浅谈施工项目技术负责人不得不知的那些事

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  摘要:工程项目技术负责人是施工项目部关键岗位人员,国家除了对其岗位有任职资格条件要求外,在建设工程项目技术管理岗位职责中,尽管各个施工企业的具体要求各有不同,但工程项目技术负责人的主要职责不外乎那么几个关键点:工程技术、质量控制(管理);熟悉和审查施工图;技术交底;重大危险源识别等。由此我们是否可以理解为:工程项目技术负责人是工程实体建设践行过程中关键技术的指导者,是工程产品成败的关键人物。
  关键词:房屋建筑;工程技术;质量控制
  现时代的工程建设中混凝土的质量控制已成为工程成品的关键要素,如何有效达到对混凝土质量的有效控制,为此笔者避重就轻地谈谈作为一个工程项目的技术负责人你不得不知的那些事。
  1、止水螺栓
  地下室外墙为什么必须采用止水螺栓?止水螺栓的作用机理是什么?
  由于混凝土的沉降、下落,则在穿墙螺栓杆件的下部,势必会形成一个空虚、不太密实、握裹力不足的薄弱地带。加之工地上大部分穿墙螺栓为重得利用、锈蚀较严重,故此处混凝土与螺栓杆的握裹,势必达不到理想效果。加之,施工过程中往往不注重对外露螺栓头的处理,则势必会造成此处是外界水分、气体及氯离子等各种有害物质侵入的薄弱环节,同时也为碱骨料反应创造了条件,同时也是引发钢筋腐蚀的原因。而止水螺栓中间止水环的存在,则延长、阻碍了水的侵入路径,更有利于防水。
  2、混凝土的耐久性
  混凝土是一种人造石材,是一种化学复合材料。主要是依靠水泥水化时产生的水化物把砂石胶结在一起,才能成为一个整体,具有一定强度。因此,水泥的水化物的数量和质量决定了混凝土的强度及其劣化。
  水泥水化物不管是在空气中、水中或土壤中,都是不断发生变化的。例如,如果其中的Ca(OH)2受到中性化或溶出,水化硅酸钙等就逐渐分解,降低其胶凝性质,从而会导致强度下降,造成强度劣化。究其原因一是原材料在质量控制上的把关不到位,二是混凝土质量低劣和配筋不良所引起。提高混凝土结构耐久性的根本途径是增加混凝土本身的密实性和钢筋的混凝土保护层厚度〔在确定钢筋的混凝土保护层厚度和耐久混凝土的技术要求时,不考虑普通建筑饰面(抹灰、面漆、面砖等)和防水层等构造对混凝土结构的有限防护作用。类似环氧涂层、混凝土表面浸涂、阻锈剂等手段只能作为附加措施,因其本身的寿命都不及混凝土。所有这些防腐蚀附加措施,也只有用在耐久性良好的密实混凝土中才能起到应有的作用。
  提高混凝土材料的密实性和抗裂性,改善混凝土内粗骨料与水泥浆体之间的薄弱界面和水化产物的微结构,阻挡和延缓水分、气体以及氯离子等各种有害物质侵入混凝土内部,最根本的手段,就是降低混凝土的拌和水用量和水胶比并在混凝土中掺入矿物掺和料。同时混凝土结构的耐久性设计,应考虑到混凝土构件开始暴露于环境作用时的不同龄期对耐久性的影响。
  保证混凝土结构耐久性的必要构造措施包括:(1)隔绝或减轻环境因素对混凝土的作用;(2)控制混凝土裂缝;(3)为钢筋提供足够厚度的混凝土保护层;(4)处于严重环境作用(D 或D 级以上)下的结构构件,其外形应力求简单,尽量减少暴露的表面积和棱角,后者在可能条件下宜做成圆角。
  结构施工缝和各种连接缝是水、盐等各种有害物质最易侵入的薄弱环节,在其周围的混凝土和钢筋往往受害最烈。
  3、混凝土骨料
  在混凝土的骨料质量中最为重要的就是石子的粒形和级配。如果粒形和级配好,就可以在保证混凝土施工性能的前提下最大限度地减小用水量和浆体量,提高混凝土的强度和耐久性。骨料的堆积密度和表观密度是骨料级配的反映,堆积密度越大,则级配越好,空隙率越小。对粗骨料来说,40%左右的空隙率应是最低要求,这只是我国20 年前骨料质量的一般水平。针、片状颗粒含量反映着粗骨料粒形的优劣(我国现行标准容许针、片状颗粒的含量最大可到10%,这一水准要求实在过低),在工程混凝土质量实体控制过程中,针、片状颗粒含量最好不大于5%。同时我们还应特别注重和知道粗骨料自身的强度、颗粒形状和含泥量对高强混凝土的材料性能和强度至关重要。粗细骨料中的含泥量越大收缩越大,抗拉强度也就会越低(施工现场应严格限制)。
  由于粗骨料石子中含有天然纹理和缺陷,因此笔者浅薄地认为高强混凝土所采用的粗骨料粒径不宜大于25 mm。
  为了保证混凝土浇筑的通畅,骨料的最大粒径应不超过钢筋最小间距和最外侧钢筋(箍筋或分布筋)保护层最小厚度的3/4,后者同时也是为了保证混凝土保护层抗渗性的需要。对于冻融、氯盐和其他化学腐蚀下的混凝土,骨料的最大粒径与保护层最小厚度的比值应更小。目前在施工中为了少用水泥往往尽可能增大石子粒径,一些商品预拌混凝土由于大批量生产也极少变换石子粒径,而设计人员在施工圖的钢筋净间距上又常忽略施工的实际情况与需要,于是导致混凝土浇筑时的钢筋通过性变差,造成混凝土浇筑质量不匀,钢筋下方形成缝隙,并在保护层外表面沿水平钢筋或箍筋的下方位置出现裂缝。
  4、混凝土浇筑
  泵送混凝土尽管坍落度很大,但浇筑和振捣方式同样对混凝土质量有着很大影响。而施工现场往往不重视泵送混凝土的浇筑和振捣。比较常见的是施工操作人员从混凝土下料口周围拖着振捣棒驱动混凝土拌和料移向远处而不是及时移动下料口,这样会严重影响混凝土的匀质性,并造成不同部位混凝土在收缩等性能上的巨大差异。同时忽视高强混凝土自由倾落不易离析的原理,当高强混凝土自由倾落结构配筋较密时,高强混凝土会被结构配筋打成离析状态(混凝土浇筑施工过程中应尽量避免高强混凝土直接冲击结构钢筋)。
  在炎热气候下浇筑混凝土时,应避免模板和新浇混凝土受阳光直射,入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不应超过40℃。在相对湿度较小、风速较大的环境下,宜采取喷雾、挡风等措施或在此时避免浇筑面板等有较大暴露面积的构件。混凝土还应尽量避免雨中浇筑混凝土。雨中浇筑混凝土,将会严重地改变水灰比。   采用后浇带时,后浇带的浇筑时间不宜早于本体混凝土浇筑后的60 天。
  混凝土冬季施工应采用蓄热保温措施进行浇筑和养护并使用低水灰比的混凝土,原则上不宜采用防冻剂。
  5、混凝土裂缝
  混凝土结构的裂缝常常是控制其使用寿命的主要因素。混凝土的开裂是由于在收缩的过程中约束的存在,便会造成开裂。前面讲到混凝土是一种人造石材,是一种化学复合材料。是由水泥浆将砂、石粘结起来而成的多相复合材料。混凝土的收缩开裂,主要是由水泥浆的收缩开裂所造成。
  裂缝的存在会给腐蚀介质的侵入留下一条通道,对混凝土的耐久性能造成一定程度的影响。非荷载裂缝导致的最严重后果是极大地降低了混凝土的耐久性。
  对地下结构外墙、顶板、主楼楼板及大面积的车库顶板混凝土等,不宜长时间暴露,应及早回填。因为长时间暴露的顶板表面,温湿度变化大,最容易开裂。
  造成混凝土开裂的另一个重要原因是保护层厚度不够。当保护层厚度达不到设计和规范要求时,碳化到达钢筋的时间就变短了,混凝土中氯化物增加以及由外部浸入的氯化物增加,内部钢筋的生锈膨胀导致混凝土开裂。
  6、混凝土养护
  混凝土的养护包括湿度和温度两个方面,养护的基本原则是:湿度要充分,温度应适宜。
  混凝土养护是水泥水化及混凝土硬化正常发展的重要条件。目前工程施工中存在的普遍问题是混凝土潮湿养护时间不足,对混凝土耐久性质量影响很大。
  对于竖向结构的混凝土立面(对竖向混凝土结构,养护时间宜适当延长),采用混凝土养护剂比较有利(养护剂涂层必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度,养护剂的有效保水率不应小于90%。在混凝土终凝前,无法洒水养护,使用养护剂就是较好的选择。有些混凝土结构,洒水保湿比较困难,也可以采用养护剂保护),同时还应提供一定的潮湿养护条件,并覆盖一层塑料薄膜。
  结构表层混凝土的耐久性质量在很大程度上取决于施工养护过程中的湿度和温度控制。在工程中,混凝土施工完成后要特别注重对早期混凝土的养护。制订施工养护方案或生产养护制度应作为项目技术负责人技术层面上必不可少的规定(从施工的另一个层面上来说,混凝土的养护是控制裂缝的重要手段。对竖向混凝土结构,養护时间宜适当延长)。
  虽然施工养护不良通常不至于影响构件内部的混凝土强度,对整个构件承载力的损害不会太大,但养护不良会成倍降低表层混凝土的密实性或抗侵入性,从而成倍缩短其使用寿命。表层混凝土保护层防线的溃败,致使混凝土容易发生碳化,内部钢筋失去碱性保护发生锈蚀,导致混凝土的开裂。
  7、保护层
  保护层的作用一是:对钢筋全表面进行有效的握裹,使钢筋与混凝土之间具有需要的粘接力。另一个作用是:保护钢筋免受锈蚀。
  由于混凝土在浇筑时的泌水现象、水泥凝胶体的收缩、骨料重力下沉、游离水蒸发以及存在气泡等原因,使得混凝土不可避免地存在微细裂缝和毛细孔。这就导致构件外部的水或二氧化碳等酸性物质能够通过这些微细裂缝和毛孔逐渐进入混凝土内部,慢慢中和混凝土的碱性并使其脱变为中性物质,这个过程称为碳化。当碳化达到钢筋表面之后,将破坏原有的钝化膜,使钢筋失去保护而发生绣蚀,生成FeO(OH)(即经绣)或Fe2O3(即黑绣)。这些生成的铁绣体积为原来体积的2.5倍,产生的膨胀压力将使混凝土出现裂缝和引起脱落,裂缝的产生又会导致更的的腐蚀。
  我国的《混凝土结构设计规范》中,受弯构件的表面裂缝计算宽度随保护层厚度的增加而增加,客观上对保护层的厚度起了限制的作用。但就防止裂缝截面上的钢筋发生锈蚀而言,增加保护层厚度仍然有利。
  保护层厚度不均匀极容易引起裂缝。我国以前的施工规范规定混凝土保护层厚度的允许偏差为,梁、柱±5mm,板、墙、壳±3mm,实际上根本难以做到,所以无论是设计人员还是施工项目技术负责人必须在施工前向施工项目(部)的其他关健岗位人员和施工班子进行技术交底并提出具体的要求。
  从耐久性的角度看,最外层的箍筋或分布筋应该最早受到侵蚀,箍筋的锈蚀可引起沿箍筋的环向开裂,而墙、板中分布筋的锈蚀除引起开裂外,严重时还会发生保护层的成片剥落。既然耐久性设计主要以适用性和可修复性的失效作为使用寿命终结的极限状态,那么在确定钢筋保护层的最小厚度时应该考虑到最外侧的分布筋和箍筋的需要。
  板、墙、壳等面形构件中的钢筋,主要受来自一侧混凝土表面的环境因素侵蚀,而矩形截面的梁、柱等条形构件中的角部钢筋,则同时受到来自两个相邻侧面的环境因素侵蚀,所以后者的保护层最小厚度要大于前者。
  保证混凝土结构耐久性的必要构造措施,一种一条就是:要为钢筋提供足够厚度的混凝土保护层(对环境作用等级为F 或E 的结构构件,仅靠提高混凝土材料本身的耐久性质量和保护层厚度,有时仍可能满足不了所需使用年限的要求,需要采用防腐附加措施)。
  8、应力集中
  应力集中是指应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现在物体形状急剧变化的地方,如尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂,使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹。而混凝土就是一种非均质的脆性材料,裂缝一般是在混凝土受拉应力集中的部位发生。
  混凝土的抗拉强度低,只有抗压强度的1/10左右。在窗户、出入口、换气口等开口部位的四个角,由于收缩最容易产生开裂。周边受约束较大的墙面;长向构件受约束力虽小,但受拉应力集中的部位,也会开裂。故应在收缩应力集中区,加强构造配筋。
  9、结语
  自1824年英国工程师约瑟夫·阿斯普丁发明了水泥以来,到1850年混凝土的诞生,混凝土已走过了100多年的历史。自诞生以来,一直占据建筑结构的半壁河山,以至成为当代用量最大的人造石材和工程中最重要的建筑材料。因此,混凝土的质量直接影响和决定着每一个家庭的安危,决定着国家建设投资的成败,充分认识、掌控和采用合理的控制手段是提高工程质量的关键,更是我们每一个工程技术人员任重道远的追求。
  参考文献
  [1]冯乃谦.混凝土结构的裂缝与对策[M].北京:机械工业出版社,2006.
  [2]CCES 01-2004混凝土结构耐久性设计与施工指南[S].
  [3]钱晓倩.混凝土早期裂缝控制[R].长沙.2008.
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