建筑工程混凝土性能研究

徐 敏 盧長波

(中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所，浙江建德 311600)

建筑工程混凝土性能研究

徐 敏 盧長波

(中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所，浙江建德 311600)

伴隨著社會技術的飛速發展，施工技術水平也在不斷提高之中，混凝土結構工程也面臨著承載力不斷增大的影響。基于這種情況，人們在工作中對結構的耐久性提出了更加嚴格的要求，這些都是影響的高強度和高性能混凝土的研究的關鍵性因素，也是制約混凝土發展的主要環節。在準備時強調低水膠比，優質的原料，加上大量的礦物集合體，減水劑，控制水泥用量，減少混凝土內部孔隙率，高強度混凝土，耐久性高性能混凝土。

混凝土；性能；技術要求；結構材料；高強度；建筑工程

引言: 當前，現代水泥工業、水泥加工工藝和施工技術飛快發展，凝土材料品種不斷增多，因此新型混凝土材料在工程建設中的地位顯得日益重要。眾所周知，鋼筋混凝土結合了鋼筋與混凝土的優點，造價較低，是土木工程結構中的首選材料，也是新世紀最常用的結構形式之一?；炷潦乾F階段建筑工程最主要的材料之一，在住宅、商業、辦公等中高層建筑中應用廣泛，其顯著的特點構成了建筑工程的主要構件。因此，在建筑施工中，對混凝土的施工質量控制成了重要的一個環節，通過有效的措施合理的控制及預防其質量問題的產生，使建筑工程無論在外觀上，還是空間上達到更高的要求。

1.我國建筑行業的發展情況

自改革開放以來,我國建筑業發展迅速。在“基于科學發展,注重自主創新,完善體制機制,促進和諧社會”,我國建筑行業已經在一個新的角度看發展的前景。進入21世紀后,我國建筑業企業擴大生產規模,更加注重產業的全面健康發展,完善法律法規,規范市場秩序,節能綠色建筑的發展,提高人員的質量,提高項目的質量,促進科技創新,促進信息化建設

2.新型混凝土材料的應用前景

通過材料研選、采用特殊工藝、制造出來的具有特殊結構與表面特性的混凝土，能減少環境負荷，并能與生態環境相協調，從而為環保做出貢獻的新型混凝土材料在我國的應用雖然才剛剛起步，但其發展前景被眾多建筑人士所看好。因此，新型混凝土材料應向著智能化、規?；?、理論化、體系化和集成化方向發展，以適應經濟全球化的發展模式，促進我國建筑界更廣闊的發展?？偠灾?，隨著環境保護、保持生態多樣性及維持社會可持續發展的呼聲日益高漲，新型混凝土材料的應用會越來越得到世界各國材料與環境學者的重視，我們相信，只要我們都意識到新型混凝土材料性能研究的重要性，通過全面推進新型混凝土材料在我國建筑中的應用工作，可以預見未來的我國建筑業必定進入一個全新的建筑時代。

3.加氣混凝土的性能

加氣混凝土作為一種新型墻體材料，具有材料來源廣、性能穩定、質輕、施工方便、造價較低，而且保溫、隔熱、耐火性能好等優點，是迄今能夠同時滿足墻材革新和節能50%要求的唯一墻體材料。

(1) 保溫隔熱性能。

干體積密度為400-700m /立方米的加氣混凝土，其導熱系數通常為0.09～0.17W(W/m·k)，粘土磚約為0.8～1.0(W/m·k)，普通水泥混凝土則高達1.45～1.75(W/m·k)，所以，加氣混凝土外墻，其保溫效果與49cm的粘土磚墻相當，從而增加了建筑物的使用面積，節約了采暖用煤。

(2) 阻燃性能。

在表面接觸明火的情況下，加氣混凝土墻體可保持其強度的時間達180 min以上，僅在180min后煙氣才能通過，即加氣混凝土墻可保持其阻燃性180min以上。在把加氣混凝土墻壁的一面幕盡于1000℃的明火達180 min后，相對應的未基露于火焰一面的溫度僅為85℃。此外，加氣混凝土的聲學性能，耐火性能和水蒸汽滲透性能也得到廣泛的應用。目前，通過改變混凝土材料中集料的級配、選用不同的集料、添加各種外加劑(如減水劑、引氣劑等)以及添加一些其他的填料(如纖維、各種聚合物材料等)來改善混凝土的某些性能，人們已經得到了許多具有良好品質的混凝土材料。如：導電混凝土、屏蔽電波及磁場混凝土、應力應變和損傷自檢混凝土、調濕和溫度自測混凝土等等。

4.致使混凝土產生裂縫的原因

在建筑施工過程中致使混凝土建筑物產生裂縫的原因有很多，大致可分為內部和外部兩大類，其中內部包括原材料的質量不合格、基礎沉降不均勻、模板變形、建筑結構不合理，混凝土在進行硬化工作時放出的水化熱，內部溫度升高與混凝土表面的溫度形成反差，引起拉應力的產生，在之后的降溫工作中，由于基礎和之前已成型的混凝土約束，在混凝土內部又將會形成拉應力等等；外部原因就是指氣溫及周圍環境濕度變化；既當這些拉應力大于混凝土所能承受的抗裂能力時，則會產生裂縫。在現時情況中，混凝土內部與外部往往有強烈的反差，一般強況下混凝土的內部濕度變化慢且小而外部由于各種因素的影響濕度的變化更為劇烈。另一種造成裂縫的原因是由于養護不當，濕度不能保持穩定，混凝土的內外部受到的約束力不一樣，致使裂縫的發生。其次，由于混凝土本身的脆性和不均勻性，在運輸和使用澆筑過程中，在不均勻的部位極容易產生裂縫。在鋼筋混凝土中,拉應力主要是由鋼筋承擔,混凝土只是承受壓應力;在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力,則需依靠混凝土自身承擔。

5.常見的混凝土裂縫處理的基本方法

5.1 表面處理法

表面處理方法是裂縫僅在建筑工程表層，并沒有深入到混凝土內部，因此補修的方法比較簡單。施工工人在發現這種類型的裂縫時可以采取表面涂抹和表面貼補法。也就是說工人可以通過用簡單的施工儀器將漿材灌入到裂縫面積延伸不大，深度較小的裂縫當中。表面貼補適用于大面積漏水，這樣容易確定具體漏水的位置，并且使用表面貼補可以對裂縫進行大面積的補修，雖然比較浪費材料，但是這么做至少確保了裂縫不會在雨天、雪天被灌入積水或者積雪。

5.2 填充法

填充法指的是裂縫寬度小于0.3毫米、深度較淺、或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。填充采用的是工程中剩余的材料對裂縫進行修補。這樣做既可以節省建筑成本，而且用填充法操作簡單、費用低，不需要單獨調用麻煩的機器來幫助修補裂縫，人工就可以做到，為工程節約了不少時間。

5.3 灌漿法

灌漿法可以采用壓送設備(壓力0.2～0.4Mpa)將補縫漿液注入砼裂隙，也可以采用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫。前者的優點是能夠與空氣隔離開來達到閉塞的目的，密封性效果比較好，后者是不用電力，為整個建筑工程節省了電費，并且也不用拖著機器拉著電線整個施工場地來回跑，省時省力，方便效果也非常理想。

6.混凝土裂縫預防措施

6.1 降低溫度應力

裂縫的預防，可以從從溫度控制和其他影響溫度的因素著手。一是溫度的控制。其方法是:改善材料的配置及選材，選用混凝土時使用干硬性的，另外可以調配混合料以及塑化劑的比例投入施工使用，以降低混凝土中水泥的用量；在對混凝土進行攪拌工作時，可以事先將碎石用水降溫，這樣可以有效降低在澆筑混凝土時產生的高溫，另外在炎熱天氣進行混凝土澆筑施工時，為了使散熱更快，可以在混凝土澆筑時適當減少澆筑的厚度，也可以在混凝土中埋設水管，利用冷水降溫，另外在拆模時，氣溫會驟降，為了防止形成溫差梯度，混凝土出現裂縫，因此在拆模時，要進行保溫工作，避免裂縫的產生。施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構,在寒冷季節采取保溫措施。

6.2 拆模防護

在進行混凝土的施工過程中，模板是有限的，為了使模板的使用率提高，因此拆模時間要更早，當室溫低于混凝土的溫度，拆模的時間就要重新考慮，調整，以避免早起裂縫的產生?；炷翝仓苄蜁r間不夠，過早拆模會使混凝土表面形成拉應力促使溫度沖擊狀況的產生，由于水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力疊加,再加上混凝土干縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料。

加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小,因為大體積混凝土的含筋率極低,只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下,鋼的各項性能是穩定的,而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹系數與混凝土線脹系數相差很小,在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。

7.科學配制混凝土是保證質量的先決條件

7.1 混凝土施工配合比的換算

試驗室所確定的配合比，其各級骨料不含有超遜徑顆粒，且以飽和面干狀態。但施工時，各級骨料中常含有一定量超遜徑顆粒，而且其含水量常超過飽和面干狀態。因此應根據實測骨料超遜徑含量及砂石表面含水率，將試驗室配合比換算為施工配合比。其目的在于準確的實現試驗室配合比，而不是改變試驗室配合比。調整量=（該級超徑量與遜徑量之和）-（次一級超徑量+上一級遜徑量）

7.2 混凝土施工配合比的調整

試驗室所確定的混凝土配合比，其和易性不一定能與實際施工條件完全適合，或當施工設備、運輸方法或運輸距離，施工氣候等條件發生變化時，所要求的混凝土坍落度也隨之改變。為保證混凝土和易性符合施工要求，需將混凝土含水率及用水量做適當調整（保持水灰比不變）。

7.3 需滿足工程技術性能及施工工藝的要求

水工素混凝土和少筋混凝土配制坍落度一般為3-5cm，配筋率超過1%的鋼筋混凝土配制坍落度一般為7-9cm，對于橋梁施工中的箱梁采用泵送施工，混凝土配制坍落度一般為10-14cm，初凝時間在4小時以上，強度為45Mpa的緩凝早強混凝土；灌注樁要求配制強度為35Mpa，凝結時間在10小時以上，坍落度一般為18-22cm的大坍落度超緩凝混凝土。按通常的配制方法使混凝土達到上述工程技術性能是困難的，為改善混凝土性能，提高混凝土強度，達到工程各部位對混凝土各種性能的要求，在混凝土中摻入不同類型的外加劑，改善混凝土性能的科學配制，優化混凝土的配合比，在施工中效果明顯。灌注樁用混凝土，按通常的配制方法，當水泥用量為420kg/m （水灰比為0.56）h，混凝土的強度才能達到35Mpa，但由于坍落度（18-22cm）過大，均質性差，和易性不好，凝結時間也達不到緩凝10h，以上的超大型緩凝要求。在配制混凝土中摻入1%的減水劑優化配合比。水泥用量每1m 混凝土可節省40公斤左右，而且在坍落度達到18-22cm情況下，均質性、和易性良好，凝結時間也可以緩凝到10h以上。

8. 混凝土澆筑振搗過程是混凝土質量控制的主要環節

混凝土配合比設計、原材料的質量、配料準確、攪拌均勻運輸，澆筑振實成型，養護等整個施工環節中，澆筑振實成型是主要的環節。在混凝土澆筑成型時，由于沒有振實所產生的外觀上的氣孔、麻面、蜂窩、孔洞、裂隙等質量問題，易引起重視，但由于振搗不良，所產生的內部蜂窩、孔洞所導致的內在質量問題，人們容易忽視。而混凝土內在質量缺陷，同樣引起混凝土結構物的破壞。所以，混凝土振搗應引起施工人員足夠重視，質檢員應采取相應的有效措施，使混凝土振搗良好。

9.混凝土受各種因素影響而產生變形也要引起足夠重視

混凝土的變形主要有硬化過程的自生體積變形，濕脹干縮變形，溫度變形和在荷載作用下的變形?；炷恋臐衩浉煽s是由于混凝土中水分的變形而引起的，干縮裂縫產生的原因是：混凝土成形后，養護不良，受到風吹日曬，表面水分蒸發快、體積收縮受到內部混凝土的約束，出現拉應力，引起混凝土表面開裂；或者構件水分蒸發，產生的體積收縮受到地基或墊層的約束。

總結：

房屋建筑施工過程中混凝土的施工是一項專業性非常強的綜合作業，必須確保房屋建筑工程的施工質量。高性能混凝土的研制，突破了以往的混凝土的技術性能缺陷，同時也對節能、工程質量、環境維護等方面產生了積極的影響。因此，高性能混凝土研制成功是混凝土發展歷程中的重要里程碑，也是混凝土技術性能進步的標志，其在工程上的應用范疇將越來越廣泛，取得更好的技術經濟效應。

[1]閆向群,張莉;關于鋼筋混凝土結構中裂縫問題的探討[J];吉林建材;2004年03期

[2]楊嗣信;吳璉;當前在建筑設計和施工中急需解決的若干問題的探討[J];施工技術;2006年05期

[3]劉西拉;樊靜;通過現場測試結果修正鋼筋混凝土結構的可靠度[A];混凝土結構基本理論及應用第二屆學術討論會論文集（第三卷）[C];2009年

[4]王鐵夢;鋼筋混凝土結構裂縫控制的綜合方法[A];混凝土工程結構裂縫控制與混凝土新技術交流會論文集[C];2008年

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1007-6344（2016）02-0022-02