論機(jī)制砂混凝土外觀質(zhì)量的控制措施

宋超 黃明 王納

1 概述

從20世紀(jì)60年代起，因為一些建設(shè)工程的環(huán)境條件所限，我國水電、建筑部門就開始用當(dāng)?shù)厥倪M(jìn)行機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝、技術(shù)性能和應(yīng)用于混凝土和砂漿的研究，并開始在工程上使用。幾十年大量的工程實踐，證明了使用機(jī)制砂在經(jīng)濟(jì)上是合理的，技術(shù)上是成熟的。但與天然河砂相比，機(jī)制砂的顆粒級配稍差，對混凝土的工作性能以及外觀質(zhì)量有一定影響。因此，需要采取有效措施從多個角度來解決這些問題，提高機(jī)制砂混凝土的外觀質(zhì)量。

2 機(jī)制砂混凝土的外觀特點

機(jī)制砂與天然砂最大的差異主要為:天然砂具有較渾圓的顆粒和光滑的表面，天然中砂細(xì)度模數(shù)多為2.6～3.0，級配較好，對混凝土的工作性十分有利;而機(jī)制砂則具有尖銳的顆粒和較多的棱角，粗糙的表面，細(xì)度模數(shù)多為3.0以上，大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒偏多，導(dǎo)致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質(zhì)量缺陷，主要表現(xiàn)為外表面光潔度較差，有離析泌水現(xiàn)象等。

3 機(jī)制砂混凝土外觀質(zhì)量控制措施

3.1 模板制作及安裝

結(jié)構(gòu)混凝土施工，能否達(dá)到工程整體美觀的要求，首先取決于模板，模板的制作安裝質(zhì)量是關(guān)鍵，混凝土的平整度、光潔度、色差度都與模板直接相關(guān)，如模板不平順，板縫不嚴(yán)密，發(fā)生滲水、漏漿，甚至支架松動，模板跑模、變形等都將引起混凝土質(zhì)量不良或外觀粗糙現(xiàn)象。因此，對模板從設(shè)計到安裝，必須嚴(yán)密策劃、細(xì)化實施，在質(zhì)量上必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，決不能僅滿足于一般模板質(zhì)量條件，必須牢固樹立高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的精品意識，制訂內(nèi)容明確、施工自控的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 機(jī)制砂混凝土原材料

1)水泥:應(yīng)符合GB 175-2007通用硅酸鹽水泥的要求。強(qiáng)度等級為不大于C30混凝土宜選32.5級，強(qiáng)度等級為C35～C45混凝土宜選42.5級。

2)機(jī)制砂:機(jī)制砂進(jìn)場時，應(yīng)檢驗顆粒級配、細(xì)度模數(shù)、泥塊含量、石粉含量(含亞甲藍(lán)試驗)、松散堆積密度、壓碎指標(biāo)。并應(yīng)采取措施保證機(jī)制砂的質(zhì)量穩(wěn)定，并加強(qiáng)機(jī)制砂的顆粒級配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量(含亞甲藍(lán)試驗)的經(jīng)常性檢測。

3)碎石:應(yīng)選用強(qiáng)度高、使用兩種或兩種以上單粒級摻配、同顏色、含泥量小和不帶雜物的碎石。

4)外加劑:應(yīng)符合GB 8076-1997混凝土外加劑、JG/T 223-2007聚羧酸系高性能減水劑的要求。機(jī)制砂混凝土宜采用減水率不小于18%的高減水劑，并具有保證混凝土1 h坍落度經(jīng)時損失不大于30mm的能力。高效減水劑與水泥之間應(yīng)有良好的相容性，采用混凝土拌和物性能和力學(xué)性能對比試驗加以確定，相容性試驗結(jié)果應(yīng)滿足工程施工的要求。

5)水:混凝土拌和用水應(yīng)符合JGJ 63-2006混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.3 機(jī)制砂混凝土的配合比

1)機(jī)制砂混凝土單位用水量，仍根據(jù)天然砂混凝土坍落度要求進(jìn)行初選。在不摻減水劑的情況下，達(dá)到相同坍落度，機(jī)制砂混凝土比相應(yīng)天然砂混凝土的單位用水量宜適當(dāng)增加，并且石粉含量越高，用水量越大。為避免提高機(jī)制砂混凝土用水量而增大水泥用量，機(jī)制砂混凝土的配制宜摻用減水劑;若摻有減水劑，則石粉對機(jī)制砂混凝土工作性的影響，最佳石粉含量范圍一般為7%～10%。

2)機(jī)制砂混凝土單位水泥用量，與天然砂混凝土相比，機(jī)制砂混凝土的配制無需增加水泥用量。特別是配制水灰比較大的中、低強(qiáng)度塑性混凝土或大坍落度混凝土?xí)r，機(jī)制砂的高石粉含量對改善混凝土的工作性和節(jié)約水泥用量非常重要，同時可利用機(jī)制砂中的石粉解決高強(qiáng)度等級水泥配制低強(qiáng)度等級或大坍落度混凝土?xí)r，混凝土強(qiáng)度富余過大與和易性較差之間的矛盾。

3)與相同情況天然砂配制的混凝土相比，機(jī)制砂普通混凝土的砂率宜較天然砂混凝土高2%～4%。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)越小，級配越好，石粉含量越大，合理砂率越小。在保證混凝土拌和物粘聚性良好的前提下，應(yīng)盡可能選取較小的砂率，以保證混凝土的彈性模量和收縮。

4)機(jī)制砂表觀密度一般較天然砂大，導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土密度高，因此在采用假定容重法進(jìn)行配合比設(shè)計計算時，機(jī)制砂混凝土的假定密度應(yīng)控制比相應(yīng)的天然砂混凝土高約20 kg/m3～40 kg/m3。

5)機(jī)制砂配制混凝土的減水劑摻量應(yīng)按機(jī)制砂中石粉含量的高低增減。石粉宜作為改善普通中低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土強(qiáng)度等級越低，流動性越大，機(jī)制砂石粉含量宜控制越高。

6)機(jī)制砂配制混凝土的和易性對用水量的改變與砂率的變化比較敏感。一旦機(jī)制砂級配不良、砂率選擇不當(dāng)、用水量偏高、減水劑摻量過高，易造成機(jī)制砂混凝土在出機(jī)、卸料過程中離析，振后易泌水。在材料和澆筑方法允許的條件下，應(yīng)采用盡可能低的坍落度和水灰比，以減少泌水的可能性。

7)如有可能，應(yīng)在混凝土中適當(dāng)加入粉煤灰，這樣更加能夠保證混凝土的外觀質(zhì)量。

3.4 機(jī)制砂混凝土生產(chǎn)及運輸

1)采用電子計量系統(tǒng)計量原材料，嚴(yán)格按設(shè)計配合比要求進(jìn)行稱量，其允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定(按質(zhì)量計):膠凝材料±1%;化學(xué)外加劑±1%;粗、細(xì)集料±2%;拌和用水±1%。

2)機(jī)制砂混凝土宜采用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，不得使用自落式攪拌機(jī)。由于機(jī)制砂不像天然河砂那樣光圓，拌和時間應(yīng)比天然砂混凝土延長，增強(qiáng)機(jī)制砂混凝土的和易性，可控制在2min～3min。

3)加強(qiáng)機(jī)制砂級配的抽檢頻率，進(jìn)一步保證機(jī)制砂的質(zhì)量。混凝土施工前，應(yīng)采用現(xiàn)場原材料對配合比進(jìn)行復(fù)盤，以驗證現(xiàn)場原材料的質(zhì)量穩(wěn)定性?；炷涟韬颓埃瑧?yīng)嚴(yán)格測定粗、細(xì)集料的含水率，準(zhǔn)確測定因天氣變化引起的粗、細(xì)集料含水率的變化，以便及時調(diào)整施工配合比。

4)拌和第一盤混凝土?xí)r，可增加10%水泥和砂用量，或減少粗集料用量1/3，并保持水膠比不變，以便攪拌機(jī)掛漿。在下盤材料裝料前，攪拌機(jī)內(nèi)的拌和料應(yīng)全部卸清。攪拌設(shè)備停用超過30min時，應(yīng)將攪拌筒徹底清洗后才能重新拌和混凝土。

5)化學(xué)外加劑宜采用液體外加劑，應(yīng)從混凝土用水量中扣除溶液中的水量。

6)機(jī)制砂混凝土拌和過程中，應(yīng)密切觀察出機(jī)混凝土的拌和質(zhì)量，加大坍落度、擴(kuò)展度的檢測頻率。

7)由于機(jī)制砂的飽水性比較差，受外界影響，機(jī)制砂的含水量就會不均勻，這對混凝土的和易性、坍落度和質(zhì)量等影響都比較大，宜采用混凝土罐車運輸。保證混凝土在運輸過程中保持均勻性，運到澆筑地點時不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

8)混凝土罐車到達(dá)澆筑現(xiàn)場時，應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)20 s～30 s。當(dāng)運至現(xiàn)場的混凝土發(fā)生離析時，應(yīng)在澆筑前對混凝土進(jìn)行二次拌和。當(dāng)確有必要調(diào)整混凝土的坍落度時，嚴(yán)禁向運輸車內(nèi)添加計量外用水。

9)為避免日曬、雨淋和寒冷氣候?qū)炷临|(zhì)量的影響，防止局部混凝土溫度升高或受凍時應(yīng)將運輸混凝土的容器加上遮蓋物或保溫隔熱材料。

3.5 機(jī)制砂混凝土澆筑

1)在澆筑混凝土前，應(yīng)先計算混凝土總量和每層混凝土用量，并控制每次下料的混凝土數(shù)量?；炷翝仓r的自由傾落高度不得大于2m;當(dāng)大于2m時，應(yīng)采用串筒、溜槽、導(dǎo)管等設(shè)施輔助下落，串筒出料口距混凝土澆筑面的高度不宜超過1m，以保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象?；炷敛剂弦鶆?，分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行澆筑，其分層厚度不宜大于30cm。嚴(yán)格控制振搗時間和振搗棒插入下一層混凝土的深度，保證深度在5cm～10cm，振搗時間應(yīng)以混凝土翻漿不再下沉和表面無氣泡泛起為止，一般振搗持續(xù)時間宜為20 s～30 s。機(jī)制砂混凝土比同坍落度的天然砂混凝土易于液化離析，尤要避免過振。當(dāng)振搗完畢，需變換振搗棒在混凝土拌和物中的水平位置時，應(yīng)邊振搗邊豎向緩慢提出振搗棒，以免產(chǎn)生空洞;然后再將振搗棒移至新的位置，不得將振搗棒放在拌和物內(nèi)平拖，也不得用振搗棒驅(qū)趕下料口處堆積的混凝土拌和物，以免引起混凝土離析。在振搗過程中嚴(yán)禁振搗器碰到鋼模板。在混凝土的入倉和振搗過程中混凝土漿不可避免地要濺到模板上，并且有可能形成初凝。為此，要求操作人員隨著澆筑高度的上升，位置的變化，不斷用干凈的粗毛巾抹去濺點，保持模板表面的清潔。

2)混凝土澆筑過程中，應(yīng)控制混凝土的均勻性和密實性，不應(yīng)出現(xiàn)露筋、空洞、冷縫、夾渣、松散等現(xiàn)象，特別是構(gòu)件棱角處。使接縫嚴(yán)密，防止在混凝土振搗過程中出現(xiàn)漏漿。對混凝土表面操作應(yīng)仔細(xì)周到，以使混凝土表面光滑、無水囊、氣囊或蜂窩。

3)混凝土振搗完成初步刮平后，應(yīng)及時對混凝土暴露面進(jìn)行緊密覆蓋(可采用篷布、塑料布等進(jìn)行覆蓋)，防止表面水分蒸發(fā)。待暴露面混凝土初凝前，應(yīng)掀起覆蓋物，用抹子搓壓表面至少兩遍，進(jìn)行終飾，使之平整后再次覆蓋。此時應(yīng)注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面。

4)高溫天氣下澆筑混凝土，混凝土入模的溫度不應(yīng)高于30℃。應(yīng)避免模板和新澆混凝土受陽光直射，控制混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不超過40℃。宜盡可能安排在傍晚或夜間澆筑而避開炎熱的白天，也不宜在早上澆筑，以免氣溫升到最高時加劇混凝土內(nèi)部溫升。

3.6 機(jī)制砂混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)

1)拆模的時間控制不好會對混凝土外觀造成影響，拆模過早會導(dǎo)致混凝土面粘模、缺棱掉角，過晚會增加拆模難度。一般混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5mPa才能拆除側(cè)模。

2)機(jī)制砂混凝土的拆模時間還應(yīng)考慮到拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時灑涼水養(yǎng)護(hù)。拆模時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環(huán)境之間的溫差均不應(yīng)大于20℃。大風(fēng)或氣溫急劇變化時不宜拆模。在寒冷季節(jié)，若環(huán)境溫度低于0℃時不宜拆模。在炎熱和大風(fēng)干燥季節(jié)，應(yīng)采取逐段拆模，邊拆邊蓋的拆模工藝。

3)機(jī)制砂混凝土拆模后的養(yǎng)護(hù)對保證混凝土質(zhì)量至關(guān)重要。養(yǎng)護(hù)不及時或不到位都會造成混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，還會造成混凝土表面裂縫、起皮等缺陷。

混凝土帶模養(yǎng)護(hù)期間，可采取包覆、澆水、噴淋灑水等措施進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土去除表面覆蓋物或拆模后，應(yīng)及時對混凝土采用蓄水、澆水或覆蓋灑水等措施進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，覆蓋物可選用粗麻布、棉氈、土工布等。包覆期間，包覆物應(yīng)完好無損，彼此搭接完整。在混凝土發(fā)熱階段最好采用噴霧養(yǎng)護(hù)，避免混凝土表面溫度產(chǎn)生驟然變化。

4)特別是高石粉含量的機(jī)制砂混凝土，比天然砂混凝土在施工早期更易發(fā)生塑性收縮和干燥收縮開裂，尤要注意加強(qiáng)早期的及時養(yǎng)護(hù)并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間2 d～3 d。在任意養(yǎng)護(hù)時間，淋注于混凝土表面的養(yǎng)護(hù)水溫度低于混凝土表面溫度時，兩者間溫差不得大于15℃。當(dāng)氣溫低時，應(yīng)覆蓋保溫，不得灑水養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

隨著建設(shè)節(jié)約型社會和保護(hù)環(huán)境的需要，機(jī)制砂代替天然河砂已是勢在必行，通過本文提出改善機(jī)制砂混凝土外觀的有效措施，對于充分發(fā)揮機(jī)制砂的優(yōu)點，消除其對機(jī)制砂混凝土外觀的不良影響，起到指導(dǎo)性的作用，為機(jī)制砂在高速公路上的廣泛使用打下堅實基礎(chǔ)。

[1]路橋集團(tuán)第一公路工程局.公路工程橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M］.北京:人民交通出版社，2000.

[2]武漢理工大學(xué).機(jī)制砂在混凝土中應(yīng)用技術(shù)指南[M］.北京:人民交通出版社，2008.

[3]趙娟娟.機(jī)制砂在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用研究[J］.山西建筑，2010，36(27):167-168.