京杭运河淮阴三线船闸工程结构实体砼质量和砼所用原材料质量通病.docx
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京杭运河淮阴三线船闸工程结构实体砼质量和砼所用原材料质量通病
京杭运河淮阴三线船闸工程混凝土
质量通病防治措施
江苏农垦工程建设监理有限公司
俞晓冬
[摘要]淮阴三线船闸工程闸室墙体等大体积砼结构,采用双边对撑滑模施工,保证了大面积闸室墙体砼外观质量。
同时混凝土是建闸用主要材料,因此可以说混凝土质量基本上就是船闸质量。
在混凝土配比、施工工艺决定以后,应从配制混凝土的原材料质量通病防治入手,去确保质量。
[关键词]闸室墙体砼外观质量;结构砼;原材料;质量通病防治。
1、工程概况
京杭运河淮阴三线船闸,位于淮安市西郊,距市区6KM,新建淮阴三线船闸平于现有一、二线船闸,位于一线船闸南侧,两闸中心距105m,两闸纵向以闸桥对齐布置。
设计年通过能力为:
船舶通过量5362万吨,货物通过量2842万吨。
船闸基本尺度为23×260×5m。
主要由船闸主体工程、引航道及导航建筑物工程、公路桥梁工程、房屋建筑物工程、闸门与阀门、液压启闭机和电气工程。
主体结构包括上、下闸首及闸室为II级水工建筑物,其余为III级水工建筑物。
闸室为钢筋混凝土双铰式结构,闸室墙长260米,15米一节,中间设沉降伸缩缝,宽2厘米,墙高11.4米,砼共4.9556万立方。
上、下闸首为钢筋混凝土坞式结构,采用头部短廊道输水;上下闸首分别长28.4米和27.0米,宽均为42.2米。
闸桥设计荷载汽车-20级。
上、下游导航墙;上、下游靠船墩;上、下游远方调度码头采用浆砌块石重力式结构。
2、采取质量保证措施,使船闸主体结构砼外观质量达标
在以往的大运河船闸施工中,闸室墙全部是分层施工的,耗费的时间较长,且工效低。
且就大体积砼结构而言,由于其截面尺寸较大,所以外荷载或次应力引起裂缝可能性较小。
但是由于结构面积大,水泥水化时所释放的水化热就会产生较大的温度变化和收缩作用,由此造成的温度梯度收缩应力是导致砼产生裂缝,影响表面砼美观,为了保证淮阴三线船闸工程的质量和工程进度,施工、监理和建设单位的全体人员共同研究,从而决定采用已成熟的高良涧复线船闸闸室墙体施工经验,采用大模板一次到顶的双边对撑滑模施工方案。
双边撑滑模采用了对撑式结构,既可抵消两边砼产生的水平力,又可利用对撑式结构作为砼施工平台,彻底解决了砼入仓困难的难题。
通过频频革新的滑模施工,不仅提高了工艺质量,解决了砼入仓难题,保证了安全,加快了进度,经过参建各方的共同努力,船闸2001年9月-12月份完成砼浇筑4.9556万立方米,确保了墙体砼外观质量。
为防止出现有害裂缝,我们在墙体施工还中采取了以下措施:
(1)在砼中掺入一定数量的矿物质掺合料,以减少水泥用量,降低水化热;
(2)控制砼的入模温度,降低最高温升;
(3)掺入高效缓凝成水剂,一则提高砼性能;二则减少水泥用量,降低水化热。
(4)混凝土表面进行蓄热养护,减少砼内外温差;
(5)采用低热水泥,减少水化温升;
(6)采用合理的施工措施,如分层厚度的控制,原材料的温控等。
(7)延长砼养护期:
采用塑管喷淋法对墙体成品砼进行保湿养护。
因此,至此大面积墙体无裂缝现象发生。
3、砼用原材料质量控制主要包括:
结构砼的质量保证,最初始来源于砼用原材料的质量保证,在监理过程中,重点突出材料的监督,以期把握住工程质量的第一关。
3.1水泥品种、水泥强度、凝结时间、体积安定性、水化热试验和碱含量测定等;
3.2拌和用水的水质;
3.3粗细集料的含泥量、软弱颗料、针片状、碱活性、砂子的细度模数、砂石的含水率等;
3.4掺和料的细度、需水量比、烧失量、加入掺和料的水泥砂浆强度等;
3.5外加剂的质量及配制试验和碱含量的测定。
4、船闸混凝土用水泥质量通病的表现形式及防治措施:
4.1水泥的选用
4.1.1水泥品种
(1)由于普通硅酸盐水泥较其他几种硅酸盐水泥的早期强度高5-10%,抗冻性、耐磨性较好,所以常被选用拌制,预应力混凝土和水位变化区的外部、受水流冲刷的部位和有抗冻要求的混凝土。
在有大体积混凝土构件时,应选用水化热低的矿渣或火山灰质硅酸盐水泥。
(2)因为影响水泥凝结硬化的主要因素有:
矿物组成、细度、加水量、环境温度、外加剂和混合料的种类与掺量等,所以应根据构件的结构类型、设计要求、季节、施工环境和混凝土保养条件等项综合因素去选用水泥品种。
要切记:
标号质量合格的水泥,不一定是适用于特定结构和环境的水泥品种。
(3)依据水泥生产方法,有立窑水泥和旋窑水泥之分,多数豆腐渣工程都是因为用了质量、安定性不够稳定的小立窑水泥而造成的,国家已在近年内废止小立窑水泥。
所以建造船闸要选用旋窑生产的硅酸水泥。
淮阴三线船闸即选用了洪泽水泥厂生产的水泥。
(4)为防止“碱—集料反应”破坏混凝土结构,应选用碱含量小于或等于0.60%的低碱硅酸盐水泥。
4.1.2水泥强度的选用
(1)水泥技术性质
水泥所有的有关细度、凝结时间、安定性、强度、水化热、还有碱含量等品质,都是水泥的技术性质。
使用前应查验清楚。
(2)水泥标号
水泥强度因外力作用形式的不同分为抗压强度、抗拉强度、抗折强度等,其中以抗压强度为最高。
按国标GB/T17671-1999的试验办法所得抗压强度划分的等级,定为水泥标号。
(3)水泥强度的选用,一般应高于所配制混凝土强度的1.2倍。
4.1.3施工现场常见水泥质量通病及防止措施
(1)对不同厂牌、不同出厂日期、不同标号的水泥,严禁混合仓储;如发现违规,对同厂牌者,应按相同标号最早出厂日期者先用,对不同厂牌的水泥要严格清仓分储。
水泥仓库要制定明确的管理制度。
要严格入库手续,确保入库水泥的出厂日期、存放地点和运输中受潮程度记录在案、分批堆垛有序,仓储防潮、通风良好,确保入库水泥不受潮变质。
(2)对水泥过期、受潮、结块现场要严格查清处理
水泥出厂日期超过三个月,或发现水泥有受潮、结块现象时,要查清数量,按不同情况分类进行强度试验,由承包人按试验结果确定继续使用与否的办法,报监理审批以后方准处理,严禁在公路桥梁的重要部位、构件上,使用过期、受潮水泥。
(3)分批进场水泥必须有厂家生产许可证、产品出厂合格证和准用证等三证,才准进场入仓,入仓水泥必须有承包人试验合格证和监理抽检试验合格证才准使用。
承包人要严格把关,监理要严格控制。
5、混凝土粗集料(石子)质量通病防治
5.1供货厂家应在签约前报下列资料
5.1.1生产厂名称及产地;
5.1.2生产许可证、准用证;
5.1.3产品合格证及其编号和签发日期;
5.1.4产品的颗粒级配、针、片状颗料含量和含泥量检验结果;
5.1.5产品的强度指标(岩石立方体强度或压碎值指标值);
5.1.6对船闸大体积砼用石子,还必须要求厂家提供有无碱—集料反应的资料。
5.2依据厂家所提供的证明文件进行判定
5.2.1根据生产厂家提供的证明文件与《水运工程混凝土施工规范》(JTJ268-96)关于水泥混凝土粗集料技术要求的规定进行对照,认定产品合格以后,才可批准签约购办。
5.2.2应根据粗集料的各种特点,对混凝土性能的影响,选用合格的石子
(1)配制建闸用混凝土所用石子除压碎值合格以外,其岩石立方体抗压强度应高于混凝土强度的1.5倍。
混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度、弹性模量以及抗渗、抗冻抗腐蚀、抗水冲、耐久、耐磨等性能,都与石子的抗压强度和级配密切相关,因而建闸用高强、高密混凝土对石子质量的要求,也相应有所提高。
(2)石子粒径、粒形、表面状况、级配,既会影响混凝土的强度又会影响新拌混凝土的和易性。
试验资料证明:
在配比、水灰比和生产工艺相同条件下,采用最大粒径不超过25mm、粒形接近正立方体、多棱角、表面粗糙和连续级配良好的石子所拌制的混凝土的和易性、匀质性、密实性和耐久性(包括徐变、干缩、裂缝等)都比较强。
5.2.3要严格按规范规定,加强抽检试验动态管理,保证粗集料中不混入有害成份。
(1)粗集料中的软弱颗粒,针、片状颗粒,云母及严重风化的颗粒,妨碍石子与水泥净浆良好粘结的涂层(如粘土杂质),妨碍水泥水化的有机物杂质,以及能与水泥的水化物反应而产生破坏性膨胀的碱活性集料等,都属于有害成份,需严防混入新拌混凝土中造成质量事故。
(2)据测试,针、片状石子在混凝土拌合、振捣过程中极易形成泌水现象,水份在上浮的过程中通常趋于在接近长条、扁平和大骨料上聚集,下部水膜尤厚。
这部份水份被蒸发消失以后,便会形成裂缝降低混凝土质量。
(3)石子中粘土杂质含量(含泥量),必须依据混凝土标号不同而按规范规定严加控制,因为这些粘土杂质呈膜状存在于颗料表面,严重妨碍水泥浆与石子表面粘结作用的形成,降低界面粘结强度,造成大面积的软弱区域,降低混凝土的强度、抗渗性能和耐久性。
(4)粗集料中的有机杂质通常是动物与植物的腐烂产物,经在适宜的环境下分解,会形成对混凝土侵蚀性介质从而妨碍水泥水化的正常进行,倘有碎木、砧块等杂物混入会产生弱强度的空洞,如有塑料代混入会形成大的裂缝。
应严防此类现象发生。
5.2.4要消除素有混凝土“癌症”之称的“碱——集料反应”
(1)原因分析:
目前碱——集料反应,有碱——硅酸反应和碱——碳酸反应两种。
混凝土中的碱与集料中某些形态的Si02发生的化学反应就是碱——硅酸反应,与集料中的白云石发生的反应就是碱——碳酸反应。
这两种反应都会导致异常膨胀破坏混凝土构件。
该反应是发生在混凝土内部的膨胀、开裂,且当竣工后5-10年后才被发现,船闸的有关部位、构件,一旦发生就只能报废。
该项反应是一种液固相反应,其反应程度与气温高低和空气的湿干程度成正相关。
所以在长期处于潮湿环境条件下施工时,应处理好这个问题。
(2)预防措施
首先应选用碱含量小于或等于0.60%的低碱硅酸盐水泥,有时混凝土的水泥用量应小于500kg/m3,混凝土其他材料中碱含量应低。
其次,应依据《水运工程混凝土施工规范》(JTJ268-96)的规定进行鉴定集料与碱发生潜在危害的可能性。
对不得不使用有“碱—集料反应”的集料时,应控制混凝土中的碱含量不超过3.0kg/m3。
第三,严格控制工程质量和集料级配,确保混凝土密实,减少混凝土裂缝,特别是温度裂缝以防止其内部受潮吸水产生碱——集料反应。
6、混凝土细集料(砂)质量通病防治
6.1进场的砂,必须经承包人按设计要求检验,报监理抽检认可已符合《水运工程混凝土施工规范》(JTJ268-96)规定要求时,才准使用。
6.2通病防治
(1)船闸混凝土一般选用河砂中的中粗砂,不仅细度模数值要合格,还要按规范规定分批检验级配是否良好。
经试验,如果近似采用:
0.63mm筛的累计筛余大于70%,0.315mm筛的累计筛余为90%左右,而0.15mm筛的累计筛余大于98%的砂粒级配,对增强混凝土的和易性和密实性,都有好处。
(2)应分批检测砂的坚固性。
如果使用了坚固性不达标的砂时,会降低混凝土的弹性模量,会影响到混凝土的抗疲劳、耐磨、抗冲击和抗腐蚀性能,因此必须分批检验确保合格。
(4)对砂堆含水量要控制
据实测,砂子的最大含水率可达20%,最大膨胀率接近40%,为此应严加控制,以防含水率与膨胀率大幅度变化,影响到混凝土的水灰比与砂率,以免砂中水份排出后,造成砂体积收缩,进而造成混凝土体积收缩产生裂缝,影响到混凝土强度和耐久性。
7、混凝土外加剂和掺和料的使用注意事项
7.1外加剂
7.1.1外加剂种类凡多,有高效减少剂类,旱强剂类,缓凝剂类和引气剂等。
使用时应注意:
(1)根据拌制混凝土的特定要求,决定掺用外加剂类别以后,必须经试验选定采用品种,和最小掺量,切记不可仅靠产品说明办事。
(2)要控制混凝土中外加剂产生的碱增量,一般不得超过每立方米混凝土1kg的标准和最终每立方米混凝土总含碱低于3kg的标准,以防止碱——集料反应的危害。
(3)严格按使用方法规定办事,务使外加剂均匀分布在混凝土中。
7.1.2掺和料
(1)采用适当的火山灰、矿渣或硅灰,能防止碱——硅酸反应的破坏。
(2)在配制混凝土时,为了降低温升、改善和易性、增进后期强进度、提高抗腐蚀能力等,可掺用复合掺和料;如掺用粉煤灰取代一部分水泥用量可降低水泥水化热和增加混凝土后期强度;再如掺加粉煤和硅粉并采用净浆包括骨料工艺可大幅度提高混凝土强度节约水泥,降低水化热等。
(3)在掺用时应注意做到:
有需要,经过试验确定掺用品种和掺量、施工工艺已成熟并报请主管部门批准以后再用。
8、混凝土用水
凡可饮用的水和洁净的天然水,都可以作为拌制和养护混凝土的用水。
近年由于江、河、湖、塘水质污染严重,所以在使用被污染水以前,必须经过检验。
严禁使用:
含有害杂质或油脂、糖的水,PH值小于4的水,和含硫酸盐量按SO4计超过水重1%的水。
不经特别批准不得使用海水。
9、结语
综上所述,混凝土是建设船闸用主要材料,其质量,处处影响到大桥工程结构混凝土的质量,因此为确保大桥质量应首先抓住混凝土的质量。
在混凝土配合比,施工工艺确定以后,混凝土的质量就取决于配制混凝土所有原材料的质量。
所以我们认为应从原材料抓起,彻底改变那种单靠混凝土试块定“乾坤”,而忽视材料“细尾末节”的质量通病防治的做法,来确保混凝土质量进而确保船闸的质量达标、创优。
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- 运河 淮阴 三线 船闸 工程 结构 实体 质量 所用 原材料 通病