谈对混凝土强度的分析

2015-04-06 00:34王彩莲
山西建筑 2015年20期
关键词:抗渗水灰比气体

王彩莲

(山西宏厦建筑工程第三有限公司,山西 阳泉 045008)

1 某混凝土工程的强度状况

以某混凝土工程为例,该段施工C30P8 等级的混凝土,但施工期间发现混凝土抗渗等级偏低,并且伴随存在严重渗水现象。其中混凝土结构体积稳定性的保持,原则上需要具备足够的抗变形能力,但本工程的实际施工,所使用混凝土在物理作用或者化学作用条件下,其体积不稳定,抗渗性、耐久性都偏低,其中主材料为水泥、砂、石骨料、外加剂、掺合料、水等,部分材料质量不过关,使得混凝土浇筑后极容易开裂,譬如石骨料表面附带太多泥粉,将弱化与水泥砂浆的粘结能力,浇筑后混凝土结构界面结构抗拉强度不高,另外在外界因素作用下,开裂的可能性更高。再如外加剂掺入量太大,则混凝土初期干缩值会随着增加,早期养护条件不佳时,容易诱发膨胀裂缝。与此同时本工程混凝土夏季施工时,现场施工人员没有考虑到混凝土和易性与流动性较差的问题,而掺入大量水,使得混凝土强度降低,另外预留孔洞时没有加强钢筋、结构位置模板支撑不当、混凝土养护管理不严格、现浇混凝土时未能处理好接头位置、混凝土振捣方式不当等,均可能诱发施工裂缝。

2 案例工程混凝土强度提升的技术建议

围绕案例工程混凝土强度现状分析结果,从正面可看出该工程混凝土强度提高的必要性。

2.1 材料控制技术

本工程混凝土施工,参照《混凝土耐久性设计规范》相关要求,将工程混凝土设计使用年限定为100年,期间工程混凝土施工所处的施工环境有一般环境、氯化物环境、化学腐蚀环境,其中不同的环境,对其强度等级、最大水胶比、钢筋保护层厚度,均有差异性的参数标准。具体如下:

1)一般环境。

混凝土强度等级C30,C35,C40,C45;最大水胶比0.55;混凝土钢筋保护层厚度25 mm。

2)氯化物环境。

混凝土强度等级C45,C50,C55;最大水胶比0.4;混凝土钢筋保护层厚度45 mm。

3)化学腐蚀环境。

混凝土强度等级C45,C50,C55;最大水胶比0.36;混凝土钢筋混凝土保护层厚50 mm。

至于本工程关键部位混凝土的材料等级,应考虑相应功能作用。

本工程其混凝土材料标准应定为:最大水灰比0.45、最小水泥用量300 kg/m3、最低混凝土强度等级C45、最大气体含量占水泥0.1%、最大碱含量3 kg/m3。

除此之外,本工程施工环境中,存在大量气体,这是需克服混凝土耐久性障碍的关键性环境。本工程以40 m 作为单位检测距离,并且每个单位距离检查的纵向受力钢筋检查数量至少为6 根,基本确定混凝土的偏差允许值在-5 mm~+8 mm 范围内,合格率达到99%。在混凝土扩散体系中,气体是衡量混凝土扩散性的重要参数,气体以扩散、渗透、吸附等方式,入侵至混凝土中。笔者认为不同体系胶凝材料与混凝土氯气体扩散系数成反比关系,要求在控制材料质量时,拟定胶凝材料用量的增加,以便填充密实骨料之间的空隙和提高碱性,并促使粉煤灰和火山灰等发生效应,最终提高混凝土的抗渗强度水平。

2.2 配合比控制技术

在把关混凝土材料质量的基础上,搅拌站配合比控制,同样是混凝土强度提高的关键层面。针对本工程混凝土的强度要求,笔者对工程搅拌站各种材料的配合比进行如下设计:

1)水泥:本工程使用P.C42.5 硅酸盐水泥,配合比设计时,分别将水泥比表面积、含碱量、总含碱量、游离氧化钙、水溶性气体含量控制在350 m2/kg~400 m2/kg,0.6%~0.75%,3 kg/m3,1.5%,0.04%范围内。

2)磨细矿粉:本工程使用S95 级矿粉,配合比设计时,分别将其比表面积、三氧化硫含量、水溶性气体含量、可溶性碱含量控制在350 m2/kg~450 m2/kg,3%,0.02%,0.45%范围内。

3)粉煤灰:本工程使用Ⅰ级粉煤灰,配合比设计时分别将其细度、烧失量、需水量、三氧化硫含量、水溶性气体含量、可溶性碱含量控制在12%,4%,95%,3%,0.02%,0.3%范围内。

4)砂:本工程选用细度模数2.7 的河砂,配合比设计时,分别将含泥量、轻物质含量、水溶性气体含量控制在2%,1%,0.01%范围内,并确保砂材料中没有任何碱活性物质。

5)石子:本工程选用平均连续级配5 mm~31.5 mm 的碎石,其堆积密度在1 450 kg/m3之上,在配合比设计时,分别将吸水率、空隙率、压碎指标、针片状颗粒含量、含泥量、水溶性气体含量控制在2%,42%,7%,5%,1.5%,0.01%范围内,同时确保材料中没有任何碱活性物质。

6)其他材料:除了以上的材料,包括水、减水剂、高性能矿物外加剂等,同样需要在配合比设计时,控制相应物质的含量,其中水的气体含量、硫酸盐含量分别控制在200 mg/L,0.22%范围内;减水剂的水溶性气体含量控制在0.2%范围内;高性能矿物质外加剂的三氧化硫含硫量、水溶性气体含量、可溶性碱含量,分别控制在3%,0.02%,0.45%范围内。

根据以上指标进行混凝土配合比控制,在正式施工之前试配,基本可测量混凝土的强度指标达标,其中包括混凝土的工作性能、强度、抗渗性、抗裂性等,均符合本工程的施工标准。

2.3 施工控制技术

混凝土施工时,水泥强度、水灰比、龄期、温度是保证混凝土强度的关键性因素,在施工期间可借助以下的控制技术:

1)水泥强度和水灰比。

混凝土的强度水平,与所使用水泥强度成正比关系。一般情况下,水灰比不变时,使用高标号的水泥,混凝土的抗压强度水平会得以提升,因此在混凝土施工时,需要选择合适的水泥标号,但我们不能够以增加水泥用量的方法,来提高混凝土的强度水平,这是混凝土施工的常见误区。当水泥强度保持不变时,水灰比增大,混凝土的强度水平也会随着加大,这说明控制混凝土的强度水平,不仅要保证水泥强度的合适,而且还要调整好水灰比,这是混凝土施工时不可忽视的重要因素。

2)龄期。

混凝土施工后,科学的养护工作,需要确保龄期的合理。实践证明,混凝土的强度水平与其龄期有关,当后者增加时,前者必然得以提升。就本工程的实际情况,混凝土在7 d~14 d 内,强度提升速度最快,在28 d 后,基本处于缓慢状态,因此混凝土的养护工作,需在7 d~14 d 完成,方可保证混凝土强度的达标。

3)温度。

混凝土需要在一定的温度下养护,才有利于其强度的保证,本工程的混凝土养护适宜温度,在18 ℃~23 ℃之间,而且温度越高,其强度水平提升速度越快。按照该标准做好温度控制工作,实践证明混凝土基本能达到预期强度标准,但具体的适宜温度,不同工程还要进行因地制宜地界定。

3 结语

当前很多建筑工程忽视了混凝土强度水平的控制,以致投入施工混凝土的抗渗性、抗冻性、碱骨料反应、抗碳化性等性能不佳,为提高工程施工中混凝土的强度水平,文章将以某混凝土工程为例,通过研究,基本明确了混凝土强度水平提高的方法,其他工程应用时,还需要根据具体工程的实际情况,予以灵活参考借鉴。

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