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水工钢筋混凝土结构冬季施工质量事故分析

更新时间:2013/9/12 9:41:16 点击数:3414

水工钢筋混凝土结构冬季施工质量事故分析

    

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    [摘  要]  水利工程施工是一项十分复杂的生产过程,由于露天作业较多,受气候、地势等自然条件的影响较大,特别是在冬季。为了保证质量,钢筋混凝土结构在冬季施工中,必须严格按照冬季施工的有关规定、规范执行,但是,往往在实际的施工过程当中,由于技术的不足和人为的失误,常会出现一些质量事故,给工程项目带来各方面不同程度的损失,分析事故发生的原因,可作为今后类似工程施工的借鉴。

    [关键词]  水利工程施工;钢筋混凝土结构;冬季施工;质量事故

   

1  抗冻外加剂掺量不符合要求而出现质量事故

1.1  掺氯盐过量造成钢筋锈蚀

在水工钢筋砼结构冬施中,掺过量的氯盐,造成钢筋生锈。由于受锈膨胀力作用,使钢筋保护层处的混凝土被胀裂或脱落。一般在交付使用后两年左右,混凝土构件沿主筋开裂,越裂越严重,最后钢筋周围的混凝土保护层完全脱落,使钢筋外露产生更严重的锈蚀,经数年的锈蚀过程,能使受力钢筋截面减少,从而影响结构的承载能力。

出现上述事故的最根本原因是不遵守《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中的有关规定。规范中对氯盐掺量的限值有明确规定。

1.2  由于抗冻外加剂掺量不足使混凝土早期受冻

有的施工人员对抗冻剂掺量与气温的关系不够注意,只按固定的掺量比例配制混凝土,造成掺量与气温不相适应,在低温条件下抗冻剂没发挥应有的作用,使混凝土早期受冻。

随着气温的降低,抗冻外加剂的掺量比列应提高。掺量不足,不能起到预期效果。

1.3  抗冻外加剂超掺量使混凝土后期强度不足

抗冻剂与早强剂复合使用时,通常用三乙醇胺作早强剂。有的施工人员为使混凝土很快具有临界强度,而掺超量的三乙醇胺,结果使混凝土后期强度损失很大。其常用掺量为0.03%~0.04%,不得超过0.05%。

1.4  掺硫酸钠搅拌不均匀

掺硫酸钠由于搅拌不均匀,使硫酸钠小范围集堆,混凝土硬化后集堆的硫酸钠开始鼓包,不仅在混凝土表面出现了蜂窝、狗洞,而在内部更为严重。

由于上面看出,掺抗冻外加剂确能改变混凝土抗冻性能,但冬施中必须遵守《混凝土外加剂应用技术规范》,否则,将会出现严重的质量事故。

2  混凝土养护不符合要求出现质量事故

2.1  模板保温失效

    模板保温失效,使混凝土表面受冻害,条型基础、灌注桩(基础露出地面部分)、柱、梁、板等由于模板保温不好,都可能使混凝土表面产生0.3~1cm厚的冻酥层,使有效断面大大削弱,严重影响构件的承载能力和稳定性。

2.2  裸露混凝土覆盖措施不利

    基础部分由于覆盖措施不利,使混凝土受冻,造成基础有效厚度减小,影响承载能力。

2.3  大体积混凝土养护保温不利

一般大体积混凝土所用水泥为水化热较高的品种,在混凝土中心附近,由于水泥水化热温度升高,体积开始膨胀,而混凝土表面由于保温覆盖不利,散热较快,温度较低,体积膨胀很小,约束了内部膨胀,使混凝土表面产生拉应力而出现裂缝。同时拆模后表面温度急剧下降,干缩很快,中心处的混凝土将约束表面干缩,亦使表面产生拉应力而出现裂缝。

大体积混凝土冬季施工,模板保温是关键,拆模后也要加以覆盖,避免表面干缩,防止内外温差过大。

2.4  大型混凝土构件不宜采用通长的钢管作蒸汽养护

大型混凝土构件采用通气法进行养护时,不宜采用通长的钢管作蒸汽养护。这是因为通气温度过高,在通入热气和停气时的温差作用下,钢管与混凝土温度变形不协调而出现裂缝。另外由于模板外没有保温措施,使表面降温,造成蒸气管处与混凝土表面温差过大而产生裂缝。

大型构件采用通气法养护时,应采用胶管充水或充气使其成孔,然后将胶管抽出来形成送气孔道的办法进行冬施养护。如果只能用钢管或铁皮管做通气孔道时,应在混凝土终凝前及时扭动管子,使其避免与混凝土粘结在一起。模板底、侧面、上面都应覆盖保温,通气温度不宜超过摄氏60度。

3  在已冻胀土上施工而相应措施不符合要求出现质量事故

3.1  在已冻胀土上浇筑混凝土而产生裂缝

    一般基础混凝土浇筑在冻胀土(这里所指冻胀土是指土刚开始冻结或已经冻结)上后,由于土继续产生冻胀,使基础产生裂缝。随着温度的降低,冻胀力的加大,可使基础达到不能使用的程度。另外基础受冻胀力作用,向上拱起后,能引起地面以上的结构出现裂缝。因此,严禁在已经冻胀的土上浇筑混凝土,仅靠加强结构措施来抵抗冻胀力是不可能的。如必须施工时,应将冻土挖掉,在保温维护措施可靠的情况下,才能浇筑混凝土。

3.2  混凝土由于融沉而出现裂缝

在冻动融化期间开挖土方,经常出现挖方到达标高时,下面仍有一定厚度的冻土层,因有一定的暂时强度,常被误认为是暖的坚硬土。当下面的残留冻土层厚度超过规定时,在融化后要产生较大的不能允许的沉降。如在此土上浇筑混凝土,在融化时间或融化后较短时期内,由于地基的融沉和压缩变形过大,使基础和上部结构开裂。条形基础由于这种原因而出现事故是常见的。

应当肯定,在季节性冻土地区,春融期间在基础上留有一定厚度的残留冻土层是允许的。但要根据地基的融沉性来确定容许残留冻土层的厚度。另外只能在春融期间施工时,才能允许在基础下留有残余冻土层;在冻结期间是严禁在冻胀土上浇筑混凝土的。另外,在冻胀土上支模板也能导致结构开裂。

3.3  由于基础两侧土的冻切力作用,使结构破坏

基础侧壁的土是紧贴在基础边的,当土产生冻胀时,冻土紧紧地把基础向上抬,形成对基础的冻切力,这个力有时很大,可把桩、柱的混凝土拉断。

在冻胀土地区,室外构筑物的桩基础,因桩四周土的冻切力作用,每年寒冷季节向上拔一段,最后因桩基向上拔出过大而造成上部结构开裂,甚至影响使用。防止措施是在基础两侧或四周用松散材料填充一段,也可用油纸将土和基础隔离,使冻切力对基础的影响在允许范围内,消除冻切危害。

4  施工失误而出现的质量事故

这里介绍的不是由于技术方面的原因,而是在技术完全可能的情况下由于失误而造成的质量事故。

4.1  预应力构件冬季施工事故

在低温期间,混凝土强度增长较快,经常出现误判混凝土强度而进行预加应力,结果构件开裂,甚至破坏。无论是先张法还是后张法施工预应力构件,由于混凝土没有达到设计强度就对混凝土施加预应力而出现的质量事故是很多的,特别是冬施期间为了工程进度,经常忽视混凝土强度的要求。

5  .由于寒冷原因出现事故

一些构筑物由于施工问题,遗留下一些不应有的缝隙,当雨水被混凝土或砖吸饱和后,就存于缝内,到冬季开始结冰,由于冰体积膨胀使缝隙越来越大,年复一年,形成恶性循环,最后导致构筑物被损坏。

6  .短时间内温差过大产生质量事故

当构件蒸养后,由于外界温度较低,温差过大而使混凝土出现裂缝。冬季在台座上生产大型板式构件,当遇到气温急剧下降时,板面混凝土也随之收缩,这时将受到底模的限制,使面层出现拉应力,由于拉应力过大而产生裂缝。

从以上这些冬季施工时出现的质量事故分析中可以看出,最根本的一条就是没有遵守冬施有关规定和规范,其次是冬施期间,由于管理不当没有按质量管理程序办事,造成质量事故。

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