探析高層建筑施工過程預拌混凝土工程質量控制【摘要】隨著城市的不斷發展，恩施地區近年來涌現出一大批高層建筑甚至超高層建筑，同時隨著預拌混凝土的推廣，在高層建筑施工過程中，混凝土結構產生許多質量問題。本文分析了高層建筑預拌混凝土施工中常見的質量問題，提出了高層建筑施工過程混凝土工程質量控制的有效對策。【關鍵詞】高層建筑施工混凝土質量控制在現代建筑工程設計標準以及抗震標準不斷提高的今天，高層建筑混凝土施工質量控制是已然是施工企業質量管理工作的重點。混凝土工程施工特性決定了施工企業技術管理、質量控制等工作的必要性。已然是一、高層建筑混凝土施工常見的質量問題及成因分析1、預拌高強度等級混凝土強度偏低的成因分析（1）粗骨料強度不符合要求、混凝土配制強度低。粗骨料級配、含泥量、最大粒徑、針片狀含量等對混凝土強度有一定的影響,人們往往對粗骨料的強度給予忽視。對一些強度等級低的混凝土,其粗骨料強度一般都能滿足要求,也無須檢驗。但對強度等級較高的混凝土,粗骨料的強度非常關鍵,因此必須檢驗。在生產中,多數攪拌站的粗骨料檢驗報告中,沒有列出碎石壓碎指標值。有些攪拌站一味追求低成本,采用低配制強度,過分利用水泥的富裕系數,造成混凝土配制強度偏低,存在很大危險,影響工程質量。（2）未考慮雨季砂石集料的含水以及施工現場加水致使水灰比過大。有些攪拌站無自動測定砂石含水率的儀器,在遇到下雨天氣,僅憑經驗判斷含水率,未按有關規定增加砂石含水率測定次數,未及時調整砂、石用量及用水量,有的干脆不估測也不調整,這樣造成雨天水灰比過大,從而影響混凝土強度。有些攪拌站生產區離施工現場較遠,加上近年來恩施地區氣溫較高,在混凝土運輸過程中,未對攪拌運輸采取有效的防高溫措施,使得有的攪拌車在運輸過程中,混凝土的水分蒸發,坍落度減小。由于有些施工人員對隨意加水會降低混凝土強度和耐久性的認識不足,為便于攪拌、泵送、澆筑,就在施工現場隨意加水以致水灰比過大,坍落度增大,從而造成混凝土強度偏低。（3）生產過程中粉煤灰及外加劑的摻量過大。有些攪拌站盲目追求降低生產成本,節約水泥用量,未經對粉煤灰和外加劑進行試配,僅根據一些經驗和外加劑廠家的說明書,在生產商品混凝土時未嚴格控制粉煤灰的摻量。也有的廠家,由于生產管理混亂,對粉煤灰和外加劑的堆放不規范,以致在生產過程中錯用粉煤灰和外加劑,從而導致混凝土強度偏低。2、裂縫類型和產生原因分析裂縫種類繁多,有些裂縫影響建筑物的安全性和耐久性,有些裂縫只影響建筑物的美觀。恩施地區近幾年來大力推廣預拌混凝土施工，但在施工現場頻頻發現大量裂縫的出現，造成了很大的影響。通過大量的調查與實測證明,這種裂縫是由于變形作用引起,包括溫度變形(水泥的水化熱、氣溫變化、環境生產熱)、收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)及地基不均勻沉降(膨脹)變形。其裂縫類型及成因:（1）塑性沉降裂縫。混凝土澆筑后不均勻沉降產生的沉縮裂縫。因混凝土配合比不良,大厚度構件澆筑后數小時內出現,基礎或混凝土自身沉降,模板脹動所致。（2）收縮裂縫。混凝土塑性階段水分蒸發,由混凝土干燥收縮引起體積變化,周圍受約束或高配筋率的構件,硬化期間或硬化后出現。（3）溫差裂縫。水泥水化過程中發熱與散熱條件形成的內表溫差,表面與環境溫差,降溫過快或急冷急熱產生的溫差導致的收縮裂縫,這種裂縫在大體積混凝土施工期間出現。（4）干縮裂縫。混凝土凝結硬化中,化學作用使硬化后絕對體積減小自縮和硬化過程中水分繼續散失的干縮裂縫。由于混凝土表面失水較快,在收縮應力的作用下出現。a.從混凝土自身來看,混凝土強度等級提高時,通常采用增大水泥用量,摻入外加劑減少水的加入等措施來保證混凝土的強度,并保持泵送混凝土所需要的流動性。C40~C50混凝土,一般水泥用量都在450~500kg/m3,再加上高效減水劑使水灰比控制在0.35~0.40,坍落度可以達到160~l80mm,凝結時間一般在初凝7~9h,在初凝之前混凝土是沒有強度的,但遇到環境溫度比較高,混凝土表層的水分很容易蒸發(空氣相對濕度低,再加上有風吹),隨著水分蒸發,表面收縮,導致裂縫產生。此類裂縫,無方向性,裂縫較細為0.1~0.3mm,裂縫數量較多。b.泵送混凝土泵前加水局部水灰比過大,水泥漿含水過多,當水分蒸發后表面收縮也會產生裂縫。c.氣候的影響,恩施地區夏季出現了高溫氣候,此時澆筑混凝土梁板表面混凝土水分最易蒸發,表層水分的散失,即帶來了大量細而短的、不規則裂縫,而同時澆筑的梁、柱,因其表面系數小,又有模板包圍,裂縫自然不易產生。（5）荷載裂縫。配筋不當或附加筋錯位的附加應力裂縫。（6）脹縮裂縫。水泥、摻合料、外加劑本身不安定或摻混不均產生的脹縮裂縫。（7）混凝土初凝時受擾動,出現變形裂縫。混凝土在未凝結前,受到外力,混凝土可以有恢復作用,但初凝后,混凝土逐漸失去本身的流動性,出現了裂縫就不可能恢復了。三、高層建筑施工過程混凝土工程質量控制的有效對策1、預拌高強度等級混凝土強度偏低的防治（1）加強對粗骨料強度的檢驗,結合施工現場條件的差異,控制混凝土配制強度。由于粗骨料的強度是影響混凝土強度的主要因素之一,混凝土強度等級為C40及以上時應進行巖石強度檢驗;其他情況下如有懷疑或認為有必要時,也可進行巖石的抗壓強度檢驗;巖石的抗壓強度與混凝土等級之比不應小于1.5。混凝土強度為強度標準值增加1.645倍標準差,保證率達到95%以上。結合施工現場條件和實驗室的差異和變化,混凝土的配制強度應比設計強度至少提高一個等級,從而具有相應的強度保證率。（2）結合砂石的實際含水率,調整配合比用水量,確保運輸過程中混凝土質量。攪拌站應采取相應措施,保持砂石骨料具有相對穩定的含水率,遇到下雨天氣應增加砂石含水率的測定次數,并及時調整砂石及用水量,保持穩定的水灰比,滿足混凝土強度等級和施工和易性的要求。由于在相同材料和工藝條件下,混凝土強度取決于水灰比,即混凝土強度隨著水灰比增大而降低。所以,為了保證因運輸距離過大或氣候的影響,而導致混凝土運輸過程中水分蒸發,不能為了便于攪拌、泵送、澆筑,而隨意加水稀釋混凝土拌合物以增大水灰比和坍落度,這樣會加劇混凝土離析和泌水,同時混凝土攪拌也不均勻,從而影響硬化后混凝土強度。（3）嚴格控制粉煤灰和外加劑的摻量。粉煤灰在混凝土中起填充、均化和潤滑作用,使用粉煤灰的需水量比降低5%~10%,具有一定的減水增強作用,再加上粉煤灰與水泥水化產物Ca(OH)2的二次反應,生成低鈣硅化的C-S-H凝膠體等水化產物,提高了混凝土的密實度和強度,但大摻量粉煤灰對混凝土帶來早期強度偏低的不利因素,所以摻有粉煤灰的混凝土應該以盡可能小的水膠比(W/C+F)配制。粉煤灰的摻量應控制在15%~25%的水泥用量較為適宜。外加劑的選用要根據混凝土性能要求、施工條件和氣候情況,同時結合原材料、配合比,特別是與水泥的相容性等因素綜合考慮,選用外加劑的品種和摻量應經過試驗最后確定,且在實際使用過程中,應使用有計量裝置的器具添加外加劑,以保證其誤差在+1%以內,從而保證混凝土的強度。2、預拌混凝土裂縫的防治措施（1）大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚,使混凝土出現早期升溫和后期降溫,產生內部和表面的溫差。減小溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。為更好地控制水化熱所造成的溫度升高、減小溫度應力,可以根椐工程結構實際承受荷載的情況,對工程結構的強度和剛度進行復核與驗算,并取得設計單位的同意后,可用56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設計強度。因為減小水泥水化熱和降低內外溫差的方法是減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。如果強度允許,可采用摻加粉煤灰調整。（2）摻加摻合料的大量試驗研究和工程實踐表明,混凝土中摻入一定數量優質粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應,起到潤滑作用,可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315mm以下的細集料達到15%的要求,從而改善了可泵性。同時,依照大體積混凝土所具有的強度特點,初期處于較高溫度條件下,強度增長較快、較高,但是后期強度增長緩慢。摻加粉煤灰后,其中的活性Al2O3、SiO2與水泥水化析出的CaO作用,形成新的水化產物,填充孔隙、提高密實度,從而改善了混凝土的后期強度。但是值得注意的是,摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強度和極限變形略有降低。因此,對早期抗裂要求較高的混凝土,粉煤灰摻量不宜太多,宜在10%~15%。（3）摻加外加劑。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑,可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分期作用,在降低用水量和提高強度的同時,還可以降低水化熱,推遲放熱峰出現的時間,因而減少溫度裂縫。例如,在泵送混凝土中,摻入占水泥質量0.25%的木質素磺酸鈣減水劑,不僅能使混凝土的泵送性能改善,而且可以減少拌合水和水泥用量,從而降低水化熱,延遲了水化熱釋放速度,推遲放熱峰。因此,不但減小了溫度應力,而且使初凝和終凝時間延緩3~8h,降低了大體積混凝土施工中出現冷縫的可能性。（4）選用質量優良的粗細集料。根椐結構最小斷面尺寸和泵送管道內徑,選擇合理的最大粒徑,盡可能選用較大的粒徑粗骨料。例如5~40mm粒徑的碎石或卵石混凝土可比5~25mm粒徑的減少用水量6~8kg/m3,降低水泥用量15kg/m3,因而減少泌水、收縮和水化熱。要優先選用天然連續級配的粗集料,使混凝土具有較好的可泵性,減少水和水泥用量,進而降低水化熱。細集料使用級配良好的中砂為宜。采用細度模數2.8的中砂比2.3的可減少用水量20~25kg/m3,降低水泥用量28~35kg/m3,因而降低了水泥水化熱、混凝土溫升和收縮。泵送混凝土也宜選用合理砂率,其砂率值較低流動性混凝土適當提高是必要的。如果砂率過大,不僅會影響混凝土的強度,而且會增大收縮和裂縫。（5）預拌(泵送)混凝土施工工藝改進。a.控制混凝土出機溫度和澆筑溫度。為了降低混凝土的總升溫,減小大體積工程結構的內外溫差,控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。高溫季節施工時,混凝土最高澆筑溫度不得超過28℃。最有效的方法是降低原料溫度,混凝土中石子比熱較小,但每立方米混凝土中石子所占質量最大,所以最有效的方法是降低石子溫度。在氣溫較高時,為了防止太陽直接照射,可以在砂石堆場搭設簡易遮陽篷,必要時可向集料噴淋霧狀水,或者在使用前用冷水沖洗集料。除此之外,攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。b.改進攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大,從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%,并進一步減少水化熱和裂縫。c.改進振動工藝。對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結力和抗拉強度,并減少內部裂縫與氣孔,提高抗裂性。d.改進養護工藝。為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差,確保混凝土質量,減少裂縫,養護是一個十分重要和關鍵的工序,必須切實做好。混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散,降低混凝土表層的溫差,防止表面裂縫