地鐵車站高性能混凝土施工外觀質(zhì)量控制技術(shù)的探究

冉勇洲

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道公司 湖北武漢 430074）

地鐵車站高性能混凝土施工外觀質(zhì)量控制技術(shù)的探究

冉勇洲

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道公司 湖北武漢 430074）

針對目前地鐵車站高性能混凝土施工出現(xiàn)裂縫、流砂水紋、蜂窩麻面、錯(cuò)臺(tái)等外觀質(zhì)量通病，提出了預(yù)防和改進(jìn)措施。

地鐵車站；高性能混凝土；外觀質(zhì)量；預(yù)防；改進(jìn)

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技水平的發(fā)展，高性能混凝土以其良好的耐久性、高抗?jié)B能力廣泛被運(yùn)用于地鐵車站結(jié)構(gòu)工程。高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代技術(shù)制作的混凝土，其主要特征表現(xiàn)為大坍落度、高流動(dòng)性、耐久性好、高抗?jié)B能力、可泵性好等特性。當(dāng)前，我國正在進(jìn)行大規(guī)模地鐵工程建設(shè)，高性能混凝土在施工過程中出現(xiàn)了諸如裂縫、流砂水紋、蜂窩麻面、孔洞、錯(cuò)臺(tái)等一系列常見質(zhì)量通病，已對地鐵工程留下各種各樣的質(zhì)量隱患。因此，如何有效控制好高性能混凝土的質(zhì)量，使其在設(shè)計(jì)年限內(nèi)呈現(xiàn)內(nèi)實(shí)外美，維修費(fèi)用少，使用壽命長，成為混凝土今后研究和發(fā)展的主要方向。

1 高性能混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及預(yù)防措施

在地鐵工程中混凝土裂縫無所不在，導(dǎo)致出現(xiàn)車站墻體滲水現(xiàn)象。盡管采取了各種措施，但裂縫仍然時(shí)有出現(xiàn)，究其原因，是對混凝土溫度應(yīng)力的變化重視不夠。在大體積混凝土中，溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義，主要是有兩方面原因：①在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)整體性和耐久性；②在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的影響。

1.1 產(chǎn)生裂縫的成因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，結(jié)構(gòu)不合理性，原材料不合格，如發(fā)生堿骨料反應(yīng)，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥產(chǎn)生大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力；后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力；氣溫的降低也會(huì)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(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，運(yùn)輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝土的邊緣部位，若結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力，但在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起較大的拉應(yīng)力，有時(shí)溫度應(yīng)力會(huì)超過其他處荷載所引起的應(yīng)力。因此，掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

1.2 溫度應(yīng)力的分析

根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個(gè)階段：

（1）早期

自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般30d左右。這個(gè)階段的兩個(gè)特征：①水泥放出大量的水化熱；②混凝土彈性模量的急劇變化，混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

（2）中期

自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。這個(gè)階段混凝土的彈性模量變化不大，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力易與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加。

（3）晚期

在地鐵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力易與前兩種殘余應(yīng)力相迭加。這個(gè)階段應(yīng)力主要有兩種：①自生應(yīng)力，邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，若內(nèi)部溫度是非線性分布，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力；②約束應(yīng)力，由于結(jié)構(gòu)部分或全部邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。

1.3 溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫，溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

（1）采用改善骨料級(jí)配，摻用粉煤灰、礦渣等摻合料，摻合料控制在膠凝材料總量的20～30%，使用高效緩凝減水劑等措施，以減少混凝土中水泥用量，延緩混凝土水化熱產(chǎn)生；

（2）對混凝土各種原材料進(jìn)行冷卻，以降低混凝土的澆筑溫度，混凝土入模溫度應(yīng)小于30℃；

（3）熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

（4）在混凝土中埋設(shè)水管，通入循環(huán)冷水降溫；

（5）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)可采用塑料膜覆蓋保溫，加強(qiáng)混凝土表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度，混凝土內(nèi)外環(huán)境溫度差控制20℃以內(nèi)；

（6）施工中長期暴露的混凝土表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施；

（7）加強(qiáng)混凝土前期的養(yǎng)護(hù)工作。

2 混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、孔洞等現(xiàn)象及改進(jìn)措施

2.1 蜂窩現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生蜂窩的原因

混凝土配合比不當(dāng)，石子、水泥材料加水不準(zhǔn)造成砂漿少，石子多；混凝土攪拌時(shí)間不夠，未拌合均勻，和易性差，振搗不密實(shí)；下料不當(dāng)或下料過高，未設(shè)串通使石子集中，造成石子砂漿離析；混凝土未分層下料，振搗不實(shí)，振搗時(shí)間不夠，或漏振；模板縫隙未堵嚴(yán)，水泥漿流失；鋼筋較密，使用的石子粒徑過大或坍落度過??；基礎(chǔ)、柱、墻根部未稍加間歇就繼續(xù)灌上層混凝土。

（2）防治措施

認(rèn)真設(shè)計(jì)、嚴(yán)格控制混凝土配合比；經(jīng)常檢查，做到計(jì)量準(zhǔn)確，混凝土拌合均勻，坍落度適合；混凝土下料高度超過2m應(yīng)設(shè)串筒或溜槽；澆灌應(yīng)分層，分層振搗，防止漏振；模板縫應(yīng)堵塞嚴(yán)密，澆灌中，應(yīng)隨時(shí)檢查模板支撐情況，防止漏漿；基礎(chǔ)、柱、墻根部應(yīng)在下部澆完間歇1～1.5h，沉實(shí)后再澆上部混凝土，避免出現(xiàn)“爛脖子”。產(chǎn)生小蜂窩時(shí)，蜂窩處洗刷干凈后，用1：2或1：2.5水泥砂漿抹平壓實(shí)；產(chǎn)生較大蜂窩時(shí)，鑿去蜂窩處薄弱松散顆粒，刷洗凈后，支模用高一級(jí)細(xì)石混凝土仔細(xì)填塞搗實(shí)；產(chǎn)生較深蜂窩時(shí)，如清除困難，可埋壓漿管、排氣管，表面抹砂漿或灌筑混凝土封閉后，進(jìn)行水泥壓漿處理。

2.2 麻面現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生麻面的原因

模板表面粗糙或粘附水泥漿渣等雜物未清理干凈，拆模時(shí)混凝土表面被粘壞；模板未澆水濕潤或濕潤不夠，構(gòu)件表面混凝土的水分被吸去，使混凝土失水過多出現(xiàn)麻面；模板拼縫不嚴(yán)，局部漏漿；模板上脫模劑涂刷不勻，或失效，混凝土表面與模板粘結(jié)造成麻面；混凝土振搗不實(shí)，氣泡未排出，停在模板表面形成麻點(diǎn)。

（2）防治措施

模板面清理干凈，不得粘有干硬水泥砂漿等雜物；澆灌混凝土前，模板應(yīng)澆水充分濕潤，模板縫隙，應(yīng)用油氈紙、膩?zhàn)拥榷聡?yán)；模板脫模劑應(yīng)選用長效的，涂刷均勻，不得漏刷；混凝土應(yīng)分層，均勻振搗密實(shí)，至排除氣泡為止。出現(xiàn)麻面部位先澆水充分濕潤，用原混凝土配合比去掉石子后拌制成砂漿，將麻面抹平壓光。

2.3 孔洞現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生孔洞的原因

在鋼筋較密的部位或預(yù)留孔洞和埋件處，混凝土下料被格住，未振搗就繼續(xù)澆筑上層混凝土；混凝土離析，砂漿分離，石子成堆，嚴(yán)重跑漿，又未進(jìn)行振搗；混凝土一次下料過多，過厚，下料過高，振搗器振動(dòng)不到，形成松散孔洞；混凝土內(nèi)掉入木塊、泥塊等雜物，混凝土被卡住。

（2）防治措施

在鋼筋密集處及復(fù)雜部位，采用細(xì)石混凝土澆注，認(rèn)真分層振搗密實(shí)；在預(yù)留孔洞處，從兩側(cè)同時(shí)下料，側(cè)面加開澆天窗，嚴(yán)防漏振；砂石中混有粘土塊、模板工具等雜物掉入混凝土內(nèi)，應(yīng)及時(shí)清除干凈。出現(xiàn)孔洞部位，先將孔洞周圍的松散混凝土和軟弱漿膜鑿除，用壓力水沖洗，潤濕后用高強(qiáng)度等級(jí)細(xì)石混凝土澆灌、搗實(shí)。

2.4 露筋現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生露筋的原因

澆注混凝土?xí)r，鋼筋保護(hù)層墊塊位移，或墊塊太少，或漏放，致使鋼筋緊貼模板外露；結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面小，鋼筋過密，石子卡在鋼筋上，使水泥砂漿不能充滿鋼筋周圍，造成露筋；混凝土配合比不當(dāng)，產(chǎn)生離析，靠模板部位缺漿；混凝土保護(hù)層太小，或保護(hù)層處混凝土振搗不實(shí)或漏振；振搗棒撞擊鋼筋，或踩踏鋼筋，使鋼筋變形位移，造成露筋；模板未濕潤，吸水粘結(jié)，或脫模過早，拆模時(shí)缺棱、掉角，導(dǎo)致漏筋。

（2）防治的措施

澆注混凝土?xí)r，應(yīng)保證鋼筋位置和保護(hù)層厚度正確，并加強(qiáng)檢查。鋼筋密集時(shí)，應(yīng)選用適當(dāng)粒徑的石子，保證混凝土配合比準(zhǔn)確和良好的和易性；澆注高度超過2m，應(yīng)用串筒或溜槽進(jìn)行下料，以防止離析；模板應(yīng)充分濕潤并認(rèn)真堵好縫隙；混凝土振搗嚴(yán)禁撞擊鋼筋，操作時(shí)，避免踩踏鋼筋，如有踩彎或脫扣等及時(shí)調(diào)整直正；保護(hù)層混凝土要振搗密實(shí)；掌握好脫模時(shí)間，防止過早拆模，碰壞棱角。針對表面漏筋處，先刷洗干凈后，在表面抹1：2或1：2.5水泥砂漿，將漏筋部位抹平；漏筋較深的鑿去薄弱混凝上和突出顆粒，洗刷干凈后，用比原來高一級(jí)的細(xì)石混凝土填塞壓實(shí)。

2.5 縫隙、夾層現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生縫隙、夾層的原因

施工縫、變形縫未經(jīng)接縫處理、清除表面水泥薄膜和松動(dòng)石子，未除去軟弱混凝土層并充分濕潤就澆注混凝土；施工縫處殘?jiān)?、鋸屑、泥土等雜物未清除，或未清除干凈；混疑土澆注高度過大，未設(shè)串簡、溜槽，造成混凝土離析；底層交接處未灌接縫砂漿層，接縫處混凝土未很好振搗。

（2）防治的措施

認(rèn)真處理施工縫及變形縫表面；接縫處殘?jiān)?、鋸屑、泥土等雜物應(yīng)清理干凈并沖洗；混凝土澆注高度大于2m，應(yīng)設(shè)串筒或溜槽；接縫處應(yīng)先澆注一層原配合比無石子砂漿，以便結(jié)合良好，并加強(qiáng)接縫處混凝土的振搗密實(shí)?？p隙夾層不深時(shí)，可將松散混凝土鑿去，洗刷干凈后，用1：2或1：2.5水泥砂漿填密實(shí)；縫隙夾層較深時(shí)，應(yīng)清除松散部分和內(nèi)部夾雜物，用壓力水沖洗干凈后，灌注細(xì)石混凝土，或?qū)⒈砻娣忾]后進(jìn)行壓漿處理。

2.6 缺棱掉角現(xiàn)象

（1）產(chǎn)生缺棱掉角的原因

木模板未充分澆水濕潤或濕潤不夠，混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)不好，造成脫水，強(qiáng)度低，或模板吸水膨脹將邊角拉裂；模板未涂刷隔離劑，或涂刷不均；拆模時(shí)，棱角被粘掉；低溫施工過早拆除側(cè)面非承重模板；拆模時(shí)，邊角受外力或重物撞擊，或保護(hù)不好，棱角被碰掉。

（2）防治措施

模板在澆筑混凝土前應(yīng)充分濕潤，混凝土澆筑后應(yīng)認(rèn)真灑水養(yǎng)護(hù)；拆除側(cè)面非承重模板時(shí)，混凝土應(yīng)具有1.2MPa以上強(qiáng)度；拆模時(shí)注意保護(hù)棱角，避免用力過猛過急；吊運(yùn)模板，防止撞擊棱角，運(yùn)輸時(shí)，將成品陽角用草袋等保護(hù)好，以免碰損。缺棱掉角，可將該處松散顆粒鑿除，沖洗充分濕潤后，視破損程度用1：2或1：2.5水泥砂漿抹補(bǔ)齊整。

3 結(jié)語

高性能混凝土在地鐵施工中出現(xiàn)以上質(zhì)量通病是可防可控的。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，高性能混凝土的性能將不斷提高，在地鐵工程中的運(yùn)用將迅速擴(kuò)大，高性能混凝土代替普通混凝土是地鐵混凝土工程發(fā)展的必然趨勢。因此，通過不斷的改進(jìn)施工技術(shù)措施，預(yù)防高性能混凝土質(zhì)量通病，已成為提高地鐵工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

[1]張海燕，史金興.現(xiàn)澆混凝土施工質(zhì)量通病的成因與防治[A].施工技術(shù)，2009，12，38 增刊：435～437.

[2]中華人名共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB5 0666-2011）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2012，05.

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2016-3-10