

(3)混凝土施工管理?；炷猎牧系呐浜媳瓤刂埔獪?zhǔn)確,攪拌要充分,拌和要均勻;大體積水工混凝土澆筑施工,應(yīng)按一定順序進(jìn)行分區(qū)、分段、分層進(jìn)行,澆筑與振搗方法要妥當(dāng),澆筑速度要均勻,不能快也不能過慢;振搗施工要確?；炷脸浞置軐?shí),保持插入式振搗器與模板的最小距離,防止模板過度變形甚至出現(xiàn)漏水漏漿的現(xiàn)象;混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)合理養(yǎng)護(hù),不要受凍。

(4)注意水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的地基在施工期間發(fā)生較大變形,以及環(huán)境濕度急劇變化產(chǎn)生的不利影響。

6 混凝土冬季施工

在冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí),如果環(huán)境氣溫不低于零度,做好混凝土的常規(guī)保溫即可;如在負(fù)溫下(最低溫度低于-5℃)的環(huán)境條件下進(jìn)行混凝土澆筑施工,應(yīng)重視混凝土的早期防凍。防凍措施主要需要從以下兩方面進(jìn)行。

(1)采用防凍劑,可以大幅度降低混凝土拌合水的冰點(diǎn),防止在塑性狀態(tài)和早期混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分結(jié)冰膨脹,導(dǎo)致混凝土凍傷的現(xiàn)象,一般情況下,防凍劑對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度性能沒有明顯危害。

(2)保溫處理:在冬季混凝土澆筑盡可能使用膠合板、木板等密封性能較好、具有一定保溫作用的模板,再用保溫材料 (如草簾或泡沫保溫板等)覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表面,使混凝土強(qiáng)度加速發(fā)展。在冬季進(jìn)行混凝土施工,最好選用早強(qiáng)型的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。

7 結(jié) 語

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其施工是水利工程建設(shè)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是整個(gè)水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證的核心環(huán)節(jié)。

混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制,其實(shí)就是將設(shè)計(jì)及施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)系起來,在嚴(yán)格檢驗(yàn)、及時(shí)調(diào)整、重點(diǎn)控制、安全操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行,做到防患于未然,使水工混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量獲得有效保障。

[1]劉宏水.工建筑混凝土施工質(zhì)量控制[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010,7

[2]水工混凝土施工規(guī)范(DL/T5144-2001)[S].

[3]港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTJ267-98)[S].

[4]張國強(qiáng).水工建筑混凝土施工的質(zhì)量控制 [J].水利水電建設(shè),2009,5