摘 要:介紹了客運專線混凝土施工中所適用的標準和規范;指出了混凝土試驗和施工中質量控制要點,施工中應注意的有關問題以及相應的施工對策。實踐表明, PDCA循環對混凝土從配合比設計到生產、施工、養護質量管理活動的全過程控制,體現了質量管理的科學思想和工作方法。該方法在合武鐵路湖北段建設過程中得到廣泛的應用并取得了良好的效果。
關鍵詞 客運專線 混凝土施工 質量控制 PDCA循環
客運專線建設對鐵路工程混凝土施工提出了前所未有的高標準,保證客運專線工程施工質量,特別是保證混凝土施工質量對于客運專線建設具有非常重要的意義。混凝土質量控制包括兩個方面的內容:一是使混凝土施工達到設計要求的質量標準。二是在滿足設計要求的質量指標前提下盡量降低成本。由于科學技術的發展和人類生態環境的變化,混凝土工程的壽命要求放到了重要位置,這就使得混凝土工程在滿足強度需求的同時,必須在提高其耐久性方面下功夫。客運專線鐵路混凝土工程的重點應包括混凝土的強度、耐久性、耐腐蝕性、抗滲性和抗凍性等指標。
1 客運專線工程適用的主要標準與規范
國家標準《混凝土質量控制標準》( GB50164—92)對混凝土施工提出了以下明確要求:通過對原材料的質量檢驗與控制、混凝土配合比的確定與控制、混凝土生產和施工過程各工序的質量檢驗與控制,以及合格性檢驗控制,使混凝土質量符合規定要求。
在生產和施工過程中進行質量檢測,計算統計參數,應用各種質量管理圖表,掌握動態信息,控制整個生產和施工期間的混凝土質量。遵循升級循環的方式,制訂改進與提高質量的措施,完善質量控制過程,使混凝土質量穩定提高。
必須配備相應的技術人員和必要的檢驗及試驗設備,建立和健全必要的技術管理與質量控制制度。根據客運專線鐵路工程的需要,鐵道部于2005年發布、推薦了一組針對客運專線鐵路工程的企業施工標準,其中與混凝土施工關系較密切的有《客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南》( TZ213—2005) 、《客運專線鐵路隧道工程施工技術指南》( TZ214—2005 ) 、《鐵路混凝土工程施工技術指南》( TZ210—2005)以及《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》、《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》(鐵建設[ 2005 ]160號)等。這些新標準除要求執行國家、鐵道部相應現行標準外,又提出了更為嚴格的要求。以隧道工程襯砌施工而言,《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設[ 2005 ] 160 號) ,在對主控項目(如水泥、細骨料、粗骨料、外加劑、礦物摻和料、混凝土堿含量、拌制混凝土用水、混凝土配合比、混凝土的最大水膠比和單方混凝土膠凝材料的最低用量及抗蝕系數等的檢驗數量和檢驗方法)做出了明確規定的同時,強調上述內容還應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》(鐵建設[ 2005 ] 160號)的相關規定。
《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設[ 2005 ]160號)特別要求襯砌混凝土抗壓強度標準條件養護試件的試驗齡期為56 d,混凝土強度試件應在混凝土的澆筑地點隨機抽樣制作。要求:同條件養護抗壓強度試件的取樣、養護方式和留置數量應符合鐵道部現行《鐵路工程結構混凝土強度檢測規程》的規定。要求襯砌混凝土的抗滲等級應按現行國家標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》的規定進行試驗評定。
噴射混凝土施工中,材料進場除要求符合國家、鐵道部相應現行標準外,還提出噴射混凝土的性能、回彈率、粉塵濃度及噴射工藝應符合國家現行《錨桿噴射混凝土支護技術規范》的規定;噴射混凝土的原材料、配合比、拌和、運輸、噴射、質量檢查及噴射工藝等,應符合現行《鐵路隧道噴錨構筑法技術規范》的有關規定。
因此,工程技術人員不能滿足于以往所熟悉的標準規范,還必須熟練掌握客運專線的相關標準,并認真貫徹執行。
2 客運專線混凝土施工質量控制要點
2.1 客運專線混凝土質量標準控制程序
客運專線混凝土通用質量標準控制程序見圖1;均勻優質混凝土的主要因素見圖2。
2.2 客運專線混凝土組成材料及配比的質量控制
國標《混凝土質量控制標準》( GB50164—92)對混凝土組成材料質量控制有明確的規定和要求。客運專線工程混凝土組成材料的質量控制由工程試驗室(中心試驗室及工區試驗室)通過試驗完成。主要步驟有:優選原材料(包括常規材料和各種添加材料) ,選出能夠滿足各種復雜地質條件下襯砌
工程等的混凝土配合比,使其具有優良的和易性和填充性,且不易離析。具有優良的耐久性,力學性能滿足設計要求。在優化混凝土理論配合比的基礎上,進行混凝土的攪拌、運輸、澆筑、振搗、養護、脫模時間控制等施工工藝研究,以確保高品質混凝土襯砌的施工質量。
要提高混凝土的耐久性,必須降低混凝土的孔隙率,特別是毛細管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果純粹的降低用水量,混凝土的工作性將隨之降低,又會導致搗實成型工作困難,同樣造成混凝土結構不致密,甚至出現蜂窩等宏觀缺陷,不但混凝土強度降低,而且混凝土的耐久性也同時降低。目前減少孔隙率的途徑往往是摻入高效減水劑。
普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩定性的不足,是混凝土不能耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的,在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質的組成。活性礦物摻料(硅灰、礦渣、粉煤灰等)中含有大量活性SiO2 及活性Al2O3 ,它們能和水泥水化過程中產生的游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產生二次反應,生成強度更高,穩定性更優的低堿性水化硅酸鈣,從而達到改善水化膠凝物質的組成,消除游離石灰的目的。有些超細礦物摻料,其平均粒徑小于水泥粒子的平均粒徑,能填充于水泥粒子之間的空隙中,使水泥石結構更為致密,并阻斷可能形成的滲透路徑。此外,還能改善集料與水泥石的界面結構和界面區性能。這些重要的作用,對增進混凝土的耐久性及強度都有本質性的貢獻。
隨著建筑技術的發展,化學外加劑在混凝土中的應用已非常廣泛。由于混凝土所使用的化學外加劑功能繁多,甚至在同一混凝土中摻加多種外加劑,再加上各種外加劑作用機理、使用方法各異,以及彼此間及與水泥的相容性等問題,都是屬于在使用前應認真加以對待的。外加劑使用恰當,既能滿足功能需求,又能產生經濟效益;使用不當,則會產生各種問題。故外加劑使用前要做到:
(1)先做與水泥的相容性試驗。
(2)外加劑合理摻量的確定,要特別兼顧功效與經濟上的合理性。
(3)多種外加劑共用時,要進行配伍試驗。
(4)高效減水劑與水泥生產日期的關系:差不多所有減水劑摻入新鮮水泥中均無減水功能,一定要停放半月后才有顯效。
(5)摻外加劑的混凝土要遵照外加劑使用說明進行施工養護,否則收縮更強烈,混凝土易開裂。
(6)有機纖維的混凝土攪拌工藝應按產品說明進行。
混凝土相關標準對水泥保質期有明確規定,但有資料[ 4 ]強調,僅僅注意了保質期是不夠的,要重視水泥出廠日期,工程中使用的水泥不得早于生產后二周,不得遲于生產后三個月,前者防止與外加劑的不良反應(這一點兒在混凝土施工中應引起重視) ,后者防止混凝土達不到設計強度。
2.3 制作襯砌混凝土抗壓強度標準條件養護試件的新要求
前已述及,客運專線混凝土要進行56 d試驗齡期的強度試驗,按照《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》(鐵建設[ 2005 ] 160號)的規定,還要進行56d齡期的氯離子電通量試驗。盡管新標準只是那么幾段文字,但要嚴格按照標準進行試驗,則必須認真籌劃,組織實施。包括在開工前選定混凝土組成材料,提前組建試驗室以制取標準試件,加上向監理申報試驗數據可能延誤的時間,必須在襯砌施工第一天的兩個月之前進行抗壓強度標準條件養護試件的制作。同時還要滿足開工后噴射混凝土試驗的要求。如試驗室不能及時建設,則必須按規定選擇委外試驗,同樣要提前進行調研,選擇有資質的試驗室。
氯離子電通量試驗的設備或儀器應和其他設備儀器一樣提前籌劃,并通過物資公開招標,選擇質量好、口碑好的生產廠家。
2.4 客運專線混凝土施工工藝的質量控制
混凝土施工工藝的質量控制是由試驗室和施工過程共同完成的。試驗室按照國家和行業標準規范對混凝土施工提出詳盡的施工工藝并指導和監督現場的實際操作。
有研究資料報道:建筑工程中混凝土有害裂縫與可見裂縫70% 以上是在施工早期,特別是混凝土澆搗后一周內產生的。因此,控制好施工質量,特別是混凝土的早期養護是杜絕與減少混凝土結構工程裂縫的關鍵。混凝土施工工藝的質量控制非常重要。如合武客運專線在建設過程中就特別強調:試驗室的工作遠不止是對材料的檢驗及對混凝土配合比的試驗,指導和監督現場混凝土施工對工程的質量至關重要,并把此作為對施工單位工程質量評比的一項重要內容。客運專線混凝土施工工藝主要包括混凝土的攪拌、運輸、泵送和振搗工藝等。
攪拌工藝值得注意的有:投料中砂子、石子質量的控制,各種材料計量的準確度以及投料的順序。攪拌混凝土的目的是使所有骨料表面都涂滿水泥漿,從而使混凝土各種材料混合成勻質體。若攪拌不勻,不但影響混凝土強度,而且容易形成部分砂漿過多或者部分砂漿過少的現象,制成的混凝土在砂漿不足的部分形成蜂窩或麻面。攪拌均勻性與正確的攪拌方法、攪拌時間、進料順序等有關。投料順序正確可提高攪拌質量,常用的有一次投料法和二次投料法。
一次投料法是在上料中先裝石子再加水泥,然后是砂子一次投入攪拌機中。對于強制式攪拌機應在投入原材料的同時緩慢均勻分散地加水。二次投料法是先向攪拌機內投入水和水泥等膠凝材料,待其攪勻后,再投入砂、石,繼續攪拌到規定時間。這種投料方法可提高混凝土強度。實際操作中必須做到攪拌時材料按配合比規定計量。客運專線混凝土攪拌采用第二種投料順序。在合武客運專線一次大檢查中,發現有的工地操作工人憑經驗辦事,擅用第一種投料法,遂發文做出由試驗室監管投料的相關規定,從而保證了工程質量。
提高混凝土施工人員素質是當務之急。隨著行業的發展,生產設備、控制系統、試驗檢測手段等水平都有了很大提高,但管理人員、技術人員的素質卻跟不上發展的需要,是一個值得關注的現象。在保證試驗人員高素質的前提下,客運專線混凝土施工應做到對混凝土行業的技術人員、泵工、運輸車等崗位操作工進行上崗培訓,持證上崗。同時防止出現混凝土施工出現無人監管的情況。
PDCA循環指對混凝土從配合比設計到生產、施工、養護質量管理活動的全過程進行控制,是混凝土質量計劃的制訂和組織實施的過程,體現了質量管理的科學思想和工作方法。計劃( Plan)就是根據工程需要,結合本地區混凝土原材料的實際情況,制定切實可行的方針、目標和計劃;實施(DO)是按照混凝土要求計劃,開展研制、生產、試驗等各項工作;檢查(Check)是按照計劃的要求,檢查、驗收混凝土設計生產的進展情況;處理(Action)就是根據計劃實施、檢查得出的各項混凝土試驗數據進行分析總結,處理遇到的各項問題,提出改進的措施和建議,保證混凝土設計計劃實現。對于一些重大工程可采取相應的糾正措施和對策,使混凝土施工質量問題歸零,作為新的一輪PDCA循環的開始,構成了混凝土質量不斷提高的螺旋式上升過程。
合武鐵路湖北段開展這項活動取得了可喜的成績,在客運專線的混凝土工程施工中,應進一步認真開展這項活動,活動中要做到實事求是,防止弄虛作假。
3 結束語
混凝土工程的質量關系到客運專線工程的質量,貫穿工程的大部分施工工序,每個工序都必須認真對待。客運專線工程的混凝土標準對各施工工序都有明確要求。以隧道工程而言,不能只抓了襯砌施工,忽視噴射混凝土施工和注漿作業,或只重視襯砌和噴射混凝土施工而忽視了注漿作業。或者只重視材料檢驗,忽視了對現場的監管。只要客運專線建設全員重視混凝土工程施工質量,就一定能交付優質客運專線工程。
參考文獻
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