0 引言
商品混凝土是一种特殊的产品,其组成材料种类繁多、用量巨大,质量追溯难度大,配合比设计要求严格,产品零库存,运输、转移到客户指定位置需要专用车辆、设备,交付时间长,过程质量控制、检测难度大,交付后的质量状态仍在不断变化,而且和客户行为(养护、前期使用等)息息相关。混凝土的这些生产、交付特点决定了技术人员的经验,有助于及时有效地处理混凝土质量异常事件,在原因分析、处理、后期避免等方面会更加得心应手。
案例一:金刚砂地坪起鼓脱层
工程概况
2009 年施工的厦门 CZ 厂房,每层车间及走廊面积合计1 万平米左右,总面积达 6 万平米。厂房车间及走廊地面铺设厚度 50mm 的找平层混凝土,接近初凝时洒放一种耐磨材料,经压制磨光制成金刚砂地坪。
质量异常表现及后果
地坪混凝土浇筑时间为 2009 年 5 月至 6 月,浇筑顺利,地坪在浇筑压光前后均未出现裂缝,但在施工二十天后,依次出现了严重的起鼓脱层现象,造成地面平整度不满足要求,工厂设备难以安装。施工单位 YT 公司采取打孔注浆(环氧树脂)的方法试图进行粘结,却并不奏效,最后只能将起鼓的金刚砂地坪破碎清理后返工。需要处理的地坪面积大,费用高,经济及工期损失严重。
原因分析
施工单位 YT 公司之前就有过类似经历,在本工程地坪混凝土浇筑前也担心起鼓问题再次出现。确定的技术保证措施为:将混凝土强度等级由 C25 提高至 C30;原配合比设计中碎石级配为 5~10mm,改为 30% 5~20mm 级配+70% 5~10mm 级配的组合级配粗骨料,以提高混凝土体积稳定性;要求配合比设计时粉煤灰掺量小于 10%,但混凝土公司为保证混凝土的和易性(可泵性),另掺加 30% 的磨细矿渣粉,配合比得到施工单位认可。
可能出于成本方面的考虑,YT 公司施工时只在清理润湿后的板面上取混凝土原砂浆涂抹挂浆,未设置钢丝网。
事故出现后,施工方怀疑掺加矿粉是导致起鼓的原因,就让另一家混凝土公司供应少量的地坪混凝土,粉煤灰和矿粉都不掺加,只用水泥作为胶凝材料,施工一定面积的地坪进行试验,结果也未能避免起鼓现象的发生。
事故处理
(1)施工单位采取现场自拌混凝土,不使用减水剂,不经过运输和泵送,混凝土坍落度低,以减少混凝土的塑性收缩。
(2)在清理后的板面上铺设钢丝网,提高地坪混凝土的整体性,并在一定程度上限制收缩。
第二次金刚砂地坪的制作,反起鼓效果令人满意,通过验收。
经验教训
薄层地坪混凝土起鼓是混凝土收缩或膨胀后和原板面脱离的表现,为避免严重起鼓影响工程验收,应在以下方面进行控制:
(1)优化施工配合比,包括使用能满足施工的最大粒径的粗骨料,降低砂率,减小流动性,降低减水剂用量,掺合料用量适宜。
(2)将原混凝土板面清理干净,充分润湿,铺设钢丝网。
(3)本案例属金刚砂地坪,抹压和养护已自然地包含在工序中。普通地坪混凝土在初凝前的多次抹压和随之进行的有效湿养护,对于减小混凝土收缩(起鼓)和出现裂缝的可能性是非常重要的。
案例二:水泥路面混凝土橡皮泥现象
工程简介
厦门市集美区大岭村至漳州市长泰县大坊村攀山公路改造项目,西接省道 S207,东接国道 G324,厦门段长度为 20公里。原有道路拓宽整平后铺设水泥稳定碎石基层,面层采用水泥混凝土。
质量异常表现及后果
某日施工的 54 方混凝土路面,振捣时拌合物干涩无浆,抹压过程中发现严重的橡皮泥现象,并随之出现密集的不规则裂缝,应施工方要求,该段路面混凝土被清除返工。
原因分析
和该工程同天浇筑的金三角厂区混凝土路面也出现了橡皮泥现象,两个工程路面混凝土使用同样的材料和同一个配合比。金三角厂区路面混凝土产生了较多的泌水,并在路面上长时间覆盖,造成不能和平常施工一样进行抹压,下午铺筑后,工人一直等到后半夜才收面成功,经观察混凝土硬化后性能良好,未出现裂缝。
大岭道路橡皮泥混凝土未观察到泌水,在山上施工,即使产生泌水,也经风吹迅速蒸发了,而厂区道路恰被紧临的围墙遮挡,利于保水。如果混凝土发生泌水而失水速度又快,则常常会导致混凝土裂缝。这可能是两个工程路面混凝土出现橡皮泥,而在裂缝方面表现不同的原因。路面出现橡皮泥现象,最终抹压成功,未出现裂缝的,虽然可能会影响硬化后路面的观感和平整度,但一般不会影响使用,导致返工。
混凝土发生橡皮泥现象的原因,可能是混凝土中水泥的水化反应受到不利因素的影响,变缓或停止,引起混凝土拌合物中富含自由水,状似橡皮泥。如果表面失水快,则会在橡皮泥的同时形成一层较硬的“外壳”。
混凝土发生泌水时,拌合物中也富含自由水,但不一定会发生橡皮泥现象,而是正常凝结硬化。
在土工击实试验中,有时也会遇到橡皮泥现象。当设置的击实功偏大,含水率较高时,数次击打后,土的紧密性不再增加,呈橡皮泥状。
混凝土发生橡皮泥的微观理论,希望能有专家提供指导。
经验教训
笔者已数次遭遇混凝土的橡皮泥现象,除大岭道路混凝土被清除返工外,其他工程都涉险过关。降低这种风险的措施有:
(1)提高水泥、矿粉、粉煤灰等胶凝材料质量的稳定性,并注意观察水泥凝结时间、减水剂凝结时间差的异常变化。
(2)水泥路面混凝土慎用缓凝型减水剂,掺量应低于其他类混凝土,以满足路面特有的抹压、收面要求。
(3)混凝土拌合时减水剂超掺有时出现结构体硬化时间变长,有时出现橡皮泥现象;处于临界掺量时,拌合物离析的趋势加大,影响和易性的稳定性。所以通过调高减水剂掺量,降低用水量,利用水灰比定则节省水泥的做法,应考虑到拌合物和易性不良、结构体硬化异常的风险。
案例三:使用高温水泥的混凝土泵送堵管
工程概况及质量异常表现
厦门火车站北客站,2009 年夏季施工,大部分为泵送混凝土。其中有两个斜柱形标志,高 60 米,显得突兀耸立,脚手架环绕柱体搭设,间距小,泵送布管难度很大。
该工程混凝土在泵送过程中,几次在泵送顺利时,稍有停顿就出现整条泵送管路堵死的情况。泵班工人于酷暑中,要在垂直状态下钻入几十公分宽度的架子中拆卸泵管,清洗组装,劳动强度之大可以想象,心情郁闷、愤怒也可以想象。泵班人员几次责骂公司技术人员,要求改善配合比,提高混凝土的可泵性。而技术人员虽无法证明堵管和配合比有没有关系,但强调此配合比并不是第一次使用。
原因分析
我们不探讨碎石粒径和泵管直径的关系,也不探讨如何进行布管是适宜的,因为这些因素可能会导致泵送不顺畅,但却不能解释稍有停顿就会堵管的现象。
商品混凝土公司的技术人员大都无法探究各种异常现象的微观机理。高温水泥用于混凝土后,对和易性和坍损的影响可以在试验室里验证、统计,可泵性就只能靠观察和估计了。但高温水泥(80℃以上)对混凝土拌合物的可泵性存在不利影响是不言而喻的,连续泵送时拌合物在泵管内的摩阻力较小,而一旦停泵,摩阻力大大增加后导致堵管。
在混凝土销售旺季,水泥供应也常常紧张。此时水泥生产企业大都省略匀化散热的环节,初步检验后出厂,混凝土公司对入场水泥温度的检测值达到 100℃的不在少数。在夏季高温季节,水泥进入搅拌楼罐体,降温速度缓慢,混凝土公司连续生产时,高温水泥很快就用于生产了。
经验教训
很多混凝土公司都意识到高温水泥用于混凝土生产的弊端,但苦于水泥采购不能满足生产需要,往往会对高温水泥放行接收,从而引发混凝土和易性、可泵性不良。建议混凝土公司严格检测水泥温度,明确接收准则,不使用或少使用高温水泥进行生产。
案例四:强行浇筑接近初凝时间的混凝土
工程概况及事故经过
某市 XX 区 XXX 厂房某生产车间 1~3 轴一层夹层梁板,混凝土强度为 C35,供应商为 XX 区 A 混凝土公司。2011 年某日,C35 柱子混凝土供应,浇筑过程中遭遇大暴雨。柱子浇筑后,施工单位要求 A 公司于 XX 日供应夹层梁板混凝土,但 A 公司由于业务繁忙,无法安排生产,就和 YY 区 B混凝土公司联系,将该厂房 1~3 轴一层夹层梁板混凝土的生产供应进行外包。
YY 区 B 公司于某日晚安排生产,连续发出 6 车,试验室现场检测员随车至施工现场。因跨区运送,司机对路线不熟悉,经两个小时左右才到达 XXX 厂房,试验员成型试块后就返回了 B 公司。
现场浇筑并不顺利,浇筑至第四车时,剩余混凝土等待浇筑时间已近五个小时,已开始发热,流动性完全丧失。现场人员和 B 公司技术值班人员联系,被告知自行调整后浇筑。
XXX 厂房夹层梁板浇筑后发现混凝土严重粉化,部分区域几乎没有强度可言。后采取回弹、取芯等检测手段,都不能证明强度符合要求。同时发现在 A 公司前期浇筑的柱子中,数根强度较低,其中四根可用手指将混凝土抠出。
该夹层梁板及对应区域的柱子,最终被破除返工,A 公司赔偿三十余万元,B 公司赔偿二十余万元。
原因分析
A 公司供应柱子混凝土时,遭遇大暴雨,未采取有效措施,任由雨水从卸料口进入混凝土运输车,导致混凝土强度大大降低;
A 公司将 XXX 厂房板面混凝土供应外包时,未对运输路线充分交底,或 B 公司业务人员未将行驶路线向车队充分交底,导致深夜运输的司机对路线不熟悉,大大延长了混凝土等待浇筑的时间;
B 公司调度人员在不清楚运输及施工现场状况下,连续发出 6 车混凝土,造成现场车辆积压;
B 公司技术人员到现场短暂停留后即返回公司,未关注产品质量及发展态势,之后面对现场人员咨询时,质量意识淡薄,让现场人员随意调整后浇筑;
XXX 厂房施工人员对异常天气施工管理措施不利,漠视所接收产品的质量,野蛮施工。
经验教训
(1)混凝土公司对于生产、运输、泵送过程中出现的异常恶劣天气,应制定应急预案,采取措施避免各个过程中的产品因天气原因改变其组成,如果产品组成被不可接受地改变,对需要采取的措施作出规定。
暴雨对砂石堆场的冲击,会造成含水率检测难以控制。而完全泡在水里的砂子,即使测得含水率,生产出的混凝土也经常不具有良好的和易性。
应防止过多的雨水进入运输车和泵车入料口,应督促施工单位在楼板或底板混凝土浇筑过程中,采取合理措施应对突然来临的暴雨。
(2)混凝土公司应加强对外包方的控制,包括业务、技术方面的交底,本案例中就可能存在着运输路线交底不详的可能性。
(3)混凝土公司应重视顾客要求的确定和评审,顾客要求包括技术、生产、交付信息等。掌握顾客要求后,还应在公司范围内有效传递,如保证运输车司机熟悉运输路线等。
(4)调度人员应合理安排生产,在掌握现场状况的前提下合理派遣车辆,既不能断车,也不能压车。笔者曾供职过某公路局混凝土公司,施工单位也是公路局下属企业,一次深夜供应水泥路面混凝土,调度不明现场情况,连续发车,现场工人不足,造成数车混凝土倾倒在路基上,来不及振捣收面。第二天几十方混凝土全部报废,清除后重新浇筑,既浪费资源又污染环境。
(5)等待浇筑时间过长的混凝土不能勉强使用。临近初凝的混凝土流动性丧失,是无法调整的,无论是添加减水剂还是加水,都无济于事。笔者遇到过几次,已发热的混凝土好像很能吸水,大量的水加入,并不见流动性增加。这样的混凝土如果强行浇筑到结构中去,难免会造成返工,损失会更加惨重。混凝土流动性降低后,应由技术人员按照作业指导书进行调整。等待浇筑时间过长的混凝土应及时清罐分离,以防在搅拌车内硬化。清除罐体里硬化后的混凝土是非常辛苦的,有的罐体就因此报废了。
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