高速公路梁板混凝土性能影響因素剖析

施力

1 緒論

近年來，隨著國內(nèi)高速公路的迅速發(fā)展，公路建設(shè)取得了輝煌的成就，公路橋梁作為公路工程的重要組成部分，其質(zhì)量占主體地位的混凝土工程，對工程質(zhì)量好壞起主要作用。

混凝土質(zhì)量是通過原材料檢驗(yàn)把關(guān)，配合比的設(shè)計(jì)，試配施工配合比調(diào)整，施工工藝控制，施工現(xiàn)場拌合站管理，混凝土澆筑等若干環(huán)節(jié)控制的。其中任一環(huán)節(jié)的疏忽或失誤都會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低，要控制好混凝土的強(qiáng)度。在高水膠比/水灰比（W/C≥0.6）時，顆粒間空隙大，混凝土早期結(jié)構(gòu)早期強(qiáng)度取決于水化生成物的數(shù)量，而低水膠比/水灰比（W/C在0.3左右）混凝土拌合物中，水泥顆?；蛩嗯c摻合料顆粒間間距很小，需要填充的水化生成物量也大大減少。較少的水化產(chǎn)物也足以使結(jié)構(gòu)致密，且拌和時粉煤灰吸附的一部分水份，對水泥的繼續(xù)水化起到“內(nèi)養(yǎng)護(hù)”作用。因此低水膠比下大摻量粉煤灰混凝土仍能獲得良好的性能，然而要真正解決有摻合料混凝土的應(yīng)用問題，首先應(yīng)該從混凝土配合比的設(shè)計(jì)開始。

2 實(shí)例分析

某高速公路一直未見C50混凝土梁板強(qiáng)度不合格的情況，但進(jìn)入6月后，若干標(biāo)段相繼出現(xiàn)了梁板混凝土強(qiáng)度（特別是回彈檢測推定強(qiáng)度）不足的問題：如有的標(biāo)段出現(xiàn)多個梁板混凝土的回彈值過低的問題；有的標(biāo)段出現(xiàn)工地混凝土留樣試件強(qiáng)度過低的問題；兩個標(biāo)段均發(fā)現(xiàn)有多組混凝土試件強(qiáng)度評定值達(dá)不到C50混凝土的要求。下面從減水劑方面入手進(jìn)行分析。

C50混凝土所用配合比全部使用高性能減水劑，水泥為P·O42.5或P·O52.5，水膠比0.29～0.33，減水劑種類有萘系和聚羧酸兩類減水劑；用量1.0～2.4%不等，大多實(shí)際用量為1.2%。摻合料為粉煤灰或磨細(xì)礦渣。

通過中心試驗(yàn)室、各駐地辦試驗(yàn)室指導(dǎo)和監(jiān)督，各施工單位試驗(yàn)室工作人員依據(jù)配合比在工地試驗(yàn)室進(jìn)行試拌混凝土。各標(biāo)段的試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 C50混凝土試拌結(jié)果

從試驗(yàn)情況來看，減水劑質(zhì)量下降，減水劑質(zhì)量狀況不容樂觀，表中用加粗字做評價的減水劑是不合格的減水劑，如繼續(xù)使用會帶來嚴(yán)重的質(zhì)量問題；表中用加粗的正體字做評價的減水劑基本合格，但為了施工方便和保證質(zhì)量的穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)整；其中質(zhì)量合格的可直接使用的只有少數(shù)幾家，但今后也要嚴(yán)把進(jìn)場質(zhì)量關(guān)。

3 梁板混凝土性能影響因素剖析

目前出現(xiàn)的問題主要的原因可以歸納為如下幾類：

3.1 減水劑采購和使用中存在的問題

（1）把關(guān)不嚴(yán)：一些單位存在減水劑質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)的問題，甚至有的單位基本沒能對減水劑進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗(yàn)，建議每進(jìn)一批減水劑要進(jìn)行一次試拌，避免不合格減水劑混入工地；

（2）保管不善：一些減水劑長期存放在高溫和日照條件下，容易導(dǎo)致變質(zhì)。還有一些施工現(xiàn)場的減水劑的容器沒有密封，雨水會進(jìn)入到容器中，會導(dǎo)致減水劑濃度變化，其使用效果會不同程度的衰減；

（3）隨意更換減水劑供應(yīng)商：有施工單位在沒有驗(yàn)證配比的情況下更換了減水劑情況，在更換減水劑時應(yīng)進(jìn)行試拌驗(yàn)證減水劑的適用性。

3.2 原材料使用時出現(xiàn)混亂

從某標(biāo)段的芯樣中可以看到梁板混凝土中有用于墩柱施工的集料，由于多數(shù)墩柱施工用的集料的粉塵拉高，可能也是導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足的原因之一。

進(jìn)場材料檢驗(yàn)合格后應(yīng)分類堆放，加標(biāo)識牌，標(biāo)施管理，水泥庫設(shè)置要盡量標(biāo)準(zhǔn)，確保水泥不受潮，不結(jié)塊，不同廠家水泥分別堆放，且要在保質(zhì)期內(nèi)使用完。施工中砂石材料存在材料不穩(wěn)定性，因此應(yīng)加強(qiáng)對砂石料的檢測，并及時調(diào)整施工配合比的各項(xiàng)指標(biāo)，以取得合理的混凝土流動度，滿足混凝土強(qiáng)度的要求及施工工作性的要求。

3.3 水泥強(qiáng)度下降

前期梁板混凝土普遍使用P·O42.5水泥，從當(dāng)年5月前現(xiàn)場抽樣試驗(yàn)結(jié)果看水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度為47.7～50.5MPa，達(dá)到國標(biāo)規(guī)范的1.12～1.19倍，但在同年6月后部分批次水泥抽樣結(jié)果水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度為42.9～44.0MPa，只達(dá)到國標(biāo)規(guī)范的1.01～1.04倍，水泥膠砂抗壓強(qiáng)度明顯富余不足?，F(xiàn)場抽樣水泥強(qiáng)度比混凝土配合比設(shè)計(jì)試配時所用水泥強(qiáng)度低，在混凝土配合比不變導(dǎo)致現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度降低。

3.4 水膠比控制不嚴(yán)

水膠比是混凝土強(qiáng)度的核心，在大多數(shù)情況下，水膠比越低混凝土的強(qiáng)度越高，因此混凝土的水膠比的控制是質(zhì)量控制的核心，水膠比是不可以隨意改動和變化的，如果改變通常只能減少用水量，增加用水量會導(dǎo)致強(qiáng)度的不足。但由于種種原因，特別是由于近期溫度高，混凝土的水膠比控制存在以下諸多問題：

（1）拌合站中水的計(jì)量不準(zhǔn)確：比如某標(biāo)拌合站加水的管道漏水嚴(yán)重，導(dǎo)致混凝土混合料中用水量失去有效控制，混凝土攪拌時間和用水量要控制好，及時檢測坍落度，不滿足時分析原因，及時處理使其符合要求。

（2）運(yùn)輸過程中隨意加水：很多的混凝土攪拌車?yán)锒寂鋬λ藜凹铀b置，有些司機(jī)過分擔(dān)心混凝土不容易倒出而私自加水，在氣溫高坍落度損失大的時候這種情況尤為嚴(yán)重，據(jù)有的標(biāo)反映這種情況時有發(fā)生。

（3）一些施工作業(yè)的工人擔(dān)心難以振搗而加水：這部分的水沒能經(jīng)過攪拌，振搗后仍不可能和混合料均勻混合，形成比較虛弱的浮漿，形成局部強(qiáng)度過低，監(jiān)理也曾發(fā)現(xiàn)有的標(biāo)有過這種情況。

避免此問題的方法主要是保證減水劑的減水率，保證混凝土合理的坍落度；調(diào)整外加劑使其具有一定的緩凝性，降低坍落度損失。加強(qiáng)現(xiàn)場的組織和管理，杜絕隨意加水。

3.5 養(yǎng)生不充分

混凝土混合料的失水速度和氣溫、風(fēng)速成正相關(guān)，和濕度成負(fù)相關(guān)，前些天當(dāng)?shù)販囟雀?、風(fēng)速大、相對濕度低，在高位晴熱的天氣里混凝土的養(yǎng)生至關(guān)重要，但是很多單位的養(yǎng)生方式不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)，比如一些采用土工布（黑心棉）養(yǎng)生的單位，T梁的腹板以及頂板的下部根本就得不到灑水滋潤，在極早期開始就長期處于干燥狀態(tài)，而我們的混凝土的水泥用量高、一些單位的水泥強(qiáng)度等級也高、水化熱大，在缺乏水化用水的表面極容易形成酥松的薄弱層，回彈作為一種無損檢測方法，其數(shù)值與表面硬度相關(guān)，由于養(yǎng)生不充分導(dǎo)致回彈值和混凝土的實(shí)際強(qiáng)度有很大的差異，比如某標(biāo)的T梁的回彈值換算的強(qiáng)度大約只有35MPa，而鉆芯強(qiáng)度單個值可以達(dá)到77MPa，最低值也有45MPa。

因此要保證混凝土7d之前表面的濕潤十分重要，建議采用噴淋的方式養(yǎng)生[2]，既可以減少勞動強(qiáng)度，節(jié)省養(yǎng)生用水，還可以保證養(yǎng)生的充分有效。

另外由于原材料溫度高，水泥水化熱大，混凝土的溫度過高，加強(qiáng)灑水養(yǎng)生其實(shí)對降低構(gòu)件的穩(wěn)定也是十分重要的。

3.6 振搗工藝問題

目前有些標(biāo)段仍沒有真正執(zhí)行業(yè)主要求的分層振搗、分層厚度不超過30cm的規(guī)定。由于布料和振搗的隨意性，導(dǎo)致混凝土的離析十分嚴(yán)重，有的部位集料比較集中、而有的部位漿體比較集中，這現(xiàn)象可以從某標(biāo)T梁的鉆芯結(jié)果可以十分清楚的看到：三片T梁的鉆芯強(qiáng)度值都是出現(xiàn)兩個高，一個低的情形，最典型的一片梁的最大值達(dá)到77MPa，而最低值只有45MPa，足以見得由于振搗的不科學(xué)會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的質(zhì)量缺陷，構(gòu)件的整體承載力取決于混凝土構(gòu)件中的最低值，而不是平均值，如果內(nèi)部離析現(xiàn)象嚴(yán)重，整個構(gòu)件的服役壽命會大打折扣，因此應(yīng)嚴(yán)格分層振搗。

3.7 計(jì)量誤差

由于很多標(biāo)段的設(shè)備長期使用而缺乏保養(yǎng)，會出現(xiàn)計(jì)量設(shè)備不準(zhǔn)的問題，比如有的標(biāo)水泥計(jì)量設(shè)備（喂料螺旋）的負(fù)偏差達(dá)到11.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水泥計(jì)量設(shè)備誤差±1%的要求。盡管水泥的富余很大，水泥用量的減少對膠凝性性的影響不至于太大，但水泥用量的偏低會導(dǎo)致水灰比的混亂而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的偏低；還有可能導(dǎo)致混凝土外加劑的實(shí)際劑量過大而影響混凝土的強(qiáng)度。

3.8 芯模拔出或梁板張拉時間的把握

圖1 某標(biāo)段板梁鉆芯取樣情況

一些施工單位由于過早的拔出芯模，空心板梁內(nèi)部出現(xiàn)寬度約為2～3mm的裂縫（如某標(biāo)就出現(xiàn)了空心板梁芯樣內(nèi)部的裂縫），還有一些張拉過早，頂面有很多的應(yīng)力裂縫，這些都會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部質(zhì)量的缺陷，還有過高的應(yīng)力松弛系數(shù)而降低預(yù)應(yīng)力的效用，應(yīng)該十分慎重的對待由于施工時機(jī)的不科學(xué)導(dǎo)致的混凝土損壞。

4 梁板混凝土夏季施工的注意事項(xiàng)

如果當(dāng)?shù)叵募镜臍夂蜓谉?、氣溫高、日照?qiáng)、多風(fēng)，導(dǎo)致混凝土成品的失水過快，增加混凝土的干縮開裂的機(jī)率。在夏季里進(jìn)行高強(qiáng)度的混凝土應(yīng)做到如下幾點(diǎn)：

4.1 加強(qiáng)養(yǎng)生

養(yǎng)生可能是目前很多施工標(biāo)段的通病，采取自動噴淋的方法目前來講是在現(xiàn)有條件下最充分有效并節(jié)約的方法。

4.2 降低原材料的溫度

由于太陽的暴曬，集料、和拌合水的溫度過高，會導(dǎo)致混凝土混合料的溫度過高，水泥水化加速，混凝土的坍落度降低，坍落度損失加劇。應(yīng)將集料和水進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w，嚴(yán)禁使用高溫（超過60℃）的水泥，降低拌合物的溫度，保證混凝土工作性能的穩(wěn)定，主要是保證相同水灰比條件下混凝土的坍落度以及坍落度損失。

4.3 延長混凝土的凝結(jié)時間

根據(jù)夏季施工的特點(diǎn)，混凝土外加劑中要適當(dāng)加入緩凝成分（敦促外加劑廠商對外加劑配比進(jìn)行調(diào)整），延緩混凝土坍落度損失，減少一些施工人員隨意加水的借口。

4.4 做好洪澇的預(yù)防

突然的陣雨會破壞正在施工的混凝土，增加混凝土中的用水量，建議采用有效的覆蓋防雨措施，比如準(zhǔn)備彩條布，在陣雨來時覆蓋正在施工的梁板；另外雨水帶來的洪澇會破壞梁板的支撐基礎(chǔ)，如果出現(xiàn)支撐不均衡，會導(dǎo)致梁板特別是堆積過高的梁板的破壞，也是應(yīng)該警惕的。

晴熱條件下混凝土澆注施工出現(xiàn)的問題大多和高溫天氣有關(guān)，應(yīng)針對目前出現(xiàn)的問題，進(jìn)行改進(jìn)和完善，避免和高溫施工相關(guān)的混凝土病害的發(fā)生。

5 結(jié)語

通過對實(shí)例的分析，梁板混凝土施工是一項(xiàng)貫穿始終的工程，過程中的影響因素較多，一定要按規(guī)范和施組進(jìn)行施工，確?；炷临|(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

[1]薛文萍.混凝土強(qiáng)度的影響因素.山西建筑，2006（6）：140.

[2]覃維祖.利用粉煤灰開發(fā)高性能混凝土若干問題的討論[J].粉煤灰，2000（5）：3～6.

[3]MehtaPK.Greening of the concrete industry for sustainable development[J].Concrete Internationnal，2002，24（7）:23～28.

[4]唐明述.水泥混凝土與可持續(xù)發(fā)展[J].中國有色金屬學(xué)報，2004（14）：164～172.