水利建设中混凝土工程质量问题及对策研究

张希红

（临汾市水利机械工程局 山西临汾 041000）

水利建设中混凝土工程质量问题及对策研究

张希红

（临汾市水利机械工程局 山西临汾 041000）

混凝土工程是水利建设工程的重要组成部分。麻面、蜂窝、露筋、强度不足等质量病害，直接侵害水利工程安全及使用。文中分析了各种病害形成的原因，从原材料的选择，混凝土的配比、搅拌、运输、浇灌、养护等方面，提出控制混凝土工程质量的方法策略。

水利工程；混凝土；质量；措施

0 引言

混凝土工程是水利建设工程最重要的项目之一。如何解决混凝土工程施工问题、提高混凝土工程的质量与寿命，一直是水利建设理论与实践的重点课题。笔者结合实际工作经验，对混凝土工程质量的多发问题加以分析，提出应对策略。

1 水利工程混凝土质量问题分析

1.1 混凝土裂缝

混凝土裂缝是水利工程中的常见质量病害。由于存在裂缝，混凝土工程在后期运营中，被有害物质及水分侵入混凝土结构内部，降低混凝土性能，腐蚀钢筋，引发渗水、漏水事故，影响工程的安全性与耐久性。

1.1.1 收缩裂缝

收缩裂缝是指新浇筑混凝土在未凝结硬化过程中，所发生的体积收缩变化。主要原因有：1）失水收缩。混凝土内部湿度高于环境湿度，混凝土水分自内而外的转移损失，必然带来整体结构的体积缩减。2）自生收缩。水泥浆体的自然干燥，孔隙容量的收缩必然引发整体结构收缩。3）化学减缩：水泥水化反应后，其生成产物的总体积必然小于反应前水泥＋水的总体积[1]。收缩裂缝主要发生于混凝土裸露表面，一般裂缝深度不大，如图1所示。

1.1.2 温差裂缝

水泥水化过程中的放热，混凝土升温，使整体结构出现内外温差。水化反应完成后，温度逐降。温度变化带来混凝土体积的热胀冷缩，会产生附加应力，当附加应力超过混凝土的极限抗拉强度时，即产生微小裂缝，如图2所示。温差裂缝通常在3类情况下发生:1）混凝土构件内部水化反应生热，形成内外温差。2）混凝土构件拆除模板后，外层混凝土温度迅速下降，与内部温差陡然加大。3）大尺寸混凝土构件，热量难以外散，温差一旦出现，就会产生裂缝[1]。

图1 混凝土收缩裂缝

图2 混凝土温差裂缝

1.2 麻面与蜂窝

麻面现象见图3。引发麻面的原因主要有:1）模板原因。模板材料使用量巨大，往往使用废旧或边角料，其表面粗糙，容易附着水泥浆渣或杂物，所以在拆模时，就会因粘连出现麻面；或因模板干燥吸水，使混凝土构件表面脱水而呈现麻面；或因模板之间接缝过大，局部漏浆也会出现麻面。2）隔离剂原因。涂抹不匀、局部漏刷、失效，造成模板与混凝土表面粘连。3）浇灌振捣原因。振捣器械简陋或操作不达标，捣振不足，使得整体结构松散，致使模板表面残留气泡，也会引起麻面。

图3 混凝土麻面

蜂窝是指混凝土局部结构出现的无强度酥散状态，尚无钢筋外露的现象，见图4。引发蜂窝的原因主要有:1）下料。混凝土未分层下料或过高，石子太过集中，石子砂浆离析。2）振捣。如前文1.2所述原因等。3）模板。缝隙过大，水泥浆流失。4）骨料。钢筋较密，而石子坍落度过小或粒径过大，混凝土底部没有充分沉淀就继续浇灌上层。5）其他。配合比、水量、搅拌时间等[2]。

图4 混凝土蜂窝

1.3 露筋

露筋是指混凝土构件表层出现的主筋或箍筋外露的现象，见图5。形成露筋的主因：1）配比失当，混凝土或稀或粘，水泥浆、石料、钢筋离析，使贴近模板的部位缺浆或漏浆。2）构件的截面过小，而钢筋的密度过大，石子被钢筋卡在外，钢筋不能被水泥砂浆饱和包裹。3）混凝土灌筑过程中，钢筋保护层垫块因受压，发生位移，或疏密不均，造成钢筋太过贴近模板。4）振捣不实或振捣力度不合理引起钢筋位移。5）木模板湿度不够，吸去混凝土表层水分而发生粘结；或脱模过早，混凝土尚未完全凝固，表层出现剥落；或拆模力度、角度不当引起时缺棱掉角[3]。

图5 混凝土露筋

1.4 强度不足

强度不足主要表现为：抗裂性差、构件变形等，见图6。强度不足必然引起渗水漏水，降低承载力，削弱耐久性，最终导致事故发生。

图6 混凝土强度不足

强度不足的主要原因：1）原材料质量。如水泥标号与工程要求不匹配；石子强度、表面状态、形状、稳定性不良，砂石中杂质、粉尘、云母含量高；水质量不合格；添加剂质量或组成，与工程要求配比不相符。2）混凝土配合比。水量过大；配合比不符合实际；添加剂掺量或配置不当；砂石计量失误；水泥不足量等。3）施工工艺。搅拌力度、时间不合理；水泥浆漏失；混凝土假凝；振捣不实；后期养护不当等。4）试块制作。未按标准养护或制作，如早期干燥缺水、受冻等[4]。

2 解决水利工程混凝土质量问题的对策分析

2.1 原材料控制

2.1.1 原材料选择

工程用材应优先选择有实力、信誉的大厂家产品，从源头杜绝劣质原料进场。1）严格控制水泥的品种及标号，北方施工可选取热硅酸盐或者硅酸盐水泥且注意防冻。2）选择骨料时，需要综合质量、价格、运输等多种因素，确保有害物质含量不大于2%，结构用砂含泥量不大于3%，粗骨料石子，一般应选取1～3 cm的碎石，还需清除其中的白云石块或煅烧过的石灰石块。同时，防止碱性活骨料掺入混凝土骨料之中。3）外加剂的选择，除了质量、合格率等标准，产品选取要结合工程的实际。4）拌制混凝土的水质，必须经化验合格后方可用。预应力混凝土的用水更应着重控制。生活污水、pH＜4的酸性水、硫酸盐含量超过水重1%、工业废水不能用于拌制混凝土。5）化学外加剂，首先选证件齐全、资质合格、信誉口碑良好的厂家产品，其次外加前试配检验，确认其是否满足设计和施工的匹配要求，再次检查有效期，最后，搅拌混凝土时严格控制剂量，不随意添加、混搭使用[5]。

2.1.2 原材料运输

水利建设工地一般都在远离市区厂区的野外，运输距离较远、路面状况较差。水泥供应要保持及时性、连续性，在运输和保管中须注意防水防潮，以免水泥结块失效。水泥钢筋等材料，从厂家运输到工地后要进行再次抽样检查，防止个别不法司机在运输过程中倒换劣质材料。砂石用量大，要注意运输的稳定性，避免因材料供应不及时而延误工期。

2.2 配合比控制

混凝土的水泥浆浓度。水泥浆浓度，应以充分包裹骨料并保持骨料润滑为宜，目的是使混合料具有较强的流动性。基本原理是，水灰比不变的前提下，混合物流动性由水泥浆浓度决定：当水泥浆浓度超出骨料包裹需求，则可能发生流浆，既降低构件性能又浪费物料；当水泥浆浓度不足以有效包裹骨料且充分填充骨料空隙之时，则黏聚性、流动性降低，既可能发生构件崩塌，且必然降低混凝土强度和使用耐久性。

水灰比决定水泥浆稀稠度。水灰比过小，水泥浆变稠，流动性降低，就不足以保证混凝土拌合物最终的密实成型。水灰比过大，则水泥浆变稀，黏聚性和流动性不当，引起流浆、离析。基本标准是，水量不变前提下，水泥用量±50～100 kg/m3，流动性基本不变。施工过程中，常采用改变水灰比的方法，配制流动性相同而强度不同的塑性混凝土[6]。详见表1。

表1 塑性混凝土的用水量 单位：kg/m3

2.3 搅拌时间控制

混凝土的黏聚性和流动性，与搅拌时间有很大关系。混凝土工程在浇筑施工时，应特别强调最小搅拌时长[7]。见表 2。

表2 混凝土搅拌最小时长表

2.4 砂率控制

砂在混凝土中的主要作用是充填混合料石子的缝隙。砂率是混凝土配料的常用标准，指砂量与砂+石总量的比率。砂率越大，骨料空隙率及总表面积越大、流动性越小、混合物越粘稠。反之亦然[8]。见砂率公式。

式中：βs为砂率%；mg0、ms0分别为每立方米混凝土的粗骨料、细骨料用量，kg；p为粗骨料的空隙率，%；p0s、p0g分别为砂、石堆积密度，kg/m3；V0s、V0g分别是混凝土中砂及石子颗粒的堆积体积，m3。

2.5 运输控制

在水利建设的施工过程中，受各种条件制约，混凝土往往不是在施工现场搅拌后即行浇筑，而是异地拌合后运输到施工现场。因此，运输过程中须防止凝固的发生。具体方法：比如加入适量缓凝剂；远途运输使用混凝土专用车辆运送，以便在途中持续搅拌等。

2.6 浇筑控制

1）工艺。采用斜层浇筑法和阶梯浇筑法施工时，见图7，图中1、2、3、4等数字，分别代表施工浇筑顺序号。2）配合比。优化混凝土骨料的配合比，控制胶结材料的占比以降低水化热，提高混凝土浇筑质量。3）定期检测。一般每4 h检测1次均匀性、拌合性、塌落度、含气量等是否符合混凝土要求，以便及时应对。4）施工现场清理。排除杂物混入拌合物影响浇筑质量的一切可能。5）振捣。施工中多采用阶段振捣，每一次振捣都应充分且力度方法适当，以不再出现气泡为止[9]。

图7 斜层浇筑法（左）和阶梯浇筑法（右）

2.7 养护控制

养护的直接目的，是保持混凝土表面潮湿，防止混凝土表面水分的快速蒸发损失，达到整体构件的同步凝固干燥，最终保障混凝土工程的质量[10]。养护过程中要定期开展质量检测，检测标准如表3所示。

表3 混凝土质量水平检验表

3 结论

混凝土工程受多种因素影响，容易产生麻面、裂缝、露筋、强度不足等质量问题，影响构件使用。加强混凝土施工的全过程控制，有利于解决问题，提高整体水利工程质量。

［1］张德生，李远瑛.焊接箍筋高轴压比高强混凝土柱裂缝发展［J］.辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2016（08）：845-851.

［2］单国强.浅谈大体积混凝土施工质量的控制［J］.焦作大学学报，2016（02）：78-81.

［3］韩建忠，杨普义.昌源河渡槽改建及排架加固处理措施［J］.水利技术监督，2016（04）：111-113.

［4］马健华，马淑芳.混凝土整体置换法在结构加固中的应用［J］.施工技术，2016（10）：79-81.

［5］黄蕴元.混凝土材料科学研究中的若干进展（上）［J］.混凝土世界，2016（07）：35-39.

［6］王怀义.高性能混凝土配合比的几点思考［J］.混凝土世界，2016（07）：98-101.

［7］董玉刚，林亮亮；孔鲜宁等.基于EDEM的双卧轴搅拌机搅拌工艺对比研究［J］.水泥工程，2016（02）：87-90.

［8］周林飞，邢浩翰，李 嫱等.辽河特细砂混凝土配合比确定及抗压强度分析［J］.水电能源科学，2016（07）：124-126.

［9］R.I.艾德考安，曹艳辉，孙言.波多黎各波图格斯碾压混凝土坝施工挑战［J］.水利水电快报，2016（06）：17-20.

［10］谢 超，王起才，李 盛，等.养护温度和水灰比对混凝土孔结构的影响研究［J］.混凝土，2016（06）：15-19.

Concrete Works'Quality Defect Problems and Countermeasure Research in Hydraulic Construction

ZHANG Xi-hong

The concrete works are the important component in hydraulic construction.Pitted surface，honeycomb，emergence of steel bar，no sufficient strength and other defects directly influence the safety and lifespan of use of the hydraulic project.The paper analyzes the formation causes of defects，presents the methods and tactics to control the concrete work's quality from following aspects:the selection of raw meterials，concrete's mix proportion，mixing，transporting，placing and curing.

hydraulic project；concrete；quality；measure

TV544

B

2016-08-09

2016-09-30

张希红（1975-），男，2009年毕业于山西师范大学土木工程专业，工程师，从事水利工程施工管理。

1006-8139（2017）03-035-04