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關鍵詞:清水混凝土 ,旅客高站臺墻 , QC品質控制理論,制定對策
Abstract: based on the water concrete passenger platform in high wall prefabricated crack problems appeared in the process, using a theory of QC quality control end factors were analyzed one by one to find out the main reason for validation, establishing countermeasure to eliminate crack defects.
Keywords: water concrete, and the passenger high platform wall, QC quality control theory, establishing countermeasure
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
隨著鐵路客運水平不斷的提升,高站臺已經逐步成為客站主流站臺,高站臺與車廂地板在同一水平面,很大程度上方便了旅客進出車廂。但由于該站臺采用站臺墻為清水混凝土,所以在預制施工中控制好清水混凝土的外觀質量為站臺的品質的提升起著至關重要的作用。而在實際施工中發(fā)現清水混凝土裂紋為主要的外觀質量缺陷。為了消除此缺陷,我們成立了專項質量控制小組,運用QC品質控制理論,有針對性的進行了逐步的末端原因分析,并解決了清水混凝土裂紋的外觀質量缺陷,下面將我們的質量改進過程逐一闡述僅供大家參考。
一、現狀調查
首先進行現狀調查。質量控制小組對已經預制完畢的鋼筋混凝土高站臺墻出現裂紋的情況進行了統(tǒng)計,發(fā)現有13.7%的站臺墻出現了不同程度的裂紋,合格率僅為86.30%。
二:高站臺墻出現裂紋原因的初步分析
質量小組通過人、機、料、法、環(huán)五個方面逐一對高站臺墻出現裂紋原因的進行初步分析,得出以下結論:
1、人員因素:對清水混凝土預制工程認識不足,各班組之間協(xié)作不好,以及監(jiān)管人員認識不足。造成施工過程管控不嚴。
2、機械因素:混凝土攪拌機進水量控制誤差較大,水灰比及坍落度控制不嚴格。造成混凝土質量無法保證。
3、物料因素:砂石料級配較不合理,原材料檢驗頻次不足。造成混凝土質量無法保證。
4、施工方法因素:混凝土施工不規(guī)范,振搗不均勻等。造成施工過程中混凝土出現不合格品。
5、環(huán)境因素:由于地處西北,晝夜溫差大,夜間風力較大。造成混凝土在凝結過程中產生失水過快或者表面張力過大。
三、對初步分析得出的原因進行逐一分析
質量控制小組為了找出產生裂紋的主要原因確,確定每30節(jié)站臺墻為一個批次,對人、機、料、法、環(huán)五個影響產品合格率的因素進行驗證分析。
1、對影響產品質量的人員因素進行驗證
對清水混凝土預制工程認識不足,各班組之間協(xié)作不好,以及監(jiān)管人員認識不足。
、對所有現場作業(yè)人員進行了強化教育,提出了以單體質量的提高提高整體質量的規(guī)劃及理由.制定了相應的單體考核辦法;
、小組對各班組人員進行調整讓所有人員盡量從事自己比較熟悉的班組,其中包括鋼筋班、混凝土班、模板班組,尤其是混凝土班組挑選經驗豐富的人員進行施工;
、小組增加監(jiān)管人員,由原來的2人增加到3人,進行巡檢。
在完成30節(jié)站臺墻預制后進行數據采集。數據顯示有3節(jié)出現裂紋,合格率為90%。現狀沒有的得到明顯改變,人員的認識不足及協(xié)調監(jiān)管不是造成混凝土裂紋的主要原因。
2、對影響產品質量的機械因素進行驗證
小組組織人員對混凝土攪拌機的時間繼電器進行校驗,提高的混凝土攪拌機的進水量精確度并排有經驗的工人專人操作攪拌機,以便準確控制混凝土的坍落度。防止混凝土坍落度過大而產生沉降裂紋。在完成30節(jié)站臺墻預制后進行數據采集。數據顯示有2節(jié)出現裂紋,合格率為93.33%。現狀得到明顯改變,混凝土攪拌式進水量不準確是造成混凝土裂紋的主要原因。
3、對影響產品質量的材料因素進行驗證
小組組織人員對現場原材料進行檢測,檢測結果為合格。并委托實驗室重新更換混凝土配合比,調整級配,以便增加混凝土的和易性。增強混凝土的質量均勻、成型密實性。在完成30節(jié)站臺墻預制后進行數據采集。數據顯示有2節(jié)出現裂紋,合格率為93.33%。現狀未得到明顯改變,混凝土級配不合理、檢驗頻次不是造成混凝土裂紋的主要原因。
4、對影響產品質量的施工方法因素進行驗證
小組在檢查中發(fā)現在混凝土施工中存在操作不規(guī)范的現象,尤其是混凝土振搗以及混凝土入模速度過快。混凝土振搗不均勻、入模速度過快會導致混凝土無法獲得初步沉實,在澆筑完成后因混凝土沉降造成裂紋。小組針對此情況隨即對混凝土施工人員進行專項培訓并考核,并且加以現場指導。以防止混凝土振搗不均勻或密實度不夠造成的內部應力。在完成30節(jié)站臺墻預制后進行數據采集。數據顯示有1節(jié)不合格,和合格率為96.67%。現狀得到明顯改變,混凝土施工不規(guī)范、振搗不均勻是造成混凝土裂紋的主要原因。
5、對影響產品質量的環(huán)境因素進行驗證
由于工程所在地區(qū)晝夜溫差大,近期夜間溫度較低,而且夜間風力較大。混凝土在完成澆筑后產生大量水化熱,而混凝土表面由于環(huán)境溫度較低,由于冷縮而引起裂紋;風力大會導致混凝土表面水分流失快會導致混凝土表面產生煩躁收縮,初凝時期由于強度較低很容易產生裂紋。鑒于這種情況對混凝土在初凝的過程中進行覆蓋保溫措施并于拆模后用塑料薄膜包裹7天。在完成30節(jié)站臺墻預制后進行數據采集。數據顯示全部合格,合格率為100%。現狀得到明顯改變,晝夜溫差大、夜間風力大是造成混凝土裂紋的主要原因。
四:要因確定及制定對策
1、主要因素確定:
、機械因素:混凝土攪拌機進水量控制誤差較大,導致混凝土水灰比不穩(wěn)定。
、施工方法因素:混凝土施工不規(guī)范,振搗不均勻,入料速度過快,導致混凝土不密實,發(fā)生二次沉降。
、環(huán)境因素:晝夜溫差大,夜間風力較大,導致混凝土內外溫差較大、表面失水較快。
2、制定對策
、嚴格控制攪拌機進水量
對攪拌機時間繼電器進行校驗并指定有豐富攪拌機操作經驗的工人進行專人操作。在今后的施工中對攪拌機進水控制器進行定期的校驗。
、規(guī)范混凝土施工。結合現場問題對現場施工人員進行培訓并考核;現場施工人員培訓合格后方可繼續(xù)上崗。
、嚴格采取保溫保濕措施。在混凝土拆模之前進行覆蓋保溫;拆模后用塑料薄膜包裹養(yǎng)護7天。
五、檢查效果
對策實施后,小組成員對在此后一個月內施工的鋼筋混凝土高站臺墻進行了全數、全過程的跟蹤檢查與統(tǒng)計,數據顯示無裂紋出現。數據表明鋼筋混凝土高站臺墻的直墻面清水混凝土裂紋得以消除,說明質量控制成果是持續(xù)有效的,保證了清水混凝土外觀質量。
六、結束語:
關鍵詞:高強混凝土 框架柱 裂縫
1、前言
在大型火力發(fā)電廠主廠房結構中,由于其高度較大,且豎向荷載較大,故裂縫問題較為突出。經常出現的情況是:框架柱的斷面由軸壓比限值確定,而框架柱的配筋由構造配筋率決定,這其中存在著不合理的地方。應用高強混凝土可以顯著減小構件的截面尺寸,減輕結構自重和鋼筋用量,具有明顯優(yōu)點,可獲得較高的經濟效益。但高強混凝土的脆性會在某些情況下產生裂縫,強度等級愈高,脆性愈大。因此,在大型火力發(fā)電廠主廠房結構框架柱中應用高強混凝土,需研究改善高強混凝土柱抗裂縫能力的有效措施。
在火力發(fā)電廠結構工程中,裂縫的防治是一個有較大普遍性的問題。裂縫的擴展是結構物破壞的初始階段; 同時,對于結構物而言,裂縫可能引起滲漏,影響結構的使用功能,并且引起持久強度的降低,如鋼筋混凝土結構中保護層剝落。水工建筑物在水壓頭不高于水位的l0cm以下,就會產生的裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕、混凝土碳化等。因此,對裂縫的成因進行分析,在此基礎上對預防裂縫的產生和發(fā)展及對裂縫形成后的處理
措施進行探討是非常必要的。
2、高強混凝土框架柱工程的特點
在美國,以圓柱抗壓強度標準值達到或超過42MOa為高強混凝土。歐洲國際混凝土委員會1995年的資料通報中定義高強混凝土為圓柱體抗壓強度高于50MPa的混凝土,大體相當于我國C60級混凝士。在我國通常將強度等級等于或超過C50級的混凝土稱為高強混凝土。這個分類標準適合我國國情。高強混凝土具有以下一些特性:
(1)高強混凝土受壓時呈高度脆性,延|生很差。
(2)高強混凝土的抗拉強度、抗剪強度和粘結強度雖然均隨抗壓強度增加而增加,但它們與抗壓強度的比值卻隨強度提高而變得愈來愈小,所以在處理高強混凝土構件的抗剪、沖切和扭轉等問題時必須慎重。
(3)在相同的橫向約束力作用下,高強混凝土縱向承載力的改善要比普通強度混凝土稍差,所以在計算配有間接鋼筋的螺旋箍筋柱和局部承壓等承載能力時,表示橫向約束作用貢獻的部分也要做出修正。
(4)受壓時高強混凝土還有易產生裂縫的傾向,因此在設計局部承壓以及鋼筋搭接錨固時應特別注意。在這些部位要加強設置橫向箍筋以防止裂縫。由于塑性變形能力較差,高強混凝土中鋼筋錨固粘結應力的分布變得更不均勻。彎起鋼筋的轉角處會使混凝土受到較高的局部擠壓力,也應注意防止裂縫。
3、混凝土框架柱裂縫的成因
在常用的建材,如鋼、混凝土、砂漿等中,均存在有材料內部的初始缺陷。以高強度混凝土為例在尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結構中存在肉眼不可見的微裂。此微裂主要是存在于骨料與水泥石粘接面上的裂縫、骨料與骨料之間的裂縫、以及骨料本身的裂縫。微裂的分布是不規(guī)則的,這主要是由于混凝土內部的不均勻所所致。。在受荷的情況下,引起大于等于0.05mm宏觀裂縫的產生及發(fā)展,形成通常所稱的裂縫。由此可見,結構物裂縫的產生是有其內部原因和外部條件的,其內部條件為以上所述的材料的不均勻性所導致的內部缺陷和微觀裂縫。其外部條件可概述為以下幾點:
(1)由各種直接作用的外荷載如靜、動荷載引起的直接應力而導致的裂縫。在電廠結構工程中,常見的有結構物自重、土的主動壓力和被動壓力、水的側壓力、各類設備的靜、動荷載以及風荷載等等。此類荷載產生的應力一般可按常規(guī)計算方法得到,比較直接和明確,在設計過程中也較易得到控制,因此,此類荷載引起的應力導致的裂縫約只占結構裂縫的15%-20%左右。
(2)結構次應力引起的裂縫,此類應力產生的原因主要有: 結構物的實際工作狀態(tài)與常規(guī)模型的出入。從而引起結構中應力分布與理論計算不一致;局部的開孔、洞也會引起應力集中現象,使在應力集中的部位產生裂縫。
(3)由變形變化引起的裂縫。此類裂縫在工程實踐中最為多見,往往占裂縫的80%左右,比如高強混凝土的脆性會在某些情況下產生裂縫,強度等級愈高,脆性愈大。由于溫度場的不均勻、材料的收縮和膨脹,不均勻沉降等也會引起高強混凝土柱裂縫的產生。
4、裂縫的防治策略
高強混凝土的脆性隨著強度提高而嚴重,為了有效防治高強度混凝土柱產生裂縫,必須從以下幾個方面加以防治,才能充分利用高強度混凝土的特點,減少其缺陷。
(1)高強混凝土的脆性隨著強度提高而嚴重,所以主要受力截面上壓區(qū)高強混凝土必須設計成約束混凝土,混凝土受壓時在側向有膨脹趨勢,所謂約束就是從側向給受壓的混凝土以約束,限制其橫向的膨脹變形,這樣就能有效的防止高強度柱產生裂縫。
(2)合理添加外加劑各種止水劑、緩凝劑能有效減少混凝土的離析提高保水性,使混凝土內部結構較為均勻一致,養(yǎng)活因干縮、不均勻收縮、不均勻收縮引起的微裂; 同時,止水劑還能與混凝土的硅酸鹽、鋁酸鹽進一步反應生成網狀凝膠,堵塞裂縫,提高裂縫的自愈能力。
(3)注意溫度應力的影響,削減施工過程中溫度收縮應力和混凝土的干縮應力,從而防止干縮、溫度收縮裂縫的產生; 由于混凝土的溫差應力和干縮應力主要有氣溫、水化熱溫差等早期應力,因此,后澆帶的保留時間應盡可能長些,一般不應少于40d。
綜上所述,在大型火力發(fā)電廠主廠房結構中,采用高強度混凝土柱有利于提高主廠房結構的穩(wěn)定性,但是由于高強度混凝土脆性隨著強度提高而嚴重等自身的缺點,在施工和維護過程中必須采取合理的措施來防止高強度混凝土柱的裂縫的產生,,這對于最大限度的提高高強度混凝土柱在大型火力發(fā)電廠主廠房結構中的優(yōu)勢具有指導意義。
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關鍵詞:高強混凝土;收縮開裂;應對措施
中圖分類號:TV534文獻標識碼: A
引言
高強混凝土作為一種新的建筑材料,以其抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低的優(yōu)越性,在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用。但在工程實踐中,由于高強混凝土具有水膠比較低、水泥用量較大,以及砂率較高等特點,使得混凝土收縮較大,容易開裂。由于高強混凝土與普通混凝土有著不同的材料配比及結構特點,引起高強混凝土收縮開裂的主要原因也與普通混凝土有所不同,因此,對高強混凝土的收縮開裂問題,進行系統(tǒng)地深入地研究,很有意義。
一、混凝土收縮開裂的表現形態(tài)
在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。
1、塑性收縮
發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發(fā),混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂底板交接處,因硬化前沉實不均勻將發(fā)生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆筑。
2、縮水收縮(干縮)
混凝土結硬以后,隨著表層水分逐步蒸發(fā),濕度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3%),鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現龜裂裂紋。
3、自生收縮
自生收縮是指混凝土在恒溫、與外界無水分交換條件下發(fā)生的體積收縮變形。自生收縮的作用機理,可以通過混凝土的自干燥現象得到很好的解釋。隨著水泥水化的進行,在硬化的水泥石中就會形成大量的微細孔。而自由水量逐漸降低,水的飽和蒸汽壓也會隨之降低,從而使水泥石內部的相對濕度降低。但同時水泥石重量沒有任何的損失,我們把這種現象稱為自干燥。如圖1所示,自干燥使得混凝土內部的毛細水凹液面的曲率半徑逐漸減少,則毛細管壓力逐漸增大,毛細水表面張力就會逐漸增大,使得混凝土受到的來自于自身的壓力增大,自生收縮隨即產生。
高強混凝土的原材料與配合比,決定了它的早期水化速度快、自干燥程度高、自收縮大等特點。因此,高強混凝土的自收縮比普通混凝土大得多。
4、炭化收縮
大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計算。
混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫,裂縫寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規(guī)律。
二、混凝土收縮與開裂的關系
濕度梯度、溫度梯度、結構過載和化學因素,通常產生0.1~1mm的裂縫。一般由于干燥和冷卻時產生的收縮應變,導致早期開裂。在一定的溫度、濕度情況下,當處于硬化階段的混凝土則會產生溫度收縮、干燥收縮以及自生收縮。環(huán)境的溫度、濕度、構件尺寸、混凝土的溫度、混凝土所用原材料特性以及拌和物的配合比等,對不同的收縮有著不同的影響力。
混凝土的收縮是導致其自身開裂的最主要原因,是材料開裂的導火線。可見,研究收縮的意義,并不僅僅在于收縮值的大小,主要還包括收縮對混凝土開裂趨勢的影響,但也不能忽視其他影響混凝土開裂的因素,例如混凝土的徐變、彈性模量、抗拉強度以及斷裂韌性等。
混凝土的收縮和徐變對混凝土開裂的綜合影響可以用圖4表示。
由上述分析可知,在混凝土結構受限時,由于收縮應變所誘發(fā)的彈性拉伸應力,與由于徐變應變所導致的松弛應力之間的相互關系,是多數混凝土結構變形與開裂的核心所在。顯然,為了使混凝上結構具有最小的開裂危險,那么就要求材料具有較低的彈性模量。這樣就會使得一定收縮量所引起的彈性拉應力較小,也就具有高的抗拉強度,以使得拉應力超過材料的抗拉強度而使材料開裂的危險減小;同時,要求材料具有較高的斷裂韌性,以使得微裂紋的擴展變得困難。但是,僅僅從純理論角度,來考慮實際的混凝上的工藝,是有相當的困難的。例如,增加混凝土配合比中骨料的用量,將會減小混凝土的干燥收縮,但同時又會增加材料的彈性模量及減小材料的徐變能力;而增加混凝土中的水泥用量,可提高材料的抗拉強度,但同時也會使材料干燥收縮變大,徐變能力減小,不利于提高材料的抗裂能力。
縱觀上述影響混凝土開裂的各種因素可知,收縮在混凝土的開裂中,處于舉足輕重的地位。但是也不能忽視彈性模量和徐變等其它因素對開裂的影響。應對混凝土的收縮開裂進行綜合分析。
三、高強混凝土收縮開裂的抑制措施
1、高強混凝土自生收縮的抑制措施
引起高強混凝土收縮開裂的主要原因是自生收縮。因此,抑制高強混凝土的自生收縮可采取下列幾種辦法。①使用高C2S和低C3A或C4AF的硅酸鹽水泥;②要盡量避免使用高細度的水泥和礦渣;③參入適量的粉煤灰等礦物摻合料;④選用高彈性模量的骨料配制高強混凝土;⑤摻入纖維來抑制高強混凝土的自收縮;⑥摻加膨脹劑、減縮劑等外加劑;⑦將輕質材料浸水飽和后,作為骨料摻入到高強混凝土中,通過“自養(yǎng)護”來抑制收縮。
2、高強混凝土收縮開裂的抑制措施
高強混凝土的收縮開裂明顯大于普通混凝土,且與其所使用的礦物摻合料有著緊密的關系。為了改善高強混凝土易于收縮開裂的缺點,可以從兩個方面進行。一方面是通過優(yōu)化原材料性能及配合比,從混凝土材料本身來克服其收縮開裂大的缺陷;另一方面,可以采取“復合”的手段,通過摻加纖維等物質來提高混凝土的抗裂性。
結束語
針對收縮引起的開裂問題的原因分析與研究,本文從纖維增強、膨脹劑補償收縮及減縮劑減小收縮三個方面,初步概括出提高高強混凝土抗收縮開裂能力的措施。⑴可以摻入有較大的彈性模量和較好的粘接的鋼纖維,這樣可以有效的阻止混凝土中裂紋的產生和擴展,降低高強混凝土的收縮開裂趨勢;⑵在高強混凝土中,摻入適量的膨脹劑,能明顯地提高高強混凝土早期抗收縮開裂的能力;⑶摻入適量的減水劑在高強混凝土中,可以降低高強混凝土在齡期內的收縮量,也就可以顯著地降低高強混凝土的收縮開裂趨勢。
參考文獻
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