在云南電力工程建設中,混凝土結構在建筑工程中占有很大比重,在結構的安全、可靠和耐久性方面起絕對的作用,由于云南省的地質、地貌和氣候復雜多樣,高山河谷縱橫交錯,海拔從三千多米到幾百米,氣候呈立體變化,晝夜溫差大。因而電力設施受環(huán)境侵蝕的危害尤其嚴重,電網中一條輸變電線路跨越幾百公里,海拔高差上千米,其間受高寒高熱或干濕交替等惡劣氣候影響,對于線路塔基、變電所房屋建筑、構架基礎和設備基礎等混凝土結構,從設計開始直到施工、使用和防護都應考慮輸變電工程所處的特殊環(huán)境對混凝土結構的強度和耐久性要求。因此,電力工程建設中,監(jiān)理工程師對混凝土質量的控制至關重要,本文就施工過程中如何控制混凝土質量作一論述。
混凝土是由水泥、砂、石和水拌合后,水泥水化反應形成凝膠,將砂、石膠結而成具有一定強度的固體復合材料。其內部結構為:水和水泥作用形成水泥漿,水泥漿包裹在砂的表面,并填充于砂的空隙中成為砂漿,砂漿又包裹在石子的表面,并填充砂子的空隙。水泥漿將砂、石牢固地膠結為一整體,使混凝土具有所需的強度、耐久性等性能?;炷恋慕Y構是非均勻的,也十分復雜,這是由混凝土的組成材料決定的,由于混凝土的配合比及骨料級配等的不同,混凝土的宏觀結構也有所不同,在有些混凝土中,水泥砂漿的含量超過骨料之間的空隙,粗骨料之間互不接觸,而有些混凝土中,粗骨料用量較多,骨料之間的水泥相對較少,甚至在骨料之間出現(xiàn)孔洞。從微觀上看,由于混凝土中各種材料分布不均勻,混凝土的密實度是不均勻的,有些區(qū)域是致密的,而有些區(qū)域則是多孔的。所以,混凝土在受力前就存在微裂紋,當混凝土受力后,在微裂紋處產生應力集中,使這些微裂紋不斷擴展、逐漸匯合連通,形成較大裂縫而使混凝土破壞。
因此,監(jiān)理工程師應對組成普通混凝土的原材料如水泥、砂、石、摻合料、外加劑及拌合水逐一按質量檢驗標準檢驗,使之符合使用標準。對于細骨料要重點檢查其質地、級配、細度及含泥量;對粗骨料,要重點檢查其質地、級配、針片狀顆粒含量、最大粒徑及含雜質量。對外加劑應重點檢測質量是否符合相應的標準。
一、水泥質量控制
1、選擇適宜的水泥品種和水泥標號。
目前在輸變電工程施工中,大多采用42.5強度等級的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,由于水泥的強度遠高于混凝土的強度,施工單位為控制成本,往往減少水泥的用量,加大粗骨料的用量,骨料的重量占到混凝土總量的83%,使混凝土缺乏應有的工作度,增加了施工難度,混凝土難以達到密實成型,盡管混凝土強度可達到設計等級,但混凝土內部孔隙率較大,對混凝土的耐久性造成嚴重的損害。由此,建議采用32.5強度等級的普通硅酸鹽水泥配制C15混凝土,適當增加細骨料的用量,以減少離析、分層、泌水等帶來的不利影響,使混凝土具有良好的和易性,既有利于施工,又能增加混凝土的密實度。另外,在混凝土中摻加磨細粉煤灰對混凝土的抗?jié)B性能有明顯的改善,在水灰比為0.5的情況下,摻磨細粉煤灰比不摻或摻原狀粉煤灰,混凝土的抗?jié)B性能提高近1倍。
2、水泥生產廠家的選擇
對使用的水泥應優(yōu)先采購旋窯生產的合格產品,如立窯生產的水泥應認真檢驗其組成及主要指標后使用;對進場水泥在檢驗生產廠家和保證資料時重點查看氧化鎂、二氧化硫含量及初凝時間;在安定性項中任一項不符合水泥質量規(guī)定的均為廢品禁止使用,水泥產品的安定性是一項重要的指標,出廠檢驗必須合格。為保證質量,工程技術保證資料規(guī)定,施工所用的水泥必須經過該地區(qū)有資質的試驗室復驗合格后方可使用。
3、水泥進場時的檢驗
在出廠合格證齊全和化驗單符合相應標準的基礎上,監(jiān)理工程師還需核驗進場水泥是否與質保資料相符合,包裝標志是否齊全,水泥是否錯進或混進,有否受潮結塊現(xiàn)象。在認真檢查合格后,督促施工單位按批抽樣送檢,檢驗項目全部合格后,方可準予拌制混凝土。對于甲方提供的水泥,監(jiān)理工程師也不能放松其核檢。同時還應根據(jù)混凝土工程的特點和所處的環(huán)境條件綜合考慮選擇水泥,對水泥強度一般應是混凝土強度等級的1.5~2.0倍。
4、水泥的堆放管理
在許多建筑工地施工現(xiàn)場,會有不同品種的水泥存放,為避免建筑施工現(xiàn)場由于操作人員責任性差,保管不嚴格,造成混合亂用,或在施工過程中因某種水泥短缺而工程又不能停止,便將不同品種水泥進行補充等情況。要對不同品種的水泥分別堆放,并對水泥的品種類別、適用范圍、結構物環(huán)境進行具體分析才可使用,防止造成質量事故。
二、骨料質量控制
1、粗骨料的選擇
混凝土的組成材料中骨料所占的體積在75%以上,它是混凝土最主要的組成材料之一,骨料不僅構成了結構體的骨架,更重要的是決定著構筑物的力學性能、安全性和耐久性。一般認為骨料的滲透性要比水泥漿體低,而實際上某些骨料的滲透系數(shù)與水泥漿體的滲透系數(shù)相差不大。當骨料的孔隙率達10%時,其滲透性比水泥漿體還要高得多,選用低滲透骨料用于防水混凝土的施工是十分必要的。骨料的粒徑大小也影響著混凝土的抗?jié)B性,骨料粒徑較大時更容易在粘結界面上產生較大裂縫,另外在凝結硬化過程中骨料不收縮,包裹的水泥漿體產生不同收縮,顆粒越大收縮值越大,形成的裂縫也多,必然導致抗?jié)B性的下降,最終導致混凝土結構的破壞.
由于骨料多數(shù)是就地取材,因而材質的差異較大,云南省境內的天然石材多為灰?guī)r,是較好的建筑工程用石材,在選材時應注意無風化、水銹、溶蝕等情況,石材的強度應滿足要求,控制粗骨料的最大粒徑和顆粒級配,減少針、片狀顆粒含量。對于中低強度的大體積混凝土,習慣上選擇大粒徑的骨料或添加20%~25%的毛石用以降低水化熱和降低成本,但通過對以往工程的質量回訪發(fā)現(xiàn):粒徑過大會造成混凝土孔隙率增大,尤其添加毛石后混凝土內部結構不均勻,界面裂縫較大,抗?jié)B性極差,易造成混凝土受侵蝕耐久性降低。如220kV羅平變電所一期工程于1996年開始施工建設,1997年竣工投產,2001年對羅平變電所進行500kV升壓擴建工程施工時發(fā)現(xiàn),一期工程中已有部分混凝土基礎發(fā)生破壞,分析后認為:由于混凝土密實度低,水分滲入后造成混凝土凍脹破壞,同時加劇了混凝土碳化和堿-骨料反應。因而,在施工時應避免此種做法。
2、細骨料的選擇
對細骨料的選擇要注意以下幾點:山砂、河砂等天然砂是建筑工程中的主要用砂,但應控制泥和有機質的含量,人工砂中含有較多的片狀顆粒及細粉,且成本較高,配制混凝土時應根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況,盡量選擇天然砂作為施工用砂,如天然砂的自然級配不符合要求時,可將山砂、河砂和人工砂按一定比例摻合使用,并選擇合理砂率進行混凝土的配制。
工程施工中,應采用雜質少、級配好、粒徑適中的粗骨料,并采用堅固性好的粗、細骨料。