箱梁混凝土表面色差成因分析與防治

檀軍鋒

(中鐵二十二局集團(tuán) 第四工程有限公司，河北 高碑店 074000)

混凝土是人類(lèi)文明建設(shè)中不可或缺、廣泛應(yīng)用的建筑材料，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及觀念的更新，人們不僅重視其內(nèi)在質(zhì)量，對(duì)其外觀質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高?；炷潦┕ぶ校?huì)出現(xiàn)蜂窩、麻面、孔洞、露筋、氣泡、色差等表面缺陷［1］，嚴(yán)重影響混凝土的外觀質(zhì)量。關(guān)于蜂窩、麻面、孔洞、露筋、氣泡等混凝土外觀缺陷成因分析及防治措施的相關(guān)文章已很多，在此就不再贅述。筆者以本單位近期箱梁混凝土施工中出現(xiàn)的表面色差缺陷現(xiàn)象為實(shí)例，對(duì)混凝土表面色差的成因及防治措施談幾點(diǎn)體會(huì)，希望能對(duì)今后類(lèi)似工程有所裨益。

1 表面色差的主要特征

近期我單位兩個(gè)箱梁預(yù)制場(chǎng)(即1#梁場(chǎng)和2#梁場(chǎng))在箱梁預(yù)制施工過(guò)程中，混凝土表面都產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的色差缺陷，但表現(xiàn)特征卻明顯不同。

1#梁場(chǎng)混凝土表面色差主要特征:箱梁不同部位顏色差異明顯，顏色深淺“分層”分布顯著，頂板下表面及腹板外側(cè)表面有較多白色斑點(diǎn)不規(guī)則分布。

2#梁場(chǎng)混凝土表面色差主要特征:箱梁表面出現(xiàn)多處大面積不規(guī)則塊狀“藍(lán)色斑斕”，見(jiàn)圖1。

2 表面色差成因分析及防治措施

2.1 1#梁場(chǎng)混凝土表面色差成因分析及防治措施

首先了解混凝土表面顏色形成機(jī)理:混凝土各組分經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁杷猁}水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣飽和溶液，確切地說(shuō)是堿和氫氧化鈣過(guò)飽和溶液，氫氧化鈣從過(guò)飽和溶液中結(jié)晶析出。隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行混凝土內(nèi)的自由水逐漸減少，在混凝土內(nèi)形成許多毛細(xì)孔，毛細(xì)孔內(nèi)的氫氧化鈣晶體經(jīng)過(guò)光的折射，在混凝土表面顯現(xiàn)白色或灰白顏色，析出的晶體越多，則顏色越白越淺。從水泥水化反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，氫氧化鈣晶體生成量取決于水泥和用水量，水泥和用水量越多，則生成氫氧化鈣晶體越多。

2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22(3CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

通過(guò)對(duì)1#梁場(chǎng)預(yù)制箱梁混凝土施工過(guò)程的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該混凝土在澆筑成型約0.5 h后即出現(xiàn)大量的泌水，結(jié)合在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的混凝土各組分的材料試驗(yàn)、混凝土施工配合比的驗(yàn)證試驗(yàn)，以及外加劑和水泥的相容性試驗(yàn)結(jié)果，研究分析了混凝土表面色差主要成因如下:

1)水泥和外加劑相容性差，混凝土分層澆筑振搗結(jié)束約0.5 h后即產(chǎn)生嚴(yán)重“滯后泌水”。泌水上涌的同時(shí)帶走了大量的水泥漿，致使混凝土的上部水泥漿量明顯多于下部。依據(jù)混凝土表面顏色形成機(jī)理可知，水泥漿量越多則生成氫氧化鈣晶體越多，造成上部混凝土顏色比下部淺，使混凝土表面顏色產(chǎn)生顯著深淺“分層”。

2)頂板下表面及腹板外側(cè)表面白色斑點(diǎn)的形成是由于混凝土振搗施工過(guò)程中振搗棒(工頻50 Hz)觸及鋼模板，迫使觸點(diǎn)部位小范圍鋼模板產(chǎn)生低頻振動(dòng)。鋼模板的低頻振動(dòng)致使粒徑較大、自振頻率較低的骨料產(chǎn)生較大的振幅遠(yuǎn)離鋼模板［2］，觸點(diǎn)附近混凝土組成材料發(fā)生分離，骨料減少水泥漿量增多，導(dǎo)致觸點(diǎn)部位混凝土表面產(chǎn)生白色斑點(diǎn)，同樣符合混凝土表面顏色形成機(jī)理。

針對(duì)上述成因分析結(jié)果，在后續(xù)施工中采取了下述有效防治措施:

1)更換外加劑，采用與水泥相容性良好的外加劑，杜絕混凝土發(fā)生泌水。

圖1 2#梁場(chǎng)箱梁混凝土表面的典型“藍(lán)色斑斕”

2)加強(qiáng)攪拌站過(guò)程監(jiān)管，確保計(jì)量精確、下料準(zhǔn)確;嚴(yán)控混凝土攪拌時(shí)間，確?；炷涟韬暇鶆?。

3)對(duì)混凝土振搗工進(jìn)行培訓(xùn)，提高操作能力，加強(qiáng)責(zé)任心，振搗施工時(shí)避免振搗棒觸及鋼模板。

2.2 2#梁場(chǎng)混凝土表面色差成因分析及防治措施

通過(guò)對(duì)梁場(chǎng)所有已拆模預(yù)制箱梁的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)2#梁場(chǎng)混凝土表面“藍(lán)色斑斕”特點(diǎn)有:①剛拆模時(shí)顏色較深，隨時(shí)間的推移逐漸變淺;②拆模時(shí)間越早，顏色變淺速度越快;③通氣孔周邊、頂板混凝土上表面、底板混凝土頂面等與外界空氣接觸部位的混凝土表面沒(méi)有“藍(lán)色斑斕”分布。

上述特點(diǎn)非常符合礦粉的特性，因此判定混凝土表面的“藍(lán)色斑斕”是由于所用磨細(xì)礦粉硫化物含量較高造成的。礦粉水化硬化過(guò)程中有微量FeS和MnS生成，該含水化合物呈藍(lán)色，致使混凝土表面呈現(xiàn)藍(lán)色。隨著混凝土暴露在空氣中一段時(shí)間后，上述微量化合物會(huì)進(jìn)一步氧化變成 FeSO4和 MnSO4，“藍(lán)色斑斕”顏色也逐漸變淺。

針對(duì)上述成因分析結(jié)果，在后續(xù)施工中采取了下述有效防治措施:

1)加強(qiáng)所用礦粉的化學(xué)分析檢驗(yàn)，盡量采用硫化物含量低的合格礦粉。

2)縮短混凝土的帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間，達(dá)到拆模強(qiáng)度后爭(zhēng)取早拆模。

3)改變?cè)炔捎玫膰娡筐B(yǎng)護(hù)劑封閉混凝土表面養(yǎng)護(hù)方式，采用傳統(tǒng)的覆蓋灑水自然養(yǎng)護(hù)方式，使混凝土表面與空氣充分接觸以加速硫化物的氧化反應(yīng)。

4)加強(qiáng)攪拌站的過(guò)程監(jiān)管，確保計(jì)量精確、下料準(zhǔn)確;嚴(yán)控混凝土攪拌時(shí)間，確?；炷涟韬暇鶆?。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著混凝土應(yīng)用技術(shù)的不斷創(chuàng)新，混凝土組成材料日益復(fù)雜?；炷帘砻嫔畹牡挠绊懸蛩馗渝e(cuò)綜復(fù)雜，處理起來(lái)比較棘手，但只要能夠結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，認(rèn)真分析查找成因，對(duì)癥下藥采取有效的防治措施，處理混凝土表面色差的難題同樣可以迎刃而解。

［1］馮乃謙.實(shí)用混凝土大全［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.

［2］于恒，王宗義，劉幼軍.混凝土中頻振搗及其設(shè)備的研制［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2007(1):70-72.

［3］劉中強(qiáng)，劉貴清.高性能混凝土的試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2003(7):58-60.

［4］劉小利.水泥混凝土路面的平整度控制［J］.鐵道建筑，2005(6):103-104.

［5］王品華，李鵬.混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制［J］.鐵道建筑，2006(9):94-95.