时间:2023-04-25 15:47:08
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混凝土自由倾落高度≦5米、竖向结构倾落高度≦3米;当混凝土沿着溜槽、串筒下落时,其出口下落方向与楼、地面相垂直;认真检查振捣情况,尽量避免过振、漏振,做到快插慢拔,每层厚度不应超过振捣棒长的1.25倍,在振捣上一层时应插入下层5CM左右;浇筑时仔细检查模板、钢筋的安装情况,安排专人跟踪一旦发现跑模或者钢筋位移的现象,及时予以处理;根据具体浇筑部位的特性与要求,选择最为适宜的浇筑顺序、振捣时长。
2浇筑后
认真做好混凝土浇筑后的养护工作。通常建议采取草帘或者麻袋覆盖,实际操作中覆盖有一定难度的,建议浇筑后8h-12h内先视天气和混凝土表面的干湿情况浇水,后定期用浇水润湿的方法进行养护,根据水泥品种以及实际气温来灵活制定养护期。
一般而言,在养护期的头三天内,白日里每间隔两小时浇一次水,整个夜间至少要浇两次水,根据当地实际气候(干燥或阴雨)适当进行增减,并且春、冬季的养护工作具有一定的差异性,同时要避免过早的施加施工荷载以免产生应力裂缝。
三峡工程泄洪深孔共有23个,布置在各坝段中部,进水门底高程90m,孔口尺寸7m×9m,设计水头85m,出口流速35m/s。根据水库调度要求,当汛期入库流量大于发电流量(约20000m3/s),即须运用深孔泄洪,因而启用频繁,,每个坝段沿水流方向分为三块,最狭长仓位为下块,仓面面积为2m×3m×41m,K宽比达13.7,高标号抗冲磨混凝土分布在孔门周边1m范围,结构体形复杂,加之由于施工周期长而无法避免在夏季高温时期浇筑,温控防裂问题十分突出。
1.2施工要求
按照即将颁布的抗冲磨混凝土规范要求,当流速V=25~35m/s,含砂率≤2kg/m3时,混凝土标号≥C40,保证率P=95%,考虑到三峡工程的重要性,设计提出部分抗冲磨混凝土标号提高到R28450#。具体要求为:
1)深孔过流面抗冲磨混凝土采用525#中热水泥,掺优质减水剂(减水率达到30%左右)拌制,视部位运用要求可分别按10%、20%控制掺入Ⅰ级优质粉煤灰。并要求具有抗冲磨性,抗冻D250,抗渗S10,最大水胶比0.35;
2)深孔孔底及孔侧下部沿高度2m范围内,采用1m厚的R28450#混凝土;
3)深孔孔侧下部沿高度2m范围以上及有压段孔顶,采用1m厚的R28400#混凝土;
4)夏季浇筑泄洪深孔抗冲磨混凝土应满足的温控条件:
混凝土最高温升:5月、9月,37℃;6月~8月,39℃~40℃
混凝土出机口温度:拌和楼全部按7℃控制(三级配按7℃考核,二级配按9℃考核)
混凝土浇筑温度:三级配,14℃~16℃二级配,16℃~18℃
1.3X404的引出
最初确定的抗冲磨混凝土配合比水泥用量为323kg/m3,混凝土内部最高温升可达53℃~55℃,显然对温控防裂极为不利。因而,抗冲磨混凝土的目标是在适应施工方案,满足混凝土设计技术指标的前提下,优化配合比设计,采用高效减水剂,尽可能降低用水量,从而使深孔抗冲磨混凝土达到高性能大坝混凝土的要求,具有较高的抗裂性、抗冲磨性和良好的工作性。经过有关研究机构的反复论证,考虑三峡工程的重要性和目前混凝土运输采用供料线、塔带机直接入仓的方式和拌和楼配置等特点,在前期大量研究成果的基础上,确定在深孔抗冲磨混凝土试验中优先选用X404高效减水剂。
X404是一种新型的第三代高效缓凝减水剂,具有高减水率、低坍落度损失、低泌水的特点,其减水率可达到30%以上。它与传统的萘系或蜜胺系减水剂不同,是完全不含甲醛的磺酸根的丙烯酸共聚高分子外加剂。它不含氯离子,不会造成钢筋的腐蚀。X404在国内大体积混凝土中未有应用先例,其性能如何还需在工程试验中得到证实。
2室内试验
2.1试验材料
(1)水泥:葛洲坝水泥厂生产的中热525#水泥。
(2)粉煤灰:选用安徽平圩优质一级粉煤灰和江苏南通合格一级粉煤灰进行对比试验
(3)骨料:采用下岸溪人工砂,采用古树岭人工碎石
(4)外加剂:减水剂采用X404,引气剂采只DH9。
2.2混凝土性能试验
混凝土性能试验参数及成果见表1和表2。
(1)强度
混凝土设计标号为R28450#,保证率95%,CV值取0.10,计算出R28450#的配制强度为53.8MPa从表2可知,在水胶比为0.30,粉煤灰掺量不大于20%的配合比强度满足要求。
(2)抗冲磨强度
抗冲磨试验在自制的旋转式水砂冲磨机上完成,用含砂率2%的水流,流速为27m/s,每冲磨30min后换水换砂为一循环,连续冲磨12个循环(6h)后测得。
表1混凝土性能试验参数表
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试验编号水胶比用水量(kg/m3)F品种F(%)S(%)减水剂引气剂掺量(/万)坍落度(cm)含气量
品种掺量
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1-10.30123/034X4041%25.24.1
1-20.30113优质1034X4041%2.57.24.9
1-30.30107优质2034X4041%35.54.7
1-40.30125合格1034X4041%44.64.8
1-50.30118合格2034X4041%46.54.6
1-60.32123/034.5X4041%26.55.3
1-70.32112优质1034.5X4041%2.55.44.6
1-80.32110优质2034.5X4041%35.84.8
1-90.32123合格1034.5X4041%36.95.1
1-100.32118合格2034.5X4041%44.64.5
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表2混凝土性能试验成果表
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抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)28d抗冲磨强度
试验编号
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28d抗冻28d抗渗
7d28d7d28d(h/kg/m2)
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1-147.259.52.743.771.51>D250>S11
1-242.760.82.363.091.48>D250>S11
1-340.456.32.502.911.19>D250>S11
1-446.558.22.613.601.38>D250>S11
1-543.357.42.263.351.22>D250>S11
1-639.948.82.452.891.38>D250>S11
1-737.351.62.253.091.32>D250>S11
1-834.243.42.002.581.24>D250>S11
1-935.549.62.103.081.27>D250>S11
1-1037.250.82.372.961.16>D250>S11
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不同水胶比不同粉煤灰掺量的混凝土抗冲磨强度对比见图1。
从图1可知:混凝土抗冲磨强度与粉煤灰掺量关系较明显,粉煤灰掺量增大,混凝土抗冲磨强度降低。粉煤灰掺量由0%增加到10%,抗冲磨强度降低约2%~8%;粉煤灰掺量由0%增加到20%,抗冲磨强度降低约10%~22%。
因而,从抗冲磨性能考虑,粉煤灰掺量不宜大于10%。
图1不同水胶比的混凝土抗冲磨强度~F关系曲线
(3)抗冻、抗渗性能
从表2中,各种混凝土的28d抗冻均大于D250,28d抗渗均大于S11,因而,它具有良好的抗冻和抗渗性能。
(4)干缩变形
干缩变形试验与同水胶比的掺用ZB-1A拌制的混凝土进行对比试验。各配合比的干缩变形试验成果见图2。
从干缩试验结果可看出,掺用X404拌制的混凝土(以下简称X404混凝土)的干缩变形均小于掺用ZB-1A拌制的混凝土,这是由于X404的减水率较高,掺用其拌制的混凝土,每m3混凝土可减少胶凝材料用量30kg,使混凝土干缩减少。室内试验成果表明:
(1)针对R28450#混凝土,宜选用水胶比为0.30,粉煤灰掺量不宜大于10%。
图2水胶比为0.30的混凝土干缩变形图
(2)采用X404,在优质一级粉煤灰掺量10%的情况下,单方混凝土可减少胶凝材料40kg,抑制混凝土温升约4℃,对夏季温控较为有利,对混凝土性能也有较大提高。
(3)抗冲磨混凝土宜采用优质Ⅰ级粉煤灰。
(4)R28450#混凝土推荐配合比如下:
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配合比参数每m3材料用量(kg)
设计水泥
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标号品种C/WWS(%)F(%)水水泥粉煤灰人工砂碎石X404(%)DH9
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R28450#、D250、S10/二中热525113341011333938657131612.50
0.30
107342010728671664132713.00
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3生产性试验
考虑深孔抗冲磨混凝土的施工特点及应用要求,生产性试验配合比做了如下调整:
(1)X404掺量由1%下调至0.8%;
(2)在满足抗冲磨性的前提下,适当降低DH9的掺量,现场按1/10000控制;
(3)抗冻标号由D250下调至D150。
X404混凝土的现场生产性试验采用掺X404和掺JG3的R28400#对比,在泄洪坝段进行了机口、仓面检测及仪埋内温观测,以验证室内试验成果,调整配合比和工艺参数。
3.1拌和时间
试验开始以240s为基点进行拌和,拌和好后目测拌和物均匀性。最后确定搅拌机时间按采用150s生产。
3.2机口及仓面检测
机口及仓面检测成果见表3、表4、表5。
表3
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凝结时间(h:m)混凝土用水量(kg/m3)仓面坍落度
标号坯层减水剂取样坍落度含气量温度
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品种时间(cm)(%)(℃)初凝终凝实际加水量与预定量差值
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JG39:353.62.610.0//126.4+5.46.6cm
一
X4049:506.53.09.06:378:43109.2+2.27.2cm
二JG3////////
R28400#X40412:459.04.17.0//110.8+3.8
三JG314:402.12.78.0//128.1+7.1
X40415:025.43.08.0//109.2+2.2
四JG317:452.53.510.0//128.1+7.1
X4043.03.59.0//109.2+2.2
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注:①凝结时间在室外进行,环境温度在28℃~34℃,湿度为36%~60%
②拌和用水量栏“+”为超水
表4X404混凝土拌和物坍落度落度、含气量损失试验成果表
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损失率/测值环境条件
项目初始值
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30min60min90min120min
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坍落度(cm)6.536.9/4.149.2/3.363.1/2.476.9/1.5环境温度30℃~34℃,湿度57%~60%
含气量(%)3.06.7/2.820/2.46.7/2.813.3/2.6
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表5混凝土性能检测成果表
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抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)极限拉伸(×10-6)
混凝土减水剂坍落度含气量
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28d抗冻
标号品种(cm)(%)3d7d28d3d7d28d7d28d
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R28400#JG33.62.628.139.051.32.072.283.0093.4102>D150
X4046.53.035.143.256.72.312.473.9793.2110>D150
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3.4混凝土内部温度观测
现场共埋设三支电阻式温度计,其中编号为T1温度计位于掺用JG3的R28400#混凝土部位,编号为T2温度计位于掺用X404的R28400#豁凝土部位,编号为T3温度计位于掺用JG3的R901300#三级配混凝土部位。
最高温峰及温峰出现时间见表6。温度变化过程线见图3。
表6混凝土最高温峰及温峰出现时间一览表
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标号极配外加剂品种最高温峰值温峰出现时间(h)
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R28400#JG346.349
R28400#X40440.340.2
R28300#JG339.3113.5
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根据现场试验可看出X404混凝土具有以下特点:
(1)流动度好,施工和易性能得到大大改善;
(2)在温度较高的情况下,X404混凝土坍落度损失及含气量损失较小,对高温季节混凝土施工有利;
(3)X404混凝土比JG3混凝土抗压和劈拉强度略高,极拉值接近。但JG3混凝土坍落度和含气量控制偏低,若坍落度和含气量相同,X404混凝土性能优于JC3混凝土;
(4)在同等条件下,X404混凝土比JG3混凝土可降低胶凝材料47kg,可使混凝土温峰值降低5℃~6℃,对防止混凝土产生温度裂缝和保持混凝土体积的稳定性较为有利。
3.3仓面浇筑
采用塔带机平浇法浇筑,手持振捣棒振捣,骨料集中有专人分散、撒匀,仓面喷雾、保温及时,模板周边二次复振一般在振捣后20min内进行。浇筑时即开始通8℃制冷水,收仓后养护情况良好。
仓面坍落度测值见表4,说明在高温条件下,X404混凝土坍落度损失较小。
X404混凝土在某些方面的特性不同于普通混凝土:
(1)当振捣停止后,混凝土就停止流动,说明X404混凝土的触变性较好,在复振情况下,混凝土有可能过振。插入式振捣器插入的间距更紧密,比普通混凝土更深入。要特别留意各坯混凝土间的界面,需要振动以预防冷缝产生,即使很少的混凝土量也是如此。
(2)X404混凝土的通水及养护在振捣结束后必须迅速实施,否则混凝土塑性开裂的几率将大大增加,这是由于X404混凝土的低泌水性造成的。
(3)X404混凝土对水很敏感,坍落度有突变现象,因而,施工中对用水量的控制要精确。
(4)X404混凝土经振捣后骨料容易下沉,表层浮有一层气泡和油脂状物质,但收仓后冲毛的混凝土表面可见粗骨料,初步分析原因为X404混凝土内摩擦力小,自流平性能好。
图3温度变化过程线
4结语
通过对X404混凝土的试验,可以得如下基本结论:减水带来的负面影响如加冰困难、坍落度突变控制等问题尚要在今后的施工中进一
2堆石混凝土应用
2.1堆石混凝土简介堆石混凝土是利用自密实混凝土高流动性、不离析和不泌水的特点,不需振捣、依靠自重充填自然堆积的石块空隙形成完整密实的混凝土,能够大量使用工程机械,工艺简便、施工强度高,而且块石占堆石混凝土50%以上体积可以充分利用大坝开挖产生的大块石。相比普通混凝土,最大限度地降低了胶凝材料用量,水化热低;可以简化甚至取消温控措施,加快了施工进度;人工投入少,可减少因工人技术水平的不同而造成的混凝土质量波动,质量稳定。施工过程主要包括堆石体的入仓和自密实混凝土的浇筑。
2.2施工工艺
2.2.1堆石料选取及入仓堆石料要求饱和抗压强度不得小于40MPa,大坝石方开挖料实际检测饱和抗压强度65.2MPa,因此选用开挖料中新鲜完整、质地坚硬、无剥落层和裂纹的石灰岩块石作为堆石料,后经自制工字钢方孔筛网筛出,将堆石料粒径控制在30~100cm之间。实际堆石粒径30~50cm,50~80cm,大于80cm的入仓比例约为25%,60%,15%。在上坝道路途中设坡度为20°的斜面堆石料清洗平台,筛分好的堆石料经自卸汽车运输至清洗平台,采用水泵冲洗,保证堆石料含泥量≤0.5%,没有泥块。自卸汽车底部设直径10cm的排水口,结合有坡度的清洗平台排净积水后运至坝体浇筑仓面。在坝体浇筑仓面入口处施工道路上铺设30cm厚的碎石料并用水泵冲洗,保证运输机械的轮胎不污染仓面。块石由自卸汽车运送至仓面自然堆积,避免在仓面多次周转倒运,如无法满足堆高要求必须辅以反铲挖掘机倒运时,则需在倒运结束后,将卸料倒运的仓面重新清扫,清除掉落的小石块和石屑,以免影响堆石混凝土层间结合。参考清峪水库大坝浇注施工经验,经现场试验确定铺设层高度为1.8m。
2.2.2原材料选择及配合比自密实混凝土所需原材料与普通混凝土基本一致,原材料除满足国家和行业的相关规范标准外,还应结合堆石混凝土施工特点具体考虑。普通硅酸盐水泥的选取应符合《通用硅酸盐水泥》标准,并选用多个品牌水泥与外加剂进行相容性试验,检测是否出现外加剂用量过高、工作性能损失过快、缓凝甚至不凝以及混凝土静止泌水等问题。细骨料选用当地级配良好的中粗河砂,粗骨料使用自有砂石料场生产的5~20mm粒径的碎石,最大粒径不超过20mm,针片状颗粒含量不超过8%,性能指标符合《水工混凝土施工规范》规定。掺合料的选取按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求,选用阳泉第二电厂的Ⅱ级粉煤灰。拌和用水使用施工现场山体深层裂隙渗水,经检测达到饮用水标准,同时水温自然保持在17℃左右,有利于混凝土的温控要求。外加剂选用堆石混凝土专用外加剂,性能指标符合《混凝土外加剂》《水工混凝土外加剂技术规程》规定,经现场自密实砂浆试验检测,满足初始扩展度250~300mm、静置1h后初始扩展度≥95%、V型漏斗通过时间5~15s和泌水率≤1%的要求。自密实混凝土配合比设计:首先通过选取不同型号的外加剂与水泥、粉煤灰进行适应性净浆试验,确定合适的外加剂;然后利用现场砂料进行砂浆试验,选取合理的水胶比、砂率和粉煤灰掺量;再调整单方骨料和外加剂用量进行混凝土试验,得到基准配合比;最后调整配合比参数进行优化试验,选定科学适用的配合比。该工程进行净浆、砂浆和混凝土试验128组,最终选定的堆石混凝土专用自密实混凝土配合比为:水泥166kg/m3,粉煤灰265kg/m3,水175kg/m3,砂910kg/m3,石子756kg/m3,外加剂7kg/m3。
2.3堆石混凝土施工
2.3.1仓面处理基岩面要撬挖松动岩石,清除浮石虚渣,用高压冲毛机将基岩面冲洗干净并排净仓内积水;先浇筑1m厚普通混凝土垫层再进行堆石施工。堆石混凝土浇筑顶面留有块石棱角,且层间块石棱角高出自密实混凝土顶面5~20cm。堆石混凝土层间结合一般不进行凿毛,只需清除表面积水及浮渣,但对于表面积大于0.5m2的自密实混凝土平整面,为保证层间结合质量,待终凝后使用高压冲毛机对混凝土施工缝进行冲毛。后续堆石铺筑前将工作面冲洗干净,清除嵌入混凝土表面的松动堆石、排除积水,保证层间接触效果。
2.3.2架设模板堆石混凝土施工采用两种模板:一种是外撑式悬臂式大钢模,其刚度和强度能够抵抗自密实混凝土产生的侧向压力,模板间缝隙小于2mm并粘贴海绵条以防止漏浆;另一种是用50cm厚的浆砌块石墙替代模板,用锚筋同堆石混凝土锚固。浆砌石墙模板采用M20水泥砂浆砌筑,不低于堆石混凝土C15的强度等级。在模板附近堆石时,尽量选用粒径小的块石,且需离开模板20~50cm。
2.3.3混凝土制备按照配合比制备的自密实混凝土入仓前进行普通混凝土性能检测,以及坍落度、扩展度、含气量和V型漏斗通过试验等检测。口上水库坝体浇筑使用的自密实混凝土性能检测情况为:坍落度265~280mm,扩展度680~745mm,含气量3.1%,V型漏斗通过试验7~12s,自密实性能稳定性不小于2h。
2.3.4浇筑控制自密实混凝土入仓时应保证浇筑的连续性,避免出现冷缝。堆石混凝土浇筑仓面较大,采用垂直于浇筑仓面的对角线“Z”字型布置浇筑点,从距离输送泵最远的浇筑点向输送泵方向“Z”字单向顺序浇筑,不可在仓面重复浇筑。每个浇筑点控制范围不大于9m2,自密实混凝土灌满浇筑点后拆卸混凝土输送管进行下一点的浇筑,保证自密实混凝土连续流动、完全填充块石的空隙,自密实混凝土的浇筑高度应低于堆石面5~15cm,以利于增强和上层堆石混凝土的粘结及减少自密实混凝土的浇筑量。
2.4质量检测
2.4.1力学及耐久性能试验试块制作方法与普通混凝土大致相同,在试块制作过程中,依靠混凝土自重成型。90d龄期抗压强度平均为25.4MPa,检测结果满足90d抗压强度15MPa、抗冻F50和抗渗W2的设计力学性能及耐久性要求。
2.4.2预埋孔密实度检测在大坝仓面堆石体中预埋直径5cm的钢管,自密实混凝土浇筑完成后,在混凝土终凝时拔出,采用软管摄像头和注水试验对孔内密实度的观测评定堆石混凝土的密实性,实际观测缺陷面积均小于2%,满足孔内缺陷面积不得超过总面积5%的设计要求。
2.4.3堆石混凝土容重及孔隙率在大坝高程609.623m、桩号B0+021.93处人工使用风镐和撬棍挖取直径1.2m、深度1m的试坑,采用挖坑灌水法进行密度和空隙率试验。堆石混凝土检测容重为2564kg/m3、空隙率为2.53%,满足堆石混凝土容重2450kg/m3的设计要求。
混凝土由于自身的特殊性能在现代土建工程上发挥着重要作用。其特殊性能体现在:具有较高的强度及耐久性;混凝土拌制物具有可塑性;能与钢筋牢固的结合成坚固、耐久、抗震且经济的钢筋混凝土结构。但是混凝土材料品质及配合比质量的波动以及混凝土输送、浇筑、养护等施工工艺对混凝土质量有较大的影响,施工过程中需要严格的质量控制。
一、混凝土材料质量控制
(一)水的质量要求
凡可以饮用的水均可用于拌制和养护混凝土。未经处理的工业废水,污水及沼泽水不能使用,对钢筋混凝土及预应力混凝土工程不允许使用海水。拌制混凝土用水还应符合下表要求。
拌制混凝土用水的质量控制
项目
指标
含有影响水泥正常凝结和硬化的油类,糖类或其他有害杂质
不允许
PH值不小于
4
硫酸盐,折成SO4,其含量不大于
1%
(二)水泥的质量控制
水泥品种较多,按用途和性能分为通用水泥、专用水泥及特种水泥。通用水泥主要用于一般土建工程。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。在使用水泥的时候必须区分水泥的品种及强度等级掌握其性能和使用方法,根据工程的具体情况合理选择与使用水泥,这样既可提高工程质量又能节约水泥。
在施工过程中还应注意以下几点:
(1)优先使用散装水泥。
(2)运到工地的水泥,应按标明的品种、强度等级、生产厂家和出厂批号,分别储存到有明显标志的仓库中,不得混装。
(3)水泥在运输和储存过程中应防水防潮,已受潮结块的水泥应经处理并检验合格方可使用。
(4)水泥库房应有排水、通风措施,保持干燥。堆放袋装水泥时,应设防潮层,距地面、边墙至少30CM,堆放高度不得超过15袋,并留出运输通道。
(5)先出厂的水泥先用。
(6)应避免水泥的散失浪费,作好环境保护。
(三)骨料的质量控制
砂石骨料是混凝土最基本的组成成分。通常1立方米的混凝土需要1.5立方米的松散砂石骨料。所以对混凝土用量很大的水利水电工程,砂石骨料的需求量是很大的,骨料的质量好坏直接影响混凝土强度、水泥用量和混凝土要求,从而影响水工建筑物的质量和造价。为此,在水利水电工程施工中应统筹规划,认真研究砂石骨料储量、物理力学指标、杂质含量及开采、储存和加工等各个环节。
使用的骨料应根据优质、经济、就地取材的原则进行选择。可以选用天然骨料、人工骨料,或者互相补充。选用人工骨料时,有条件的地方宜选用石灰岩质的料源。
1骨料料场规划
骨料料场的合理规划是骨料生产系统的设计基础,是保证骨料质量、促进工程进展的有力保障。
骨料料场规划的原则
(1)满足水工混凝土对骨料的各项质量要求,其储量力求满足各设计级配的需要,并有必要的富裕量。
(2)选用的料场,特别是主要料场应场地开阔,高程适宜,储量大,质量好,开采季节长,主辅料场应能兼顾洪枯季节互为备用的要求。
(3)选择可采率高,天然级配与设计级配较为接近,用人工骨料调整级配数量少的料场。
(4)料场附近有足够的回车和堆料场地,且占用农田少。
(5)选择开采准备量小,施工简便的料场。
2骨料的质量要求包括:强度、抗冻、化学成分、颗粒形状、级配和杂质含量。骨料分为粗骨料和细骨料。
粗骨料质量要求:
(1)粗骨料最大粒径:不应超过钢筋净距的2/3、构件断面最小边长的1/4、素混凝土板厚的1/2。对少筋或无筋的混凝土结构,应选用较大的粗骨料粒径。
(2)在施工中,宜将粗骨料按粒径分成下列几种粒径组合:当最大粒径为40mm时,分成D20、D40两级;当最大粒径为80mm时,分成D20、D40、D80三级;当最大粒径为150(120)mm时,分成D20、D40、D80、D150(D120)四级;
(3)应控制各级骨料的超、逊径含量。
(4)采用连续级配或间断级配,应由实验确定。
(5)粗骨料表面应洁净,如有裹粉、裹泥或被污染等应清除。
(6)粗骨料的其它品质要求见下表:粗骨料的品质要求
项目
指标
备注
含泥量
%
D20D40粒径级
≤1
D80,D150(D120)粒径级
≤0.5
泥块含量
不允许
坚固性
%
有抗冻要求的混凝土
≤5
无抗冻要求的混凝土
≤12
硫化物及硫酸盐含量%
≤0.5
折算成SO3,按质量计
有机质含量
浅于标准色
如深于标准色,应进行混凝土强度对比实验,抗压强度比不应低于0.95
表观密度kg/m3
≥2550
吸水率%
≤2.5
针片状颗粒含量%
≤15
经实验论证,可以放宽至25%
细骨料质量要求:
(1)细骨料应质地坚硬、清洁、继配良好;人工砂的细度模数宜在2.4-2.8范围内,天然砂的细度模数宜在2.2-3.0范围内。使用山砂、粗砂、特细砂应经实验论证。
(2)细骨料的含水率应保持稳定,人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%,必要时应采取加速脱水措施。
(3)细骨料的其它品质要求见下表:
细骨料的品质要求
项目
指标
备注
天然砂
人工砂
含泥量
%
≥和抗冻要求的
≤3
く
≤5
泥块含量
不允许
不允许
坚固性
%
有抗冻要求的混凝土
≤8
≤8
无抗冻要求的混凝土
≤10
≤10
硫化物及硫酸盐含量%
≤1
≤1
折算成SO3,按质量计
有机质含量
浅于标准色
不允许
表观密度kg/m3
≥2500
≥2500
云母含量%
≤2
≤2
轻物质含量%
≤1
经实验论证,可以放宽至25%
石粉含量%
6---18
二、混凝土配合比
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,并经审批后方可使用。混凝土施工配料必须经审核后签发,并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。
三、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的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,并及时安排机修人员作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,确保在施工过程中及时提供工程所许混凝土,促进工程有序向前推进,保证施工进度。
1混凝土拌和质量控制要点
(1)混凝土最小拌和时间
拌和容量Q(立方米)
最大骨料粒径(mm)
最少拌和时间(s)
自落式拌和机
强制式
0.8≤Q≤1
80
90
60
1<Q≤3
150
120
75
Q>3
150
150
90
注:①入机拌和量应在拌和机额定容量的110%以内。
②加冰混凝土拌和时间应延长30s(强制式15s)
(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质。
2混凝土运输过程注意事项
(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:
运输时段平均气温
混凝土运输时间(min)
20—30
45
10—20
60
(3)5—10
(4)90
(4)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。
(5)混凝土的自由下落度不宜大于1.5m否者应设缓降措施,防止骨料分离。
(6)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者以不合格处理。
四、混凝土浇筑、养护及拆模质量控制
(一)混凝土的浇筑
混凝土浇筑前作业包括:基础处理、施工缝处理、立模钢筋及预埋件的安设。(其质量要求参见《水工混凝土施工规范》)其次必须经监理人员验仓合格,并取得准浇许可证方能进仓作业。
1入仓铺料
混凝土入仓铺料多采用平浇法,它是由仓面某一边逐层有序连续铺填。铺料层的厚度与振动设备的性能、混凝土粘稠度、骨料强度和气温高低有关。
其具体要求参见下表:
振动设备
浇筑层厚度
插入式
振捣机
振捣棒头长度1.0倍
电/风振捣器
0.8倍
软轴式振捣器
1.25倍
平板式
单层钢筋
250mm
双层钢筋
200mm
混凝土层间间歇超过混凝土初凝时间,会出现冷缝,使层间抗渗、抗剪能力明显下降,在施工过程中,其允许间歇时间:
混凝土浇筑气温
允许间歇时间(min)
中热、硅酸、普通硅酸盐水泥
低热、矿渣、火山灰质硅酸盐水泥
20—30
90
120
10—20
135
180
(5)5—10
195
----
2平仓与振捣
卸入仓内成堆的混凝土料,应平仓后再振捣,严禁以振捣代平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不在显著下沉,并开始泛浆为准。应避免欠振、过振使混凝土振捣均匀密实。其振捣具体要求参见《水工混凝土施工规范》
3浇筑中仓面出现下列情况之一应停止浇筑。
(1)混凝土初凝并超过允许面积。
(2)混凝土平均浇筑气温超过允许偏差质,并在1小时内无法调整至允许温度内。
(3)在浇筑过程中出现大雨或暴雨天气。
4在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。
(1)不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料。
(2)长时间凝固、超过规定时间的混凝土料。
(3)下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。
5在浇筑埋石混凝土的时候应该严格控制施工单位的埋石量、埋石大小并保证埋石洁净以及埋石与模板的距离,杜绝施工单位为了单纯提高埋石率而放弃质量。在施工中努力确保埋石垂直和水平距离,以不影响振捣为原则,提高埋石混凝土质量。
6浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。
五、混凝土的养护及拆模质量控制
(一)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,防止混凝土成型后因曝晒、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6-18h内开始洒水养护,低塑性混凝土宜在浇筑完毕后立即喷雾养护,并及早开始洒水养护。
(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28d。
(二)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2.5Mpa以上,其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到下表规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。
悬臂板、梁
其它梁、板、拱
跨度≤2米
跨度>2米
跨度≤2
跨度2-8米
跨度>8米
70%
100%
50%
70%
100%
参考文献
1水利工程施工武汉大学出版社
2道路建设对沥青混凝土路面的要求
第一,要确保其有着非常优秀的受力水平。要保证此类路面的受力性良好,可以负担车辆带来的压力,在多次的重压之下也不会出现形状变化或是坍塌之类的问题。第二,要确保此类路面可以很好的应对高温气候。沥青材料本身的特点使得它本身的稳定性会伴随着气温的改变而改变,一般来说当气温变高时”,它的稳定性就变差。所以在气温较高的夏季时”,由于本身外界的温度就非常高,加之车辆长久通行带来的压力,导致路面经常会发生变形现象,有时候还会生成辙印。第三,要确保它可以承担较低的气温。当气温非常低时”,沥青就会拉伸,此时就会导致集料分散,最终生成缝隙。总的来讲,当前的道路建设工作在开展时”必须注意路面的平整性,保证它能够有效的应对摩擦。所以在具体的开展工作时”,必须强化管控力度,使用优秀的机械,防止人为要素带来的负面干扰。
3针对问题提出的应对策略
对于此类道路建设工作来讲,要想控制好品质,就要从项目最初的材料选择开始就注意项目的品质。接下来具体的分析项目在建设的过程中必须要认真分析的事项。
3.1控制好材料的品质
因为交通的性质很独特,所以在建设时”必须要保证它有非常优秀的稳定能力。在各种物质之中,纤维稳定剂的意义非常重要。在运用以前时”先要接受现骨干的测试,分析它所有的数据等是不是合乎相关的规定。除此之外,我们还要确保集料的品质良好。针对粗集料来讲,在选取时”必须要认真分析碎石。具体来说要认真具体的检验碎石,严禁随意的使用设备打压制作。其表层应是非常粗糙的,也不能过久的放置。其表层还不能有残存物质,这主要是因为过多的残存物质会干扰到它的粘性。最后要做的就是控制好沥青的品质。此物质对于该项建设工作来讲,发挥的意义之显著是无法用语言来表述的。它对道路的性能以及品质有很大的影响。它的类型非常多,在实际的工作中必须结合具体状态选择类型。除此之外,还要确保它的存放正确,禁止放到那些水分较大的区域之中。在具体的使用时”还要检测它的性能。
3.2沥青混凝土的拌和质量控制
沥青混凝土的配比是分阶段进行的。首先要对相关的配合比进行设计,设计完成后要进行验证,看这个配合比是否合理适用。最后就是施工阶段投入使用了。配合比已经确定是不能随意更改的。另外,还要注意沥青混凝土拌和机的选择。确定规模之后进行选择,必须要保证拌和机的性能以及生产能力能满足工程的需求。同时,拌和站要配备相关的必备设备,如除尘设备、沥青加热设备等。为了保证拌和出来的效果和要求的一致,材料拌和的时间和温度应该严格进行控制。除此之外,拌和站的选择也是很重要的。考虑到要对温度进行控制,拌和站离施工地不能太远。另外,为了除尘方便,要离水源比较近。在正式使用前,要对拌和站的所有设施设备进行检修,测试,以防在使用时出现偏差。
3.3沥青混凝土的运输及摊铺过程控制
首先,是运输过程的控制。运输沥青混合料的车辆应该保持内部干净整洁,防止杂物沾染在混合料上面。由于温度影响混合料的质量和施工效果,所以应该采取良好的保温措施。运输的车辆在行驶过程中行驶应该平缓,以免破坏封层。其次,是摊铺过程的控制。要对温度进行控制以便达到最好的摊铺效果。摊铺过程要连贯,一次性摊铺,尽量避免第一次摊铺和下次摊铺之间出现接缝,不利于连贯和稳定。最后就是碾压。碾压时要遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。初次进行碾压时,温度要控制在160-170度之间,再次碾压的温度要控制在140-150度之间,这样才会有好的效果。在压实过程中要注意的问题就是,在初次碾压之后及时对平整度等进行检查,及时进行补修和弥补。防止离析现象的发生。压路机在压实的过程中必须沿着同一轮迹返回,而且应该从路边向路中心压。
1高强大体积混凝土施工技术
金茂大厦的主楼基础位于-19.6m处,基础承台长、宽各为64m,厚4m,C50混凝土,总量为13500m3。本工程设计单位美国SOM设计事务所要求将承台分为8块浇筑,以减少温度应力和控制混凝土裂缝。但这样既拖长了施工工期,也不利于保证混凝土工程质量。上海建工(集团)总公司金茂大厦施工技术研究课题组组织了市建工材料三公司和市建一公司科技人员对这一分课题进行攻关。通过周密计算、配比小试、模拟中试直至实际工程施工所进行的大量研究、分析、比较,并认真落实各项技术组织措施,终于成功地实现了:46.5h完成13500m3、C50商品混凝土的连续浇灌任务。根据127个测温点的混凝土温度自动测试记录,搅拌站68组、现场157组混凝土强度测试报告以及工程中混凝土取芯试验报告表明该基础工程质量良好,施工全过程的组织管理是成功的。其主要技术措施如下。
1.1科研先行、优化混凝土配合比
首先优选原材料,其次通过3种不同外加剂、3种不同水泥及其不同用量的各种配合比组合,经过反复试验比较,取优化后的混凝土配合比为水∶水泥∶中砂∶5~40mm碎石∶Ⅱ级粉煤灰∶EA-2(缓)=0.45∶1∶1.49∶2.50∶0.167∶0.008(每m3混凝土水泥用量为420kg)。
1.2混凝土的制备与均速、连续供应
混凝土制备质量和匀速连续供应是保证大体积混凝土质量的关键,为此上海市建筑工程材料公司组织5个混凝土搅拌站拌制混凝土(其中1个备用),各搅拌站均采用德国产的ELBA-105型双阶式搅拌楼,其计量、搅拌等整个系统由微机全自动控制,工艺先进,搅拌效率高,计量精度优于国标要求,并具有自动补偿功能,确保混凝土质量的稳定、匀质。各搅拌站采用相同的金茂大厦专用原材料和同一配合比,且严格签署混凝土生产供应令制度、加强原材料检验,在关键工序、岗位建立技术复验制度,加强生产、施工全过程的动态控制,通过严密的组织体制和岗位职责,从而有力地保证混凝土质量。同时配备100辆6m3混凝土搅拌车以保证混凝土的匀速、连续供应。
1.3外蓄内散综合养护措施
厚度为4m的C50混凝土基础承台,如何减少温度应力和控制混凝土裂缝至关重要,除了优化混凝土配合比、降低混凝土水化热,混凝土输送管道全程覆盖洒冷水,以减少混凝土在泵送过程中吸收太阳的辐射热,最大限度地降低混凝土入模温度以及在承台表面增设钢筋网以控制表面收缩裂缝等措施外,还采用外蓄内散法的综合养护措施。
1.4信息化自控技术
为了掌握基础承台内部混凝土实际温度变化,了解冷却水的进、出水温,将温度传感器预先埋设在混凝土的内外各测点处,并用“大体积混凝土温度微机自动测试仪”对各测点定时进行即时测温。
金茂大厦高强大体积混凝土基础承台施工中,由于采取了上述一系列技术组织措施,不仅保证了质量、防止了裂缝的出现,而且缩短了施工周期。
2超高层泵送商品混凝土技术
金茂大厦主楼核心筒混凝土泵送高度达382.5m,如何将商品混凝土输送至如此高度又是一个关键的技术难题。如果采用塔吊吊运,显然无法满足施工需求;如果增设接力泵采用分级泵送,则必定增加施工步骤,多用施工机械,而且排污问题很难解决;故决定采用一次泵送工艺。课题组本着利用现有的生产工艺,通过对原材料资源的合理选择、复合型高性能外加剂的研制和配合比的优化设计及适宜调整以及泵送设备的选配等方面进行了反复试验研究,终于攻克了一次泵送至382.5m的技术难题。
2.1原材料的选择
水泥选用质量稳定的宁国525号普通硅酸盐水泥;粗骨料选用压碎值、空隙率、针片状含量均较小的尖山石矿和新开元石矿的5~25mm碎石;细骨料选用九江或巴河的优质中砂;外加剂采用专门研制的FTH系列高性能外加剂。
2.2混凝土配合比的优化和调整
(1)混凝土强度等级、数量及泵送高度金茂大厦主楼从基础承台面开始以上部分混凝土总量为80715m3,其各工程部位的混凝土强度等级、数量及其泵送高度如表1所示。
(2)混凝土配合比课题组对各强度等级的混凝土配合比进行了综合分析和研究后认为:C30混凝土泵送高度为333.7m问题不大,确定对C40、C50、C603个混凝土强度等级的不同泵送高度的商品混凝土配合比进行研究试验。通过调整水泥用量、外加剂品种及其掺量对3个强度等级的不同混凝土配合比的混凝土拌合物性能和混凝土强度的试验结果进行分析比较,从而确定各强度等级的混凝土配合比如表2所示。
(3)适时调整配合比本工程施工过程中的混凝土配合比调整对实现一次泵送工艺至关重要。当时上海的气温处于高温季节,这对商品混凝土的运输、泵送带来较大困难。为了保证混凝土工程质量,对运送至现场的商品混凝土进行全面质量控制,不仅跟踪检测混凝土坍落度,而且经常检测混凝土的含气量和凝结时间,并将现场所测得的第一手资料及时反馈至混凝土搅拌站,以适时调整混凝土配合比,满足晴天、雨天、白天、夜晚的不同气温、不同道路交通状况的泵送商品混凝土对混凝土拌合物的可泵性要求。
2.3泵送设备的配置
超高层泵送混凝土能否顺利进行,除了混凝土拌合物必须具有良好的可泵性外,还与混凝土泵的选配、泵管的布置以及混凝土泵的操作人员技术水平等相关。金茂大厦主楼混凝土泵选用德国生产的普茨曼BSA-2100HD固定泵并配有备泵。其次,在泵管布置中,尽量增长水平硬管、减少弯管、锥形管;遇有90°弯管时,尽量采用大弯管,并以最大限度地降低泵送管道的总阻力。混凝土泵操作人员应严格遵守操作规程,防止空气吸入泵管而增大阻力,以防止混凝土拌合物离析和堵管。
2.4严密的施工组织体系
超高层泵送商品混凝土是一个系统工程。在混凝土拌制、运输及泵送的整个过程中,若有一个环节出现偏差,即会造成堵泵,这不仅影响进度而且影响混凝土工程质量,故从商品混凝土搅拌站到施工现场的全过程要全方位严格管理、严格执行规范、规程和各项特定的技术措施,保证混凝土拌合物质量均匀、运量适当。凡不符合要求的混凝土拌合物坚决不予入泵,混凝土泵操作人员必须有熟练的操作技能,只有这样才能顺利完成每一次泵送全过程。
由于采取了上述一系列有效措施,成功地将C40商品混凝土一次泵送到382.5m的高度,创造了世界之最。
表1混凝土强度等级和泵送高度
强度
等级
混凝土量
(m3)
核心筒
巨型柱
楼面
层次
泵送高度
(m)
层次
泵送高度
(m)
层次
泵送高度
(m)
C60
32558
B3~A55
-15.0~229.7
B3~A42
-15.0~173.55
C50
11810
A56~A65
229.7~264.9
A43~A65
173.55~264.9
C40
23335
A66~A88
264.9~340.1
A66~A88
264.9~340.1
A88~A92
340.1~382.5
C30
13012
B2~A87
-10.0~333.7
小计
80715
表2混凝土配合比
序号
混凝土
强度
等级
混凝土配合比
水泥
用量
(kg/m3)
最大泵
送高度
(m)
备注
水
泥
水
中砂
5~25
碎石
粉煤灰
外加剂
品种
掺量(%)
1
C60
1
0.353
1.142
1.879
0.075
FTH-2E
2.36
530
173.55
加助泵剂
2
C50
1
0.483
1.862
2.033
0.167
FTH-2G
3.5
420
264.9
加助泵剂
3
C40
1
0.495
1.878
2.024
0.195
FTH-2P
3.2
410
382.5
加人工砂
加助泵剂
3混凝土拌合物性能及硬化后混凝土抗压强度
金茂大厦基础承台混凝土和主楼混凝土拌合物性能如表3所示。从表3看出,商品混凝土拌合物经时坍落度损失能得到较好控制、满足施工需要;其次含气量控制在2%~3%时可泵性较好,而<2%时则较差。
金茂大厦基础承台及主楼混凝土的抗压强度(施工现场制作试件的强度)按《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107-87)进行,评定结果如表4所示。
表3、4阐明采用一系列技术措施以后,利用现有生产工艺制备、运输泵送的商品混凝土,不仅能满足一次泵送至382.5m高度的可泵性要求,而且其抗压强度完全符合设计所要求的强度标准值。
表3混凝土拌合物性能
序号
结构部位
混凝土
强度等级
(56d)
浇灌日期
混凝土拌合物性能
搅拌站测
得坍落度
(mm)
施工现场测试结果
坍落度
(mm)
含气量
(%)
初凝
(h:min)
终凝
(h:min)
泵压
(MPa)
和易
性
1
基础承台
C50
19950918~0919
120~155
100~140
1.6
13:00
14:17
8~10
良好
2
主楼
核心
筒及巨型柱
-5.5~0.075m
C60
19951122
205
170
2.6
9:57
11:12
16~18
良好
3
56.80~60.8m
C60
1996410
170
1.2
19~21
较粘
4
205.8~209.8m
C60
19961212
230
210
2.4
10:50
12:20
20~22
良好
5
264.9~268.1m
C40
1997314
205
2.6
20~22
良好
6
296.9~300.1m
C40
199749
230
215
1.0
22~24
较粘
7
306.5~309.7m
C40
1997420
205
2.7
20~22
良好
8
316.10~319.3m
C40
1997428
230
220
2.0
20~22
良好
9
382.5m
C40
1997826
230
3.2
22~23
良好
表4混凝土强度评定
序号
结构部位
混凝土
强度
等级
试块
组数
(n)
抗压
强度
标准值
fcu,k
(MPa)
抗压强度数量统计
合格评定
强度
均值
mfcu,k
(MPa)
强度
最小值
fcu,min
(MPa)
强度
标准值
sfcu,k
(MPa)
变异
系数
Cv
(%)
判定系数
评定
结论
λ1
λ2
1
基础承台
(56d)
C50
157
(56d)
50
56.2
53.8
4.35
7.75
1.60
0.85
合格
2
主楼核心筒
-15.0~133.55m
145.55~225.8m
C60
254
60
70
64.4
2.93
4.19
1.60
0.85
合格
3
133.55~145.55m
C50
12
50
59.5
57.9
1.08
1.82
1.70
0.90
合格
4
225.8~261.7m
C50
24
50
57.5
53.7
2.34
4.07
1.65
0.85
合格
5
261.7~333.7m
C40
42
40
47.6
41.1
3.3
6.93
1.60
0.85
合格
6
主楼
巨型
柱
-15.0~177.5m
C60
149
60
68.8
63.7
2.36
3.43
1.60
0.85
合格
7
177.5~264.9m
C50
59
50
58.2
54.0
2.67
4.59
1.60
0.85
合格
8
264.9~333.7m
C40
24
40
46.7
42.8
3.05
6.53
1.60
一、前言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列新问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的,由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力,影响建筑物的外观、使用寿命,严重者将会威胁到人混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝摘要:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载功能引起的裂缝;有养护环境不当和化学功能引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据实际情况解决新问题。
二、凝土工程中常见裂缝及预防
1.干缩裂缝及预防
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果摘要:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低,水泥浆体干缩越大,干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性,引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性,在水压力的功能下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
主要预防办法摘要:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大,干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
2.塑性收缩裂缝及预防
塑性收缩是指混凝土在凝聚之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm。其产生的主要原因为摘要:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法反抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝聚时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防办法摘要:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高暖和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护。
3.沉陷裂缝及预防
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,非凡是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向和沉陷情况有关,一般沿和地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往和沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防办法摘要:一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注重拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注重采取一定的预防办法。
4.温度裂缝及预防
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,(当水泥用量在350~550kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500~27500kJ的热量,从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差,较大的温差造成内部和外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证实当混凝土本身温差达到25℃~26℃时,混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般和短边方向平行或接行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲惫及抗渗能力等。
主要预防办法摘要:一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的"三冷技术"的基础上采用"二次风冷"新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等功能的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助办法控制混凝土的温升,降低浇筑混凝土的温度。八是大体积混凝土的温度应力和结构尺寸相关,混凝土结构尺寸越大,温度应力越大,因此要合理布置施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。九是在大体积混凝土内部设置冷却管道,通冷水或者冷气冷却,减小混凝土的内外温差。十是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护办法。十一是预留温度收缩缝。十二是减小约束,浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。十三是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注重洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在严寒季节,混凝土表面应设置保温办法,以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
5.化学反应引起的裂缝及预防
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子和某些活性骨料产生化学反应并吸收四周环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效办法进行预防。主要的预防办法摘要:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。三、裂缝处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲惫、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的混凝土裂缝的修补办法主要有以下一些方法摘要:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。
1.表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理办法是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种功能的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等办法。
2.灌浆、嵌逢封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后和混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法摘要:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
4.混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有摘要:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
5.电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学功能,改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。
6.仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模拟生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些非凡组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合[4。
四、结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真探究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防办法来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件平安、稳定地工作。
参考文献摘要:
1钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.
1.1.1搅拌。在施工工艺中,对于减半工艺的要求最为基础,为了使混凝土与其它物质及添加剂的均匀结合,同时还要保证混凝土强度、硬度始终的情况下,混凝土的搅拌工艺极为严格,首先是采用强制式的搅拌机进行搅拌,在搅拌的同时添加水,同时注意材料添加时的顺序,严格控制各个材料的调配比例,将所有工艺按照专业技术人员的指导下进行。某公路的混凝土加固和维修工程施工中,使用了JZC350锥形反转出料混凝土搅拌机,采用“先将砂、石子、水泥、粉灰煤搅拌30s,然后加水和高效减水剂搅拌150s,最后出料”的投料顺序,得到的混凝土比较均匀、粘聚性好、保水性强。
1.1.2运输和浇筑振捣工艺。搅拌完成的混凝土应及时运输到施工现场,运输途中,拌筒应以1~3r/min的速度进行搅拌。在浇筑和振捣上,搅拌均匀的混凝土应分层浇筑振捣,分层厚度不大于800mm。振捣时采用插入式高频振捣器,局部采用插入式和附壁式振捣器共同振捣。振捣时应快插慢拔,每点拆捣时间以混凝土表面呈现浮浆和不再沉落、不再冒气泡为止。在某公路工程中,一般将搅拌过程就近选择,通过运用小型的运输方式进行输送就能满足施工需求;在混凝土的浇筑与振捣环节中,利用振动棒进行振捣,同时采用人工将混凝土面抹平。以上的施工方式,大大的为公路工程降低了成本的投入,为企业节约资金。
1.1.3养护工艺。养护是获得优质混凝土的关键工艺之一,混凝土由于水灰比小,基本不泌水,因此养护比普通混凝土更为重要。混凝土在浇筑完毕后,必须立即加以覆盖或立即喷洒或涂刷养护剂,保持混凝土表面湿润;为保证混凝土的质量,防止混凝土开裂,养护期间混凝土内部的温度不宜超过75℃,并应采取措施缩小混凝土内部与表面的温差,防止表面受环境影响因素(如曝晒、气温骤降或浇水造成降温)而引起的激烈变化。
1.2混凝土在公路工程中的施工质量控制
1.2.1施工前质量控制。混凝土施工前质量控制主要包括:
1)施工原材料控制,对水泥、粉煤灰、水、高效减水剂和粗细集料等原材料进行质量检验和对混凝土各原材料的配合比进行合理确定。
2)施工人员控制,即对施工操作人员进行培训及详细的技术交底;
3)施工设备控制,必须挑选合理的施工设备,并对施工设备进行检查、维修、保养。在上述某公路的混凝土的施工准备阶段,除改换高效减水剂外,其余原材料均与实验室相同,施工前的质量控制较为合理有效。
1.2.2施工中质量控制。
1)混凝土的搅拌上,首先注意原材料、外加剂的投料顺序,并对原料的配制量、搅拌时间进行严格控制;
2)混凝土的运输上,应尽可能控制混凝土的运输距离,运输预拌混凝土的罐车要有减小坍落度损失的隔热措施,在运输过程中要严格防止漏浆;
3)混凝土的浇筑上,要特别注意混凝土的水化热和环境温度对混凝土强度及坍落度的影响,尤其是炎热天气下的大量施工,必须采取降温措施和保证混凝土坍落度的措施;
4)混凝土的养护上,需按照预先制定的养护办法加强养护工作。
1.2.3施工后质量控制。混凝土施工后质量控制主要是对混凝土的强度验收,看配制出来的强度是否满足设计和施工要求,必要时应对影响耐久性的抗冻性、抗渗性等进行试验。
1.2支模出现偏差。模板支设是混凝土衬砌渠道施工中一道重要的工序,施工单位必须提高对这项工作的重视程度,并做好监管工作。混凝土衬砌渠道施工中,如果模板支护出现偏差,会导致模板在安装时出现开裂现象。有的施工单位,由于缺乏安全意识,在模板支护的过程中,没有按照规范的施工流程进行操作,而工程监理人员也没有对模板安装的质量进行严格的检查,使得支模出现偏差,并且没有及时修护与处理,导致模板在使用的过程中出现了变形问题,影响了衬砌渠道防渗的效果。
1.3施工材料的质量不高。
1.3.1渠道施工材料选择不当。混凝土衬砌渠道在施工的过程中,会受到施工材料的影响,所以,施工单位如果对材料选择出现失误,会极大的影响施工质量。混凝土衬砌渠道在施工时,应用的材料比较多,这些材料有多种级别,比如水泥材料,就有多种种类,而且不同种类的水泥性能与强度有着一定差异,在选择水泥材料时,需要根据施工现场土质等情况,选择不同等级强度的水泥,还要根据工程实际,选择经济合理的材料,要以降低工程成本为原则,选择实用性强的材料。另外,施工单位还需要做好材料放置与保管工作,如果存放的方式选择不当,也会降低材料的性能以及质量,从而影响渠道施工的质量。
1.3.2混凝土材料运输或浇筑存在问题。混凝土材料是渠道施工中必须用到的材料,其性能对施工质量有着直接影响,但是有的施工单位,由于运输距离过长,使得混凝土在运输的过程中,质量与性能受到了影响。另外,混凝土浇筑的施工工艺也会影响渠道施工的质量,在水利工程不断发展的过程中,施工单位应用的技术与设备越来越先进,工程中很多项目都可以由机器自动完成,所以,混凝土浇筑也逐渐实现了机械化、自动化施工,如果施工单位在设计浇筑流程时存在失误,而且工程监管力度较低,则会极大的影响渠道质量。
1.4养护工作不到位。混凝土浇筑完成后,还需要做好养护工作,这一养护工作需要做好两方面内容,一方面是在浇筑混凝土模块环节,在混凝土凝结达到一定硬度后,施工人员需要将混凝土取出模块后再进行养护。另一方面是在混凝土衬砌渠道建成后进行养护,主要是防止混凝土表面出现裂缝,如果养护不当,会使裂缝缝隙不断扩大,不仅缩短了混凝土衬砌渠道的使用周期,还造成大量水资源浪费。
2加强水利工程中混凝土衬砌渠道渗漏防治的具体措施
2.1加强对混凝土衬砌渠道防渗地基的处理。在混凝土施工过程中,需要按照施工要求的不同以及地质因素,合理选择的渠道基础,确保其可靠性,在进行渠道地基施工的过程中,应该全面分析周围环境,针对地基中不良的土质与构成物需要将其挖出,确保土质质量,之后需要对荷载能力高,抗冰冻性能好的材料实施填筑。与此同时在进行地基处理的过程中,还需要严格保证基层的整平性,确保夯实度达到相关标准,而且渠道砌筑密度也应该与改建渠道的要求相一致。在进行渠道改建时,需要提前渠基土扒松并风干,然后再回填新土,并分层进行夯实,彻底清理掉渠道内的腐质土、淤泥以及垃圾。
2.2进一步提高混凝土衬砌渠道防渗支模技术。当前,在工程施工中,模板大部分使用的是钢模进行施工的,这主要原因在于钢模的散热比较好,可以及时合理的散发掉渠道中的热量,防止由于温度变化而造成的混凝土裂缝,最终出现渗透现象。安装渠道衬砌模板的过程中,需要将在稳固的地基上进行支撑,而且支撑面积需要设置的比木板搭,如此一来可以防止模板出现位移与滑动现象,进而保证了模板工程的施工质量和混凝土表面的完整性、光滑性。
2.3合理选择渠道施工材料,确保其质量。混凝土具有一定的使用周期,使用一段时间后,往往会出现裂缝。所以,施工人员,尽量选择优质材料进行混凝土浇筑,加强对材料运输中的管理,选择合适的砂石,对大颗粒砂石予以筛除。加强对施工现场的检查,并按照相关比例配制混凝土,把握搅拌时间,选择优质材料浇筑混凝土,能够提高其治疗,对延长其使用周期具有重要意义。施工人员需要根据一定的程序实施浇筑,在地基处理达到要求的前提下,把碎石、沙子均匀地铺盖在地基表面,然后实施混凝土浇筑。混凝土与地基之间的缝隙使用灌浆技术进行填充,并根据渠底—渠坡—压顶的顺序实施浇筑。浇筑完成后,对衬砌渠道实施平仓振捣处理,确保平仓振捣的连续性,避免长时间停滞施工。
2.4切实做好混凝土的养护工作。混凝土浇筑工作完成之后,由于天气因素的影响,脱水现象出现概率比较大,从而造成水泥颗粒含水量比较少,不能够完全凝固,这样一方面会使得混凝土的强度受到影响,另一方面还可能造成裂纹。所以,施工人员应该高度重视混凝土养护工作,增强养护意识,促进养护技术的进一步提高。混凝土的养护主要表现在以下两个方面:一是在浇筑完成后,需要尽量缩短混凝土在空气中的暴露时间,比如使用塑料布进行覆盖。尤其是在夏天,天气炎热,混凝土表面温度比较高,水分蒸发速度快。施工人员可使用给混凝土浇水的方法来降低混凝土表面温度,使得其水分蒸发减少,确保混凝土凝固时间的充足性。二是要对混凝土衬砌渠道定期实施养护。由于混凝土自身原因,衬砌渠道也有可能会发生裂缝。工作人员能够按照裂缝的大小,采用表面涂抹、凿槽嵌缝等技术加强对缝隙实施处理,进一步做好混凝土衬砌渠道渗漏的预防工作。
1.2系统分析与评价首先用01评分法进行影响因素重要性次序的评价,如表3所示。进一步用百分制度评定影响因素的功能系数,评定要点是按每人评分的多少进行排列,4位专家的评分结果,见表4。计算5项影响因素的成本系数,见表5。根据表4中的功能系数及表5中的成本系数计算影响因素的价值系数,见表6。1)原材料及生产人员的价值系数小于1,表明其影响因素的现实成本大于功能评价值,是主要改进对象;2)现场管理价值系数大于1,表明现场管理在满足其功能的条件下成本已较低,不是价值分析的主要目标;3)生产设备摊销、设备运行及现场管理的价值系数大于1,表明其功能现实成本低于功能评价值。尤其生产设备摊销的价值系数为5.000,价值系数离1越远功能与成本的匹配越差,说明生产设备摊销的匹配值需要重点分析与调整。
1.3改进措施根据以上分析及福清核电现场实际情况,做出以下分析并提出改进措施:1)原材料的价值分析及改进。由于核电工程的特殊性,对混凝土的性能要求非常严格,原材料的质量必须满足混凝土的性能要求,不存在功能过剩情况,因此,原材料价值系数小于1的原因是原材料成本偏高。为了降低原材料成本,可采取以下措施:a.合理选择供应商。在满足质保要求的前提下,优先选用离搅拌站现场较近的材料供应商,以减少材料的运输费用和运输损耗;b.优化混凝土配合比。如通过掺加高效减水剂、掺合料等措施来优化混凝土性能,降低原材料成本;c.加强现场材料管理,降低仓储损耗,以减少不必要的损耗和浪费。2)生产人员的价值分析及改进。合理配置生产人员,通过培训提高生产人员技术素质和操作水平,在满足生产需要的前提下,适当的减少生产人员数量,以降低生产人员成本费用。3)生产设备摊销,设备运行的价值分析及改进。对于价值系数大于1的因素,应该对具体情况加以分析。在本例中,福清核电搅拌站生产的混凝土的各项性能、合格率完全满足核电建设的需要。但有部分生产设备是进口设备,而在其他应用国产搅拌站生产设备的核电工程中,可以看出用国产设备生产的混凝土各项性能并不比进口设备生产的混凝土性能差,能够满足核电混凝土技术要求。因此可以得出本例中生产设备摊销和设备运行价值系数偏高的原因在于有不必要的功能存在,但对于已建成的搅拌站,更换设备费用相对较大,并不经济,只能在要求不高的搅拌站配件的采购及设备的维护保养方面采取措施以降低费用,但在新建搅拌站的设计及设备选用中可考虑使用性价比更高的国产设备。而设备的运行,应该根据实际情况,降低设备运行成本,并根据生产任务及施工进度合理配置,严控油料消耗,优化运输路径,以降低费用。