段元忠

（山東魯碧建材有限公司，山東 濟南 271103）

1 水泥混凝土裂縫概述及其控制措施

1.1 水泥混凝土裂縫

水泥混凝土的顯著特征是體積大、結(jié)構(gòu)厚而復(fù)雜、澆筑面積和澆筑量大，因此，水泥混凝土的裂縫是最常見的施工問題裂縫。為了確保施工質(zhì)量，除了要保證水泥混凝土的完整性、抗?jié)B性、強度和剛度等級外，還要綜合考慮各方面因素，并最終抑制水泥混凝土產(chǎn)生裂縫。通常，固體材料中的某些不連續(xù)性稱為裂縫，裂縫會影響材料的強度。從空間尺度上分析，水泥混凝土的裂縫一般為微觀裂縫。微觀裂縫是指肉眼看不到的裂紋，包括粘合裂紋、水泥裂紋和骨料裂紋。前兩種裂紋存在于水泥混凝土的施工過程中，而骨料裂紋很少發(fā)生。微觀裂縫對水泥混凝土的影響主要表現(xiàn)在由結(jié)構(gòu)變化引起的功能變化。普通混凝土中的微觀裂縫是由于水合硬化時，非均質(zhì)混凝土的不平均體積變形引起的。微觀裂縫在整個結(jié)構(gòu)中的散布不規(guī)則，且不會浸透，所以，有裂縫的混凝土仍能承受一定水平的拉力。但在力集中的地方，微裂縫在拉力的作用下會迅速收縮，浸透并散布在整個混凝土結(jié)構(gòu)中，最終形成受力引起的結(jié)構(gòu)斷裂。內(nèi)部微裂縫導(dǎo)致大塊混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.1.1 混凝土自身的影響

即裂縫的內(nèi)部原因，包括用于制備混凝土的原材料、混凝土的體積穩(wěn)定性、混凝土的收縮率和蠕變。（1）用于制備混凝土的原料包括水泥、水、砂、石和外加劑等。產(chǎn)生裂縫的主要原因是膨脹的抑制，產(chǎn)生的應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉強度。膨脹強度受水泥品種、水泥量、混凝土配合比和混合方法的影響。（2）混凝土的體積變化包括硬化前、硬化時和硬化后的體積變化?；炷馏w積變化不穩(wěn)定，易降低混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性，并且水和其他液態(tài)物質(zhì)易滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)致混凝土裂縫。（3）混凝土結(jié)構(gòu)的重要特征是混凝土的膨脹。在無荷載狀況下，水泥混凝土中的裂縫通常是由混凝土的膨脹和變形引起的。（4）混凝土蠕變是指隨時間變化而快速增加的非彈性變形。當(dāng)澆筑混凝土?xí)r，其結(jié)構(gòu)變形是恒定的，但混凝土內(nèi)部的約束應(yīng)力逐漸減小，即發(fā)生“應(yīng)力松弛”。蠕變可以減小水泥混凝土結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力，從而抑制膨脹裂縫的發(fā)生。但是，蠕變變形是瞬時彈性變形的1～3倍，蠕變會不斷加劇混凝土結(jié)構(gòu)的變形，尤其是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，蠕變會造成預(yù)應(yīng)力損失。

1.1.2 質(zhì)量控制對結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的影響

實際計算準(zhǔn)確后再進(jìn)行施工，可以降低工程實踐中出現(xiàn)裂縫的可能性；結(jié)構(gòu)設(shè)計可以控制混凝土變形引起的裂縫。在實踐結(jié)構(gòu)計算中，必須首先假定相關(guān)參數(shù)，如混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力系統(tǒng)。但內(nèi)部應(yīng)力計算結(jié)果與實踐之間存在較大差別的數(shù)據(jù)不予考慮。內(nèi)部應(yīng)力的計算失誤通常會導(dǎo)致水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。就施工而言，不當(dāng)施工容易引起混凝土裂縫，不正確的混凝土振動方式以及混凝土固化不良也會出現(xiàn)混凝土裂縫。假如在施工時期混凝土的坍落度損失大，則流動性將變差。此時，加水混凝土的強度將嚴(yán)重降低，混凝土將膨脹、凝結(jié)并進(jìn)一步出現(xiàn)裂紋。錯誤的振動辦法會導(dǎo)致混凝土表層逐步開裂，混凝土的沉降和膨脹會在結(jié)構(gòu)厚度的交界處發(fā)生裂紋。若澆筑的混凝土外表未及時固化，將導(dǎo)致地表水蒸發(fā)并引起膨脹裂縫。

1.2 控制水泥混凝土裂縫的措施

當(dāng)熱量未完全流失時，混凝土處于隔熱狀態(tài)，溫度將沿著絕熱溫度降低曲線逐漸下降。實際施工中，水泥混凝土澆筑的頂部、底部和正面都有熱損失，因此當(dāng)T=TR時，混凝土的溫度開始下降。當(dāng)下層有新的混凝土層時，由于新混凝土層的水化熱影響，舊混凝土結(jié)構(gòu)中的溫度將略有下降，但最高溫度低于TR。隨后，混凝土溫度持續(xù)下降，最終在T=TF后呈現(xiàn)周期性的上下?lián)u擺，TF為準(zhǔn)波動溫度。TF通常受環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)影響，很難人工控制。

1.2.1 結(jié)構(gòu)措施

運用保溫材料掩蓋的方法可以控制溫度裂縫的發(fā)生，即采用傳統(tǒng)的保溫材料掩蓋水泥混凝土外表進(jìn)行保溫。隔熱材料包括草木織物、鋼木模板和塑料隔熱膜等。隔熱掩蓋方法的特點是操作方便，但不環(huán)保，容易造成污染。今后開發(fā)綠色環(huán)保絕緣材料將解決這一問題。采用嵌入式冷卻水管，可以控制施工溫度裂縫的發(fā)生。嵌入式冷卻水管方法主要是指澆注水泥混凝土之前，在混凝土內(nèi)部裝置冷卻水管。水泥混凝土澆筑后，通過嵌入式水管引入冷卻水以冷卻內(nèi)部。該方法具有顯著的冷卻效果，已在許多項目中運用，但也存在許多缺陷：一是運用該方法價格昂貴。二是施工作業(yè)比較復(fù)雜，地下管道的施工進(jìn)程會增加工期。三是一旦嵌入式管道出現(xiàn)問題，水泥混凝土就會產(chǎn)生永久性缺陷，從而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1.2.2 施工控制

水合發(fā)生的熱裂縫會嚴(yán)重影響水泥混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和工期，因此，溫度控制也是水泥混凝土施工研究的另一個主要方向。實際模仿可以更好地優(yōu)化施工進(jìn)程，提高混凝土的施工質(zhì)量。由于混凝土隨時間變化的特性存在不確定性，早期階段的熱應(yīng)力很難分析和預(yù)測，因此，在水泥混凝土工程實際計算中，熱場模擬具有一定的可行性。此外，在水泥混凝土施工過程中，混凝土的抗壓能力、硬度與混凝土澆筑和振動的質(zhì)量密切相關(guān)，需要不斷加強混凝土澆筑和振動技術(shù)?；炷翀猿秩渥冃螒B(tài)，表現(xiàn)為施工前期的脫模，這在一定程度上延緩了冷卻時間和冷卻速度，充分發(fā)揮混凝土的蠕變。同時，為了有效地提高信息的收集和控制水平，需要在施工過程中及時準(zhǔn)確地測量混凝土的溫度信息。當(dāng)混凝土攪拌站生產(chǎn)混凝土?xí)r，首先，要根據(jù)一定的配比對物料進(jìn)行準(zhǔn)確稱重，主要包括骨料、液體和粉末。骨料通常指各種不同的砂礫材料，液體材料是指增強劑等，粉末材料主要是水泥、粉煤灰等。將這些物料依次放入攪拌機中。然后，設(shè)置固定的攪拌時間進(jìn)行攪拌。最后，用輸送機將混合的混凝土運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

2 水泥混凝土攪拌站生產(chǎn)質(zhì)量控制措施

2.1 水泥混凝土原料的質(zhì)量控制

（1）選擇與摻合料分開的水泥，并控制散裝水泥的入口溫度，并按500t批量規(guī)格控制強度和穩(wěn)定性。（2）水泥倉庫應(yīng)密封良好，并注明水泥的類型、等級、生產(chǎn)商和進(jìn)入時間。（3）粉煤灰和礦渣都是混凝土的礦物摻合料，現(xiàn)場檢查驗收按200t分批進(jìn)行，測試粉煤灰的細(xì)度、需水率和熄滅損失。測試礦物粉末的比表面積、流動性比和活性指數(shù)。（4）要做好水泥材料的倉庫管理，如鎖倉入口、專人管理等，以避免材料誤入倉庫。（5）嚴(yán)格控制砂礫中有害物質(zhì)的含量。（6）水泥混凝土外加劑的類型很多，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇?？蛇M(jìn)行多個測試，以保證水泥的適應(yīng)性及技術(shù)經(jīng)濟效果。每一類應(yīng)選擇一種或兩種外加劑。

2.2 水泥混凝土生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

配合比材料的多樣化和強度序列化是水泥混凝土的特點。一般情況下，依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ 55-2011），確定水泥強度等級，粗、細(xì)骨料尺寸，外加劑類型等，并在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)設(shè)定水灰比進(jìn)行測試，28d后確定強度值，根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)控制程度，選擇不同的混凝土強度和適宜的水灰比作為試拌混凝土的構(gòu)型強度，并察看其可加工性。必須充分考慮混凝土混合物的功能。為了確保測量設(shè)備的可靠性，應(yīng)定期進(jìn)行校驗。同時，加強對操作人員的監(jiān)控，打印報告進(jìn)行必要的分析研究。如果發(fā)現(xiàn)誤差超出允許范圍，就應(yīng)調(diào)查原因，有針對性地采取措施，避免類似問題再發(fā)生。攪拌是水泥混凝土攪拌站生產(chǎn)質(zhì)量控制的另一個重要環(huán)節(jié)。不同類型的混合機，最短混合時間不同。因此，應(yīng)嚴(yán)格依照實際要求進(jìn)行混合，以確保混合物坍落度的穩(wěn)定性。嚴(yán)禁為了提高混合速度而增加混合時間。同時，當(dāng)自動檢測和補償砂中水分含量時，還應(yīng)運用坍落度監(jiān)測設(shè)備控制混合物的坍落度。出廠前應(yīng)檢查不同等級的預(yù)拌混凝土。每100個混凝土托盤應(yīng)進(jìn)行一次測試，可疑土壤的采樣不得少于3次。檢查項目包括混凝土強度和坍落度。

2.3 設(shè)計時應(yīng)定期評價和分析

不同等級的出廠混凝土強度、配合比設(shè)計應(yīng)在混凝土強度契合設(shè)計要求的前提下進(jìn)行優(yōu)化。一是混凝土運輸應(yīng)采取不同時間的保溫措施，如冬季，溫度最低時應(yīng)采取保溫措施；夏季溫度高于40℃時，運達(dá)施工現(xiàn)場的混凝土溫度應(yīng)控制在5℃～35℃范圍內(nèi)。二是要嚴(yán)格控制混凝土運輸車輛的配置，并根據(jù)施工的實際需要確定施工時間。三是混凝土的可加工性能在運輸過程中經(jīng)常發(fā)生變化，影響混凝土的質(zhì)量，因此，在裝載前需做必要的清潔任務(wù)。四是混凝土出廠前要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗，然后根據(jù)檢驗結(jié)果開具發(fā)票。同時，指派專員抵達(dá)施工現(xiàn)場進(jìn)行交貨檢查，驗收貨物清單；符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保發(fā)票上的信息完整，并清楚地標(biāo)明地址、實力等級、項目名稱、接貨單位和發(fā)車時間等。核對發(fā)票時，主要看混凝土的數(shù)量、等級、種類和可加工性能。五是對商品混合等其他方面的檢查。土壤坍落度的允許誤差為±30mm；保證攪拌車中的混凝土在出廠檢驗時始終保持不變，嚴(yán)禁隨意加水提高施工效率。

3 結(jié)語

綜上所述，近年來建筑工程發(fā)展迅速，工程項目對混凝土的需求量不斷增加，在一定程度上推動了混凝土攪拌站的發(fā)展。但從我國水泥混凝土攪拌站的生產(chǎn)情況看，仍存在一些質(zhì)量問題。加強混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的控制已成為水泥混凝土攪拌站發(fā)展亟待解決的問題。因此，首先要正確認(rèn)識商品混凝土攪拌站生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的重要性和必要性，并從原材料、生產(chǎn)、交貨、檢驗等環(huán)節(jié)入手，實現(xiàn)對生產(chǎn)全過程的控制。在施工過程中制定詳細(xì)的質(zhì)量保證方案，包括原材料質(zhì)量、混合物設(shè)計和控制、進(jìn)程和工廠質(zhì)量檢查、運輸和交付、現(xiàn)場檢查、澆筑過程控制、掩蓋和維護(hù)、水泥混凝土施工階段溫度應(yīng)力和膨脹應(yīng)力的計算，對生產(chǎn)實踐都有很好的指導(dǎo)作用。質(zhì)量保證方案已在各個項目中得到有效實施，并根據(jù)不同項目進(jìn)行改良，具有可重復(fù)性，值得大面積推廣。