混凝土质量控制措施研究论文

浅谈钢纤维混凝土路面施工技术与质量控制措施论文

摘要： 笔者结合钢纤维混凝土路面施工技术实践，浅谈钢纤维混凝土路面施工技术与质量控制措施。

关键词： 施工技术与质量控制措施

钢纤维混凝土是将钢纤维掺入到普通混凝土中制得的一种复合型混凝土，是一种新型路用材料。钢纤维混凝土路面在动荷载下具有良好的抗冲击力、抗弯、抗拉、耐磨性能，疲劳寿命长，并具有良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力。此外钢纤维混凝土的抗冻性能良好。在普通混凝土中掺入一定剂量的钢纤维，可以明显减薄路面结构层厚度，改善路用性能，节约成本。

一、钢纤维混凝土原材料的选择及配合比设计

（一）水泥

一般可采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。水泥的技术指标要求：

（1）氧化镁含量：≤5%

（2）三氧化硫含量：≤

（3）细度指标：80μm方孔筛余＞10%

（4）初凝时间不得早于45min

（5）终凝时间不得迟于10h。因钢纤维混凝土路面特殊的工作条件、厚度小，故路面混凝土应尽可能采用强度高、干缩性小、抗磨性及抗冻性好的水泥。

（二）集料

粗骨料（粒径大于7mm），宜采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石，最大粒径不宜大于20mm和钢纤维长度的2/3.（钢纤维长度一般为3-4cm），含泥量不大于1%，细长、扁平颗粒及风化石、针片状含量不大于10%，不宜采用石灰岩碎石，必要时应将含有土颗粒的碎石用水冲洗。

细集料（粒径小于5mm）宜采用天然中粗砂或机制砂，沙粒必须坚硬、洁净、干燥、无杂质、颗粒均匀，细度模数为，含泥量不大于3%，含泥量超过标准的砂必须过筛。细集料的洁净程度，天然砂以不小于含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范要求。

（三）水和外掺剂

同普通混凝土一样，无污染的自然水或自来水，混凝土用水量约为130-180kg/m3，为保证混凝土具有足够的强度和密实度，水灰比宜为，水灰比低时，混凝土和易性差，可增加减水剂或塑化剂，为使路面提早开放交通，可在混凝土中掺加适量早强剂，为提高混凝土的和易性、抗冻性，可掺入适量加气剂。

（四）钢纤维类型及尺寸

采用的钢纤维为碳钢纤维，路面用钢纤维宜用：熔抽型、剪切性。其抗拉强度应不低于550Mpa，纤维直径一般为，长度一般为直径的50-70倍。

（五）配合比设计

钢纤维混凝土的配合比是指钢纤维混凝土中各组成材料之间的比例关系。其设计的基本目的是将其组成的材料(包括钢纤维、水泥、水、粗细骨料及外加剂等)合理配合，使所设计配置的钢纤维混凝土满足结构设计和质量验收的强度要求，在路面工程的实际运用中，钢纤维混凝土的配合比设计应直接基于钢纤维混凝土的性能与使用进行设计，即在使用钢纤维混凝土配合比设计中，以钢纤维混凝土的抗折强度作为配合比设计指标，寻求制约钢纤维混凝土抗折强度的主要因素，如钢纤维掺入量，钢纤维长径比，水泥标号与水灰比之间的比例关系，通过上述因素的调整，控制钢纤维的抗折强度。

钢纤维混凝土配合比设计时，必须满足路面设计要求的拌和性能及硬化后的性能、钢纤维混凝土路面结构的`设计要求决定，通常为抗压强度、抗折强度、弯曲韧度等，通常路面结构设计时以抗折强度、抗压强度为主要强度指标，为提高钢纤维混凝土的韧性，应尽可能选用与混凝土基体粘结强度较高的钢纤维。路面钢纤维混凝土配合比的强度试验，应根据路面等级和工程要求分别进行抗压与抗折试验。

二、施工技术

（一）拌和

拌和是保证钢纤维混凝土在混凝土基体中均匀分布的重要环节，因此，钢纤维混凝土路面施工须采用机械搅拌，一般采用强制式或反锥式搅拌机，为保证钢纤维混凝土搅拌均匀，防止钢纤维结团，采取先干后湿的工艺。其投料顺序为：砂—钢纤维—石子—水泥的顺序投料。首先在搅拌机里干拌1-2min，在加水湿拌2min左右。总搅拌时间控制在6min内。搅拌时间过长会形成纤维结团，且每次的搅拌量控制在搅拌机容量的1/3以下。

（二）运料

钢纤维混凝土运输采用自卸运输车，由于钢纤维混凝土在运输过程中受到振动，使钢纤维下沉、坍落度和含气量都会有损失，影响钢纤维混凝土的均匀性，因此，应尽量缩短运送的时间和距离，运输中要防止钢纤维混凝土受污染，运输的最长时间以试验提供的水泥初凝时间并给予施工留有足够的操作时间为限。 （三）浇筑

当混合料运送至指定地点后，一般直接倒入安装好模板的路槽内，并用人工找平，落料时应避免同一处大堆落下，在规定的连续施工区段内，必须连续进行，不能中断，否则会造成钢纤维沿接缝隙表面排列，不能产生增强作用，易产生裂缝。

（四）振捣

钢纤维混凝土的振捣机具宜用平板振捣器。若板厚在以内可一次摊铺成型，振动时间一般以表面振出砂浆、混合料不再下沉为度，严禁漏振，再用两端置于外侧模板的振动梁，沿摊铺方向振动压平，振动过程中，多余混合料被刮出，低凹处应随时补足，最后用置于两侧模板上的无缝钢管滚筒，沿纵向滚压提浆，以确保路面的平整度。

（五）表面处理

为防止钢纤维外露或竖直伸出表面，以保证车辆及行人安全，在整平前可用凸棱的金属压滚或其它方法，将竖起或外露的钢纤维压入后再整平，抹面和压纹时也不得将钢纤维带出，抹平的表面应在初凝前进行压纹和拉毛，压纹和拉毛工具，宜使用压滚和刷子，不得使用竹扫帚。路面切缝宜采用割缝机割出要求深度的槽口，割槽时间不宜过早或过迟，在钢纤维抹面后12-48小时左右，抗压强度达到5-10Mpa作为切缝时间。

（六）养生

钢纤维混凝土与普通混凝土一样，应及时养生。当混凝土抹面2小时后，当其表面具有一定硬度，用手指轻压不出现痕迹时，可以开始养生。可采用草袋、麻袋或湿砂（约20-30mm）覆盖于混凝土表面，每天均匀洒水数次，使其保持潮湿状态，养护不得低于7天。也可用不透水的薄膜粘附于表面，从而阻止混凝土中水分蒸发，以保证钢纤维混凝土的水化作用正常进行。

三、钢纤维混凝土的质量控制

为保证钢纤维混凝土的施工质量，应注意以下事项：

1.对每一批进场的原材料都应该进行严格的检验，必须使用合格的原材料；

2.事先应检测土基的密实度，基层的强度、刚度和均匀性；

3.现场测定砂、石料的含水量，根据试验配合比，以适当调整施工配合比；

4.摊铺前，应检查基层的平整度、路拱横坡、模板标高等；

5.试件制作。每铺筑400方的钢纤维混凝土，应制作2组抗折试件（以作7天和28天强度试验强度）每增铺1000-2000m3钢纤维混凝土，增做一组试件，备作验收或检查后期强度时用，试件在现场与路面相同条件下进行湿法养生，施工中应及时测定7天龄期试件强度，检查是否达到28天龄期强度的70%以上，否则，查明原因，立即采取措施，以达到设计要求。

四、钢纤维混凝土路面接缝设置

因钢纤维抗拉性能好，阻裂能力和抗收缩性能好，在施工条件许可时，一般7-9m宽的路面勿需设纵缝，可用整幅施工，横向缩缝按15-20m间距设置。

钢纤维混凝土由于其自身就具有的优异性能，目前已得到广泛应用，但是钢纤维混凝土路面的施工较普通混凝土路面复杂，如果在施工过程中控制不好，很容易出现钢纤维结团，拌合物工作性差等问题，反而降低了路面质量。所以在使用钢纤维混凝土时，一定要严格控制原材料的质量、拌和、运料、浇筑、振捣、养生等施工环节，只有这样才能有效发挥钢纤维混凝土的优越性能，提高其社会和经济效益，为国民发展服务。

1. 前言� 混凝土是由水泥、砂、石和水拌合后，水泥水化反应形成凝胶，将砂、石胶结而成具有一定强度的固体复合材料。其内部结构为：水和水泥作用形成水泥浆，水泥浆包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，并填充砂子的空隙。水泥浆将砂、石牢固地胶结为一整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。混凝由于土自身的特殊性能在水利水电工程、桥梁工程等土木工程领域发挥着极其重要作用。但是混凝土原材料质量、混凝土配合比、混凝土的搅拌和输送、混凝土浇筑、养护及拆模等施工工艺对混凝土质量有较大的影响，施工过程中需对其进行严格的质量控制。� 2. 原材料的质量控制� 原材料是组成混凝土的基础,原材料品质的优劣直接影响到混凝土质量的好坏,因此首先要把好原材料质量关。� 水泥的强度和体积安定性直接影响混凝土的质量。水泥的强度上下波动,混凝土的强度就会发生相应的变化;水泥的体积安定性差,就会使混凝土产生膨胀性裂缝。因此,要选择好水泥品种,根据经验,大水泥厂生产的水泥质量比较稳定可靠。� 石子主要控制好级配、针片状含量和压碎值。经调研,目前,好多混凝土厂家的石子级配都不是很好,因此,如何确保石子级配连续,且在生产中切实可行,还值得进一步探讨研究。� 砂最关键的是细度模数和含泥量,砂子太细或含泥过多, 会增加混凝土的干缩裂缝。另外,砂石中含泥量高,不仅影响混凝土的强度,而且影响抗冻性、抗渗性和耐久性。因此,混凝土最好采用中粗砂,且含泥量和有机质的含量必须满足规范要求。� 混凝土拌和所用的水中，不应含有影响水泥水化和混凝土质量的有害物质，如使用有机杂质的沼泽水、海水等拌制混凝土,则会在混凝土表面形成盐霜。� 在混凝土生产过程中，对原材料的质量控制，除经常性的检测外，还要求质量控制人员随时掌握其含量的变化规律，并拟定相应的对策措施，如：砂石的含泥量超出标准要求时，及时反馈给生产部门，及时筛选并采取能保证混凝土质量的其它有效措施；砂子含水率通过干炒法测定，及时根据测定的含水率来调整混凝土配合比中的实际用水量和集料用量；对于相同标号之间水泥活性的变异,通过胶砂强度试验快速测定，根据水泥活性结果予以调整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指标必需达到规范要求。� 3. 混凝土配合比� 混凝土配合比是指单位体积的混凝土中各组成材料的重量比例。水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数,它们与混凝土各项性能之间有着非常密切的关系。确定这三个基本参数的基本原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上,确定混凝土水灰比,在满足混凝土施工要求的和易性基础上,根据粗骨料的规格确定混凝土单位用水量,砂在骨料中的数量应以填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土施工配合比必须通过实验，满足设计技术指标和施工要求，经审批后方可使用。混凝土施工配料必须经审核后签发，严格按签发的混凝土施工配料单进行配料，严禁擅自更改。在施工配料中一旦出现漏配、少配或者错配，混凝土将不允许进仓。� 4. 模板工程质量控制� 施工方案应根据主体工程的结构体系、荷载大小、合同工期及模板的周转情况等，综合考虑所选择的模板和支撑系统。保证工程结构和构件各部分形状尺寸和相关位置的正确，对结构节点及异型部位模板合理设计(是否采用专用模板)有重要意义。模板具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力，以及在施工过程中所产生的荷载。模板接缝处理方案要保证不漏浆，模板及支架系统构造要简单、装拆方便，便于钢筋绑扎、安装、清理和混凝土的浇筑、养护。� 目前施工中常用钢组合模板、木模板、胶合板模板、塑料模板等。应对模板质量(包括重复使用条件下的模板)、外型尺寸、平整度、板面的洁净程度、相应的附件(角模、连接附件)，以及支撑系统进行检查，确定模板规格。重要部位应要求预拼装。� 隔离剂选用质地优良和价格适宜的，隔离剂合理选用是提高混凝土结构、构件表面质量和降低模板工程费用的重要措施。因此,选用时应考虑脱模剂的干燥时间是否满足施工工艺要求。脱模剂的脱模效果与拆模时间有关,当脱模剂与混凝土接触面之间粘结力大于混凝土的内聚力时，往往发生表层混凝土被局部粘掉的现象，因此具体拆模时间应通过试验确定。� 5. 混凝土的搅拌及输送质量控制� 根据工程量的大小并结合施工单位自身设备条件选取相应拌和设备和运输设备，提前预测拌和设备和运输设备可能出现的故障和问题，及时安排机修人员做好设备的检查和修理工作。不能因为设备故障而停止混凝土的浇筑，确保施工过程中及时提供工程所需混凝土，满足工程的要求，保证施工进度。� 混凝土拌和质量控制要点。� （1）混凝土最小拌和时间。根据拌和容量、最大骨料粒径、拌和方式等具体确定。� (2)在混凝土拌和中应定时检测骨料含水量。� (3)混凝土掺和料在现场宜用干掺法，且必须拌和均匀。� (4)混凝土拌和物出现下列情况之一，按不合格处理。①错用配合比；②混凝土配料时，任意一种材料计量失控或漏配；③拌和不均匀或夹带生料；④出口混凝土坍落度超过最大允许范围。 混凝土运输过程中注意事项。� （1）运输中不致发生分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。� （2）混凝土运输时间。根据运输时段平均气温等具体确定。� （3）低温天气应避免天气、气温等因素的影响，采取遮盖或保温设施。� （4）混凝土的自由下落度不宜大于，否则应设缓降措施，防止骨料分离。� （5）混凝土在运输过程中如果出现故障，必须及时处理。在混凝土初凝前想办法将混凝土运送到浇筑仓位，否则以不合格处理。� 6. 混凝土浇筑� 浇筑混凝土前，对模板及其支架、钢筋和预埋件必须进行检查，并做好记录，符合设计要求后，清理模板内的杂物及钢筋上的油污，堵严缝隙和孔洞，方能浇筑混凝土。� （1）混凝土浇筑前仓面要清理干净，浇筑面验仓合格后才允许进行混凝土浇筑。 � （2）为保证新老混凝土施工缝面结合良好，在浇筑第一层混凝土前，应铺与混凝土同标号的水泥砂浆2㎝～3㎝，铺设的砂浆面积应与混凝土浇筑强度相适应，铺设厚度要均匀，避免产生过厚或过薄现象。� （3）混凝土的浇筑应采用平铺法或台阶法施工，严禁采用滚浇法，应按一定厚度、次序、方向、分层进行，且浇筑层面平整，浇筑墙体时应对称均匀上升，浇筑厚度一般为30cm～50cm。 � （4）混凝土浇筑应先平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准，将混凝土内的气泡振捣出，避免振捣时间太短或过长，造成欠振、漏振及过振，振捣完应慢慢拔出，严禁速度过快。混凝土的振捣半径应不超过振捣器有效半径的倍，应将振捣器插入下层混凝土5cm左右，不应过深，以免造成下层混凝土的过振。 � （5）混凝土浇筑期间，如表面泌水较多，应及时清除，并采取措施减少泌水。严禁在模板上开孔赶水，以免带走灰浆。 � （6）在混凝土浇筑过程中，尤其是浇筑顶板，应设置位移变形观测点，设专人定期观测模板是否偏移，设专人检查、加固模板。 � （7）浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。� 7. 混凝土的养护及拆模质量控制� 混凝土的养护。 为使混凝土中水泥充分水化，加速混凝土的硬化，防止混凝土自型后因曝晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响出现不正常的收缩、裂缝破坏等现象。混凝土浇筑完毕后应及时洒水养护保持混凝土表面湿润。� 混凝土表面的养护要求：� (1) 塑性混凝土应在浇筑完毕后 6-18 小时内开始洒水养护，低塑性混凝土宜在浇筑完毕后立即进行洒水养护。� (2) 混凝土应该连续养护，养护期内必须确保混凝土表面处于湿润状态。� (3) 混凝土养护时间不宜少于 28 天。� 拆模。 拆模的迟早直接影响到混凝土质量和模板使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重模板，混凝土强度达到以上，其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。� 8. 结束语� 混凝土工程质量的好坏，是由设计人员、监理人员和施工人员共同努力的结果。每一位负责质量的人员必需注意预防质量缺陷的发生或尽早地发现施工中可能出现的缺陷，以不误时机地采取补救措施，所有的施工人员、监理人员都应当随时监控混凝土的配制、搅拌、浇筑和养护等过程。