高性能飾面清水混凝土的應(yīng)用分析

朱蕾

摘要：清水混凝土是近年出現(xiàn)的一種新型混凝土，具有一次性澆筑成型、無需額外裝飾等特點.具有天然的美感和自然的本性，已在大量的市政橋梁工程和民用建筑得到廣泛應(yīng)用。然而清水砼作為一種新興的建筑材料，在我國的應(yīng)用還遠未達到成熟的地步，在當(dāng)前的實際應(yīng)用中仍然有著諸多問題需要完善和解決，這對我國清水砼技術(shù)的發(fā)展是十分不利的，因此本文對清水砼的施工技術(shù)進行了深入探討，著重對高性能飾面清水混凝土的配合比設(shè)計進行了分析。實際應(yīng)用結(jié)果表明，本文提出的高性能飾面清水混凝土施工質(zhì)量控制方法和配合比設(shè)計可以有效改善當(dāng)前普遍存在的問題。本文的研究可以為清水砼在我國的應(yīng)用和推廣提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：清水混凝土：施工技術(shù)：應(yīng)用分析

中圖分類號：V231.4文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-5383（2019）03-0054-04

清水混凝土又稱為清水砼，是一種一次成型無需裝飾的新興混凝土，具有施工簡單、成本低廉、質(zhì)感獨特等優(yōu)點。清水混凝土與傳統(tǒng)混凝土相比，最大的特點就是無需額外裝飾，利用其自身的質(zhì)感就可以達到較好的裝飾效果，因此也被稱為裝飾性混凝土。因此，在清水混凝土施工過程中，如何控制其表面光滑、顏色均勻、棱角分明、清潔美觀，把建筑材料應(yīng)有的自然本質(zhì)充分表現(xiàn)出來，成為了實現(xiàn)清水混凝土高性能飾面功能的關(guān)鍵問題。

1現(xiàn)存清水砼施工中的主要問題

經(jīng)過多年的發(fā)展.清水砼施工工藝已經(jīng)有了很大的進步。然而，在實際應(yīng)用中，仍然存在許多問題，沒有受到施工單位和驗收單位的重視。首先是外觀質(zhì)量缺陷問題，由于施工隊伍綜合素質(zhì)不達標(biāo)、施工方案不合理、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格等原因，造成了許多清水混凝土結(jié)構(gòu)的外觀存在明顯的質(zhì)量問題，沒有充分發(fā)揮出清水混凝土工藝的優(yōu)勢;其次是施工模板單調(diào)呆板的問題，沒有根據(jù)實際需要不斷調(diào)整現(xiàn)有模板結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)有的模板已很難滿足清水混凝土工藝的多樣化需求;最后是施工工藝的問題，許多施工單位在原材料的采購、明縫和蟬縫控制、鋼筋綁扎、澆筑實施、振搗、后期養(yǎng)護和模板設(shè)計等許多環(huán)節(jié)都還處于比較落后的水平。上述問題最終都表現(xiàn)為清水砼施工的質(zhì)量問題。

在橋梁混凝土的應(yīng)用中，不僅要求其具有足夠的力學(xué)性能和耐久性.還必須達到一定的表面裝飾效果，以發(fā)揮其飾面作用。橋梁設(shè)計具有配筋高、鋼筋密度大、低含氣量、小坍落度等特點，比普通建筑要求要嚴(yán)格得多，例如其坍落度必須大于160mm。為了避免預(yù)應(yīng)力梁腹板等高密度鋼筋處發(fā)生蜂窩密布等現(xiàn)象，其坍落度還需要進一步提升。橋梁的設(shè)計使用年限通常不少于100年，這就要求混凝土具有較優(yōu)異的的耐久性能。歸根結(jié)底，對橋梁混凝土的質(zhì)量控制是重中之重，因此對清水混凝土的應(yīng)用進行深入分析具有重要的現(xiàn)實意義。

從當(dāng)前的工程實踐來看，為了提高橋梁結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性能，通常會采用某些特殊的外加劑來進一步減小水膠比，或?qū)ε浜媳冗M行優(yōu)化，以改善清水混凝土的力學(xué)和飾面性能。也有工程通過大量摻入礦物料，把混凝土內(nèi)部的空隙盡量填滿，也能達到一定的效果。本文根據(jù)實際需求，通過研究清水混凝土的最佳配合比來改善許多表面缺陷和力學(xué)性能。

2清水砼配合比優(yōu)化設(shè)計

2.1總體設(shè)計思路

在清水混凝土施工工藝中，表面裂縫對表面裝飾效果具有致命的影響，它將直接破壞清水砼工藝的優(yōu)越性，因此必須對裂縫加以控制。造成清水砼裂縫的原因有很多，例如結(jié)構(gòu)變形、石子含量少、表面龜縮等等，都可能引起裂縫的產(chǎn)生和蔓延?？刂魄逅炷亮芽p的措施可以從多方面著手，例如合理控制混凝土中原材料的配比、合理選擇模板、科學(xué)養(yǎng)護、控制內(nèi)外溫差等。

為了對清水混凝土的配合比進行優(yōu)化，本文以密實骨架堆積理論為依據(jù)，通過實驗來尋找最小空隙率，進而計算出骨料最佳比。從大量工程實踐中可以發(fā)現(xiàn)，采用粉煤灰來替代細砂，可以獲得更大的填充密度。為了證實這一想法，本文通過變量控制法進行逐步迭代計算，首先尋找出粉煤灰與砂進行充填的最大單位重，然后以此為細集料，采用類似的思路再與石子進行充填單位重試驗，最終計算出最佳的粉煤灰、砂和石子之間的最大單位重，進而推算最小空隙率、潤滑漿量、水膠比和拌合水量等關(guān)鍵參數(shù)。

2.2密實骨架堆積實驗

根據(jù)前述的思路，本文對粉煤灰和砂的部分參數(shù)假設(shè)如下：

根據(jù)上述推導(dǎo)，本文通過逐漸改變粉煤灰的摻量，進行了11次實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行了一元二次方程的最小二乘法擬合，結(jié)果如圖1所示。對擬合曲線進行求導(dǎo)可以得知，粉煤灰在砂中的最佳摻量約為11%。同理，對砂和粉煤灰在石中的摻量進行了試驗，結(jié)果如圖2所示。求得最佳摻量約為40%。

3清水砼在橋梁中的應(yīng)用分析

清水砼的澆筑對施工工藝要求十分嚴(yán)格，澆筑的質(zhì)量與施工方案的合理性、施工隊伍的專業(yè)性、現(xiàn)場管理人員和監(jiān)理單位的專業(yè)水平都有著直接的關(guān)系。不同的結(jié)構(gòu)對澆筑工藝的要求有不同的要求，為了更清晰地分析清水混凝土的澆筑工藝，下面以橋梁墩柱施工及箱梁施工過程進行詳細分析。

3.1墩柱結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量控制要點

橋梁墩柱是一個垂直向上的、固定于地面的圓柱形承重結(jié)構(gòu)，它自身的澆筑質(zhì)量對整座橋梁的總體質(zhì)量有著關(guān)鍵的影響。在正式開始澆筑之前，必須對墩柱模板的垂直度、墩頂支座螺栓預(yù)留孔位等關(guān)鍵參數(shù)進行復(fù)測，確保與設(shè)計要求完全相符。然后，對墩柱和承臺的接縫處進行鑿毛處理，清理干凈后通過澆水使之濕潤，但不能出現(xiàn)明顯的積水現(xiàn)象，如果是在原有基礎(chǔ)上進行澆注，則需要先在表面加鋪一層類似的水泥砂漿，保證兩層結(jié)構(gòu)的良好融合。澆筑過程中，下料導(dǎo)管每澆筑1m厚度即可向上提升，當(dāng)?shù)竭_頂部2m處，應(yīng)及時將頂部割斷的網(wǎng)片筋搭接焊牢。橋墩對混凝土的密實程度有嚴(yán)格要求，因此要嚴(yán)格布設(shè)振搗點。一般來說，沿墩身骨架鋼筋內(nèi)側(cè)應(yīng)每隔30cm布置一個振搗點，在其平行位置每隔30cm繼續(xù)布設(shè)，對于寬度較大的橋墩應(yīng)加密布設(shè)?？紤]到橋墩高度較高，體積較大，難以一次澆筑完成，因此一般考慮分層澆筑。分層厚度可按50cm進行控制。下料前應(yīng)對各車混凝土的和易性、坍落度等參數(shù)進行測量并做好記錄，驗收合格方可澆筑。如果橋墩調(diào)度大于10m時必須進行減速處理。特別需要注意的是，混凝土的澆筑一定要保證連續(xù)進行，否則將使?jié)仓|(zhì)量的控制帶來不穩(wěn)定因素。如必須間歇，現(xiàn)場應(yīng)及時制定方案，盡量縮短其間歇時間，并應(yīng)在前層混凝土凝結(jié)之前，將次層混凝土澆筑完畢。

3.2箱梁結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量控制要點

箱梁結(jié)構(gòu)較普通梁板要復(fù)雜得多，因此其澆筑工藝相對也較繁瑣，目前一般采用三層澆筑工藝對橋梁的箱梁結(jié)構(gòu)進行澆筑施工。首先澆筑最底層的底板，其次澆筑中間起連接和支撐作用的腹板和翼板，最后再澆筑最頂層的頂板?？紤]到中間的腹板厚度較大，因此通常通過分層澆筑工藝完成，各層厚度不控制在0.5m左右。為了保證梁箱表面質(zhì)量，澆筑正式開始前可通過空氣壓縮機等設(shè)備將模板表面的所有雜質(zhì)清除干凈，并用清水進行沖刷?；炷恋妮斔涂梢圆捎闷嚤茫绻枰謱訚仓?，各層厚度應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)，并且在前層混凝土初凝之間就要保證上層混凝土的澆筑。箱梁的澆筑工藝一般遵循“先底板、中腹板、后邊腹和頂板”的基本原則，完成了兩邊的澆筑后再向中間澆筑。振搗環(huán)節(jié)可采用插入式振搗，表面不能觀察到氣泡。

施工過程中應(yīng)采取各種措施確保清水混凝土在表面美感，通過控制坍落度指標(biāo)使顏色均勻，通過控制氣泡數(shù)據(jù)來保證表面的平整程度，通過科學(xué)的振搗確保結(jié)構(gòu)表面光滑。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土表現(xiàn)再無明顯的激光溢出、表現(xiàn)出現(xiàn)泛漿現(xiàn)象時即可認(rèn)為已搗實。

3.3應(yīng)用案例分析

根據(jù)上述質(zhì)量控制要點以及配合比設(shè)計實驗結(jié)果，本文將成果應(yīng)用于某高速公路項目中，取得了預(yù)期的效果。該高速公路采用雙向4車道，路基寬26m，設(shè)計速度120km/h，鋪設(shè)瀝青混凝土路面。按照高速公路的特點，不但要求道路具有較好的通行條件，還要求道路的各類實體具有較好的外觀效果，因此全線的建設(shè)均以高性能飾面清水混凝土施工為主。本文設(shè)計的配合比參數(shù)使傳統(tǒng)的清水混凝土施工中普遍存在的外觀問題得到了很好的改善，例如色差、蜂窩麻面等，達到了外觀平整光滑的鏡面效果。下面給出箱梁的實際配合比，如表1所示。同時根據(jù)GB 10247-1988《粘度測試方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 4340.1-1999《金屬維氏硬度試驗方法》等國家標(biāo)準(zhǔn)對清水混凝土結(jié)構(gòu)性能進行了實測，如表2所示。

實際應(yīng)用結(jié)果表明，本文提出的高性能飾面清水混凝土施工質(zhì)量控制方法和配合比設(shè)計有效改善了當(dāng)前普遍存在的色差、蜂窩麻面等問題，混凝土性能良好，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，達到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)和應(yīng)用效果。盡管本文的應(yīng)用是針對C30清水混凝土的，但其配合比的優(yōu)化思路對其他標(biāo)號的清水混凝土同樣具有適用性.因此本文的結(jié)論具有一定的推廣應(yīng)用價值。

4結(jié)論

本文在充分調(diào)研了清水混凝土施工工藝在我國的應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，對清水混凝土的特點、施工工藝流程、藝術(shù)價值、常見施工質(zhì)量問題及解決方案等問題進行了深入的剖析。實驗結(jié)果表明，粉煤灰在砂中的最佳摻量為11%，砂和粉煤灰在石中的最佳摻量為40%。充分論證了本文提出的高性能飾面清水混凝土施工質(zhì)量控制方法和配合比設(shè)計可以有效改善當(dāng)前普遍存在的色差、蜂窩麻面等問題，混凝土性能良好。盡管我國清水砼技術(shù)發(fā)展較晚，但由于其良好的結(jié)構(gòu)性能和獨特的藝術(shù)價值，它在我國和到迅速的推廣和應(yīng)用是必然的.在我國有著極為廣闊的市場前景。本文的研究對清水混凝土的施工有一定的參考意義，可供同類型工程施工借鑒。