墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防止措施

侯建立

南陽(yáng)市公路工程處，河南 南陽(yáng) 473000

1 概述

普通混凝土是由水泥、粗細(xì)骨料、水等經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，通過(guò)水化反應(yīng)凝結(jié)、硬化后形成的多相的、非勻質(zhì)性的膠凝狀復(fù)合材料。由于組成材料“種類”多，成型體又不均勻，混凝土表面質(zhì)量的好壞往往是多種因素綜合作用的結(jié)果。在橋梁混凝土的施工中，混凝土表面易產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象，即砂粒集中的現(xiàn)象。而這種現(xiàn)象在混凝土墩身的表面更易產(chǎn)生，這不但影響混凝土的內(nèi)部質(zhì)量，還影響其表面美觀，且一旦形成大面積泛砂，便很難再將混凝土表面修復(fù)完整，導(dǎo)致整個(gè)工程質(zhì)量下降。

在高速公路橋梁墩身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，原材料采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，粗集料為碎石、最大粒徑為31.5mm(采用二級(jí)級(jí)配：5～16粒級(jí)比重為65%，16～31.5粒級(jí)比重為35%)，細(xì)集料為中砂，外加劑為高效減水劑和防腐劑，理論配合比為c：s：G：w：粉煤灰：外加劑=1：2.21：3.49：O.52：0.18：O.03，水泥用量為323kg/m3，水灰比為13：25，砂率為39%，坍落度為140mm～160mm，采用捅入式振搗器振搗。在第一根立柱模板拆除后，表面出現(xiàn)了大面積泛砂，發(fā)現(xiàn)這一隋況后。我們立即查找原因，并積極商定對(duì)策。經(jīng)過(guò)采取改進(jìn)措施后，在以后的施工中避免了混凝土表面泛砂的產(chǎn)生。

2 產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象的原因排查

混凝土表面產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象的最根本原因是在混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土拌和物的和易性不良，產(chǎn)生了離析和泌水。離析使水泥從混合料中流出，混合料各組分離，失去連續(xù)性；泌水使固體顆粒下沉，水上升，在混凝土表面產(chǎn)生浮漿，在和模板的交界面上，泌水把水泥漿帶走而僅留下砂子，從而形成“泛砂”。造成混凝士離析和泌水有很多原因，本文從以下幾個(gè)方面排查產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因。

2.1 水泥方面

水泥對(duì)混凝土表面質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在水泥的細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及用量3個(gè)方面。細(xì)度偏小的水泥有利于提高成型混凝土的表面質(zhì)量，但細(xì)度提高會(huì)加快水化反應(yīng)速度，使水化熱在較短時(shí)間內(nèi)集中大量地釋放，將縮短凝結(jié)時(shí)間，易產(chǎn)生龜縮裂紋。在用水量和骨料用量一定的條件下，需水量小的水泥，其混凝土拌和物的流動(dòng)性好；需水量大的水泥，其混凝土拌和物干稠。

2.2 集料方面

集料的級(jí)配對(duì)混凝土拌和物的工作性有很大的影響。級(jí)配好的集料空隙少，在相同水泥漿量的情況下，可以獲得比級(jí)配差的集料更好的工作性。而且在集料級(jí)配中，粒徑為0.3mm～1.0mm之間的所謂中等顆粒的含量，對(duì)混凝土工作性的影響更為顯著。另外，針片狀的集料，比表面積大，要想獲得同樣的流動(dòng)性，需增加用水量，而用水量的增大會(huì)使混凝土產(chǎn)生離析和泌水。以上原材料報(bào)告體現(xiàn)符合c3o7g凝土配制要求，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)料場(chǎng)察看未見(jiàn)異常情況，因此，排除原材料對(duì)混凝土“泛砂”產(chǎn)生影響的可能。

2.3 水灰比方面

隨著加水量的增加，混凝土拌和物的離析、泌水性越來(lái)越大，所以在滿足施工工藝的條件下，應(yīng)盡可能地降低單位用水量。在實(shí)際施工中，塑性混凝土的水灰比一般都控制在0.4～0.7之間，多余的水分在凝結(jié)過(guò)程中同水化熱一起通過(guò)毛細(xì)孔而散失掉，并由此留下了氣泡或孔隙。如果水灰比偏大，就可能形成大氣泡或孔隙，既會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，還會(huì)影響其外觀質(zhì)量。因此，任何塑性混凝土，對(duì)理論配合比的選擇都非常關(guān)鍵，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇好水灰比、用水量與砂率3個(gè)參數(shù)，才能使混凝土拌和物達(dá)到優(yōu)良的粘聚性、流動(dòng)性與保水性。此墩身所使用的水灰比為0.52，所以也可以排除其因素。

2.4 砂率方面

在普通混凝土的配合比中，最佳砂率能使混凝土在水灰比不變的條件下，獲得最大的流動(dòng)性。砂率過(guò)大，骨料總表面積和空隙率都會(huì)增大，混凝土拌和物顯得干稠，流動(dòng)性較大；如砂率過(guò)小，則砂漿量不足，會(huì)降低拌和物的流動(dòng)性，粘聚性和保水性也不良所以在配制混凝土?xí)r要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇一個(gè)最佳砂率，在泵送混凝土中。為使混凝土具有可泵性，需比普通混凝土增加砂率2%～5%。此墩身混凝土配合比砂率為39%，符合要求，所以，此因素也被排除。

2.5 坍落度方面

在混凝土拌和物中，混凝土坍落度越大，自由水的含量越多，混凝土拌和物的粘聚性和保水性越差，越易產(chǎn)生離析和泌水。該橋橋墩高都在為4m～6m左右，輸送泵的泵送高度較小，而混凝土配合比的設(shè)計(jì)坍落度為140mm～160mm，可適當(dāng)降低。

2.6 施工工藝方面

1）混凝土拌和物的傾落高度，一般不超過(guò)2m，否則混凝土拌和物就易出現(xiàn)離析。所以要防止混凝土離析，應(yīng)降低混凝土拌和物的自由傾落高度。

2）振搗厚度的增加。不僅使混凝土不易振實(shí)，而且會(huì)由于振動(dòng)時(shí)間增加而引起混凝土離析、泌水，故應(yīng)減小振搗厚度。

3）振搗器距模板越近，模板附近的水上浮越嚴(yán)重，越易將模板表面的水泥漿帶走而留下砂子，所以控制振搗距模板的間距，也有利于改善混凝土表面產(chǎn)生泛砂的現(xiàn)象。經(jīng)詢問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)的施工人員，現(xiàn)場(chǎng)澆注時(shí)，人工的技術(shù)水平很好，從事此項(xiàng)工作很有經(jīng)驗(yàn)，且現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)異常的情況，所以，施工工藝這一因素被排除。

3 防止措施

首先，調(diào)整粒級(jí)比重。若采用二級(jí)級(jí)配：5～16粒級(jí)比重為65%，16～31.5粒級(jí)比重為35%，雖然混合后篩分符合5～31.5連續(xù)粒級(jí)指標(biāo)要求，但是此種混合配比，空隙率很大，漿體上浮，造成拌制的混凝土粘聚性和保水眭不良，因此根據(jù)試驗(yàn)重新調(diào)整配比為5～16粒級(jí)比重為45%，16～31.5粒級(jí)比重為55%。其次，調(diào)整混凝土配合比，降低混凝土坍落度。輸送泵車允許最低的坍落度為8cm 10cm，由于輸送高度不大，因此，將混凝土坍落度由14cm～16cm降低9cm～10cm，減少用水量，降低水灰比。經(jīng)試拌，調(diào)整混凝土配合比為c：s：G：w：粉煤灰：外加劑=1：2.22：3.46：0.54：0.20：0.03，水泥用量為313kg/m3，其和易性明顯好轉(zhuǎn)。此外，還應(yīng)采取在輸送泵出料口加接筒至混凝土澆筑表面，將振搗時(shí)間由50s減至25s～30s，振搗器與模板距離不小于20cm等措施，以避免下落混凝土的離析。

4 結(jié)論

要避免混凝土表面出現(xiàn)泛砂現(xiàn)象，首先混凝土本身要具有較好的保水性，防止嚴(yán)重的泌水導(dǎo)致混凝土表層水灰比過(guò)大。從配合比及組成材料的選擇出發(fā)，要注意控制水灰比不宜過(guò)大、外加劑不要過(guò)甚，以及凝結(jié)時(shí)間要適宜。砂、石集料要符合國(guó)家質(zhì)量要求，尤其要注意砂中O.315mm以下的顆粒含量。水泥的凝結(jié)時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，表面積不宜過(guò)??；其次，施工過(guò)程要防止振搗過(guò)度造成混凝土嚴(yán)重的離析與泌水；再次，施工后要注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水沖刷造成混凝土表面水灰比過(guò)大，又要防止混凝土中的水分在表層建立起強(qiáng)度之前散失，尤其是摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強(qiáng)度較低，表層沒(méi)有足夠多的水化產(chǎn)物來(lái)封堵表層大的毛細(xì)孔，若不注意早期充分的濕養(yǎng)護(hù)，混凝土表層水分散失較快較多，表層水泥得不到充分的水化，亦會(huì)導(dǎo)致表層混凝土強(qiáng)度偏低，結(jié)構(gòu)松散。

[1]劉大鑫,張?zhí)鞆V,張亞平,等.山東交通科技,2005-08-18.

[2]趙洪娟.交通標(biāo)準(zhǔn)化,2006-05-30.