清水混凝土施工過程中的表面污痕的防控技術(shù)

李 彬, 王澤云, 宋明健

(1. 西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院, 四川成都 610009; 2. 十九冶成都建設(shè)有限公司, 四川成都 610009)

清水混凝土施工過程中的表面污痕的防控技術(shù)

李 彬1, 王澤云1, 宋明健2

(1. 西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院, 四川成都 610009; 2. 十九冶成都建設(shè)有限公司, 四川成都 610009)

清水混凝土屬于一次澆筑成型，不做任何外裝飾，顯得十分莊重、天然，同時清水混凝土省去了抹灰等表面處理步驟，因此具有較好的經(jīng)濟及社會效應(yīng)，符合當(dāng)今綠色建筑的發(fā)展潮流，但當(dāng)前清水混凝土的應(yīng)用中仍存在很多技術(shù)問題。通過對成都二環(huán)路改造工程中發(fā)生的清水混凝土表面污痕現(xiàn)象分析，從表面污痕形成的原因入手，提出了從模板措施、堵截措施和原材料措施等因素為主的表面污痕防控方法，以期對清水混凝土表面污痕防控技術(shù)的發(fā)展具有一定的參考意義。

清水混凝土; 污痕; 模板; 堵截; 原材料

1 清水混凝土表面污痕現(xiàn)象及防控的必要性

成都二環(huán)路改造工程，為加快城市經(jīng)濟建設(shè)、緩解市區(qū)交通壓力的成都市中心城區(qū)緩堵保暢“兩快兩射兩環(huán)項目”重要措施之一，也是2012年度成都市一號工程之一。該改造工程于2012年4月26日全面啟動，于2013年6月正式通車。全段包含承臺145個、墩柱168根、預(yù)應(yīng)力蓋梁168根，預(yù)制箱梁1 217根。墩柱、箱梁混凝土均為C40，蓋梁混凝土為C50，合同要求所有的墩柱、蓋梁、箱梁均做成清水混凝土。

該工程工期緊，施工質(zhì)量要求高，全線墩柱蓋梁多，高度較大，最大高度20 m以上，且墩柱之間設(shè)置有1～2道中細(xì)梁，需要分多層澆筑施工。在前期施工過程中，澆筑出的墩柱清水混凝土整體外觀不錯，但混凝土表面污損仍較為嚴(yán)重，如圖1所示。

清水混凝土的施工要求一次澆筑成型，不可能有剔鑿修補的空間，因此每一道工序都至關(guān)重要。表面污痕的形成不僅使施工后期處理的難度加大，而且浪費了大量的人力和物力。因此，清水混凝土施工過程中的表面污痕防控技術(shù)對于清水混凝土施工實踐的意義非常重大。

2 清水混凝土表面污損的原因

2.1 原材料因素的變形分析

圖1 清水混凝土及其表面污損

混凝土初期硬化期間水泥放出大量的水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面形成拉應(yīng)力，后期降溫過程中，由于受到其他混凝土構(gòu)件的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時，氣溫(或者混凝土表面溫度)也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，便會出現(xiàn)裂縫。絕大多數(shù)混凝土內(nèi)部濕度變化很小，同時變化也很慢，但表面濕度變化較大而劇烈。這主要是因為養(yǎng)護不到位、時干時濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，使表面混凝土受到拉力，導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。眾所周知，混凝土是一種脆性的不均勻性的材料，抗拉強度只有抗壓強度的1/10左右。加之，原材料的不均勻性、集料級配的不合理性、水灰比的不穩(wěn)定性。運輸和澆筑過程的離析現(xiàn)象，振搗過程中出現(xiàn)漏振或者過振的現(xiàn)象，形成一個一個層面，在同一個混凝土構(gòu)件中，其抗拉強度也不均勻，存在很多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要由鋼筋承擔(dān)，混凝土只承受壓應(yīng)力。如果在其邊緣部位出現(xiàn)拉應(yīng)力，那么只能依靠混凝土自身來承擔(dān)。如果產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度。便形成了裂縫，而上層澆筑的混凝土的漿液則順著裂縫朝下層已澆筑的混凝土流入，形成污痕。

2.2 模板因素變形分析

清水混凝土采用直接澆筑成型，省去了抹灰等步驟，所以其對于模板的性能以及設(shè)計相對于傳統(tǒng)大體積混凝土的更加復(fù)雜和嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)問題則容易導(dǎo)致清水混凝土表面的質(zhì)量問題。

由于二環(huán)路改造工程中的橋墩體積巨大且采用分層澆筑法，所以需要的鋼模板自重很大，在上層混凝土澆筑時鋼模板安裝引起的沖擊荷載有可能會導(dǎo)致下層的模板和混凝土之間產(chǎn)生如圖2所示的空隙，上層澆筑的混凝土順著空隙流入下層，形成污痕。

圖2 上層模板安裝時可能導(dǎo)致的下層混凝土與模板之間產(chǎn)生的空隙

3 污痕防控技術(shù)

根據(jù)已獲知的模板、混凝土隨溫度的變形規(guī)律以及周圍環(huán)境情況的影響，從以下三個方面對污痕的防控技術(shù)進行了研究。

3.1 模板措施

清水混凝土對模板的要求高，且不同類型的清水混凝土對模板的要求不同，實際施工中模板措施主要有以下幾個方面：

(1)采用強度高、韌性好、加工性能好的模板面板；

(2)采用表面平整光潔、強度高、耐磨性好、耐候性好、物理化學(xué)性能均勻穩(wěn)定的模板；

(3)采用背楞規(guī)格、厚薄均勻一致、順直，并和面板緊貼、連接牢固、有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性的模板；

(4)使用對清水混凝土表面質(zhì)量和顏色不產(chǎn)生任何影響的隔離劑產(chǎn)品；

(5)根據(jù)施工圖紙設(shè)計模板，模板排版和設(shè)計蟬縫對應(yīng)；

(6)模板分塊力求定型化、標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化，全鋼大模板按《全鋼大模板應(yīng)用技規(guī)程》的要求設(shè)置和配置，并考慮塔吊起重能力和作業(yè)半徑影響。

模板連接件方面采用操作簡單、穩(wěn)固性能好的模板拼接件，保證澆筑時混凝土漿液不因模板拼接問題面漏漿。

3.2 施工管理措施

為預(yù)防清水混凝土表面污痕，應(yīng)加強混凝土施工管理:

(1) 在施工之前做好技術(shù)交底， 明確施工過程中應(yīng)注意的要點，加強施工現(xiàn)場管理，嚴(yán)格按照施工工藝進行操作， 避免由于盲目施工以及管理不善造成的施工缺陷。

(2) 加強后期養(yǎng)護， 降低混凝土內(nèi)部溫度峰值；同時合理控制養(yǎng)護時間， 保證養(yǎng)護效果良好。

3.3 原材料措施

通過對表面污痕形成的原因及規(guī)律的研究表明，已澆筑固化混凝土與模板之間形成的縫隙主要由已澆筑固化混凝土的收縮引起，可以采取以下原材料措施來適當(dāng)減少固化混凝土的收縮。

(1)選用水化熱較小的水泥，摻加適當(dāng)?shù)牡V物摻合料?；炷恋氖湛s主要由膠凝體系本身的體積收縮引起，選用水化熱小的水泥和摻加適當(dāng)?shù)V物摻合料不僅從源頭上減少了水化放熱量，而且延緩了水化放熱峰到來的時間，從而減少了混凝土的收縮。

(2)盡可能降低水灰比?；炷潦湛s的另一個主要方面來自于混凝土體系失水產(chǎn)生的體積收縮，因此適當(dāng)降低水灰比能夠在一定程度上減少混凝土的收縮。

(3)摻加混凝土添加劑。在混凝土攪拌過程中，摻加適當(dāng)?shù)奶砑觿?，如UEA類膨脹劑，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一種擠壓力，能夠補償混凝土收縮和堵塞毛細(xì)孔，當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化時，兩種應(yīng)力相互抵消，從而能夠減少混凝土的收縮。

(4)混凝土的溫度變形控制。和大多數(shù)材料一樣，當(dāng)溫度變化時混凝土也有熱脹冷縮的性質(zhì)。若混凝土構(gòu)件體積較大時，混凝土表面散熱條件好，水化熱使內(nèi)部溫度比表面高，形成內(nèi)約束，結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，外部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫?；炷翝仓?shù)日后，水化熱已基本釋放，混凝土由于高溫逐漸降低的結(jié)果引起混凝土收縮和多余水分蒸發(fā)引起的體積收縮，由于受到約束，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，則從約束面開始形成收縮裂縫。為了避免這種裂縫的產(chǎn)生，可以采取以下幾種措施：①加冰水降低攪拌水的溫度，或者高溫天氣對骨料進行噴涼水降溫處理。②覆膜保水養(yǎng)護，減少混凝土表面水化熱的散失。③加適量纖維，增強混凝土的抗收縮性能。

原材料措施從源頭上控制混凝土結(jié)構(gòu)物體積尺寸變化，不會帶來由于模板與原澆筑混凝土尺寸差異造成的混凝土漿液漏漿問題，從而有助于控制混凝土結(jié)構(gòu)物表面污痕的產(chǎn)生。

4 總結(jié)

清水混凝土符合我國綠色建筑的發(fā)展潮流。大力發(fā)展清水混凝土，不僅實現(xiàn)了綠色環(huán)保和經(jīng)濟效益的提升，而且避免了很多繁瑣的工序和質(zhì)量通病的困擾[3]。但是由于清水混凝土后期處理的難度很大，故清水混凝土表面污痕對于其外觀質(zhì)量的影響十分巨大,因此提升清水混凝土施工過程中表面污痕防控能力是一個企業(yè)施工能力的體現(xiàn)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，建筑建造理念的改變，清水混凝土的應(yīng)用將越來越多，掌握了優(yōu)質(zhì)清水混凝土的施工工藝及其質(zhì)量通病防控技術(shù)，對于企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益的提升將是巨大的。

[1] 蔣世冬. 煤化工清水混凝土施工[J]. 城市建設(shè)理論研究, 2012(31) :62-64 .

[2] 劉勇. 淺談混凝土表面干縮裂縫成因及防治辦法[J]. 科學(xué)與財富,2012(7):20-23

[3] 張秩. 清水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向, 2005,3(1) :62-64.

李彬(1988～)，男，研究生,主要從事結(jié)構(gòu)的評價與加固方面的研究。

TU755.9

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[定稿日期]2015-04-21