墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防止措施

侯建立

南陽市公路工程處，河南 南陽 473000

1 概述

普通混凝土是由水泥、粗細骨料、水等經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護，通過水化反應(yīng)凝結(jié)、硬化后形成的多相的、非勻質(zhì)性的膠凝狀復(fù)合材料。由于組成材料“種類”多，成型體又不均勻，混凝土表面質(zhì)量的好壞往往是多種因素綜合作用的結(jié)果。在橋梁混凝土的施工中，混凝土表面易產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象，即砂粒集中的現(xiàn)象。而這種現(xiàn)象在混凝土墩身的表面更易產(chǎn)生，這不但影響混凝土的內(nèi)部質(zhì)量，還影響其表面美觀，且一旦形成大面積泛砂，便很難再將混凝土表面修復(fù)完整，導(dǎo)致整個工程質(zhì)量下降。

在高速公路橋梁墩身混凝土強度等級為C30，原材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥，粗集料為碎石、最大粒徑為31.5mm(采用二級級配：5～16粒級比重為65%，16～31.5粒級比重為35%)，細集料為中砂，外加劑為高效減水劑和防腐劑，理論配合比為c：s：G：w：粉煤灰：外加劑=1：2.21：3.49：O.52：0.18：O.03，水泥用量為323kg/m3，水灰比為13：25，砂率為39%，坍落度為140mm～160mm，采用捅入式振搗器振搗。在第一根立柱模板拆除后，表面出現(xiàn)了大面積泛砂，發(fā)現(xiàn)這一隋況后。我們立即查找原因，并積極商定對策。經(jīng)過采取改進措施后，在以后的施工中避免了混凝土表面泛砂的產(chǎn)生。

2 產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象的原因排查

混凝土表面產(chǎn)生泛砂現(xiàn)象的最根本原因是在混凝土澆筑過程中，混凝土拌和物的和易性不良，產(chǎn)生了離析和泌水。離析使水泥從混合料中流出，混合料各組分離，失去連續(xù)性；泌水使固體顆粒下沉，水上升，在混凝土表面產(chǎn)生浮漿，在和模板的交界面上，泌水把水泥漿帶走而僅留下砂子，從而形成“泛砂”。造成混凝士離析和泌水有很多原因，本文從以下幾個方面排查產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因。

2.1 水泥方面

水泥對混凝土表面質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在水泥的細度、標準稠度用水量及用量3個方面。細度偏小的水泥有利于提高成型混凝土的表面質(zhì)量，但細度提高會加快水化反應(yīng)速度，使水化熱在較短時間內(nèi)集中大量地釋放，將縮短凝結(jié)時間，易產(chǎn)生龜縮裂紋。在用水量和骨料用量一定的條件下，需水量小的水泥，其混凝土拌和物的流動性好；需水量大的水泥，其混凝土拌和物干稠。

2.2 集料方面

集料的級配對混凝土拌和物的工作性有很大的影響。級配好的集料空隙少，在相同水泥漿量的情況下，可以獲得比級配差的集料更好的工作性。而且在集料級配中，粒徑為0.3mm～1.0mm之間的所謂中等顆粒的含量，對混凝土工作性的影響更為顯著。另外，針片狀的集料，比表面積大，要想獲得同樣的流動性，需增加用水量，而用水量的增大會使混凝土產(chǎn)生離析和泌水。以上原材料報告體現(xiàn)符合c3o7g凝土配制要求，并經(jīng)現(xiàn)場料場察看未見異常情況，因此，排除原材料對混凝土“泛砂”產(chǎn)生影響的可能。

2.3 水灰比方面

隨著加水量的增加，混凝土拌和物的離析、泌水性越來越大，所以在滿足施工工藝的條件下，應(yīng)盡可能地降低單位用水量。在實際施工中，塑性混凝土的水灰比一般都控制在0.4～0.7之間，多余的水分在凝結(jié)過程中同水化熱一起通過毛細孔而散失掉，并由此留下了氣泡或孔隙。如果水灰比偏大，就可能形成大氣泡或孔隙，既會降低混凝土的強度，還會影響其外觀質(zhì)量。因此，任何塑性混凝土，對理論配合比的選擇都非常關(guān)鍵，必須恰當?shù)剡x擇好水灰比、用水量與砂率3個參數(shù)，才能使混凝土拌和物達到優(yōu)良的粘聚性、流動性與保水性。此墩身所使用的水灰比為0.52，所以也可以排除其因素。

2.4 砂率方面

在普通混凝土的配合比中，最佳砂率能使混凝土在水灰比不變的條件下，獲得最大的流動性。砂率過大，骨料總表面積和空隙率都會增大，混凝土拌和物顯得干稠，流動性較大；如砂率過小，則砂漿量不足，會降低拌和物的流動性，粘聚性和保水性也不良所以在配制混凝土?xí)r要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況選擇一個最佳砂率，在泵送混凝土中。為使混凝土具有可泵性，需比普通混凝土增加砂率2%～5%。此墩身混凝土配合比砂率為39%，符合要求，所以，此因素也被排除。

2.5 坍落度方面

在混凝土拌和物中，混凝土坍落度越大，自由水的含量越多，混凝土拌和物的粘聚性和保水性越差，越易產(chǎn)生離析和泌水。該橋橋墩高都在為4m～6m左右，輸送泵的泵送高度較小，而混凝土配合比的設(shè)計坍落度為140mm～160mm，可適當降低。

2.6 施工工藝方面

1）混凝土拌和物的傾落高度，一般不超過2m，否則混凝土拌和物就易出現(xiàn)離析。所以要防止混凝土離析，應(yīng)降低混凝土拌和物的自由傾落高度。

2）振搗厚度的增加。不僅使混凝土不易振實，而且會由于振動時間增加而引起混凝土離析、泌水，故應(yīng)減小振搗厚度。

3）振搗器距模板越近，模板附近的水上浮越嚴重，越易將模板表面的水泥漿帶走而留下砂子，所以控制振搗距模板的間距，也有利于改善混凝土表面產(chǎn)生泛砂的現(xiàn)象。經(jīng)詢問現(xiàn)場的施工人員，現(xiàn)場澆注時，人工的技術(shù)水平很好，從事此項工作很有經(jīng)驗，且現(xiàn)場未出現(xiàn)異常的情況，所以，施工工藝這一因素被排除。

3 防止措施

首先，調(diào)整粒級比重。若采用二級級配：5～16粒級比重為65%，16～31.5粒級比重為35%，雖然混合后篩分符合5～31.5連續(xù)粒級指標要求，但是此種混合配比，空隙率很大，漿體上浮，造成拌制的混凝土粘聚性和保水眭不良，因此根據(jù)試驗重新調(diào)整配比為5～16粒級比重為45%，16～31.5粒級比重為55%。其次，調(diào)整混凝土配合比，降低混凝土坍落度。輸送泵車允許最低的坍落度為8cm 10cm，由于輸送高度不大，因此，將混凝土坍落度由14cm～16cm降低9cm～10cm，減少用水量，降低水灰比。經(jīng)試拌，調(diào)整混凝土配合比為c：s：G：w：粉煤灰：外加劑=1：2.22：3.46：0.54：0.20：0.03，水泥用量為313kg/m3，其和易性明顯好轉(zhuǎn)。此外，還應(yīng)采取在輸送泵出料口加接筒至混凝土澆筑表面，將振搗時間由50s減至25s～30s，振搗器與模板距離不小于20cm等措施，以避免下落混凝土的離析。

4 結(jié)論

要避免混凝土表面出現(xiàn)泛砂現(xiàn)象，首先混凝土本身要具有較好的保水性，防止嚴重的泌水導(dǎo)致混凝土表層水灰比過大。從配合比及組成材料的選擇出發(fā)，要注意控制水灰比不宜過大、外加劑不要過甚，以及凝結(jié)時間要適宜。砂、石集料要符合國家質(zhì)量要求，尤其要注意砂中O.315mm以下的顆粒含量。水泥的凝結(jié)時間不易過長，表面積不宜過小；其次，施工過程要防止振搗過度造成混凝土嚴重的離析與泌水；再次，施工后要注意及時養(yǎng)護，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水沖刷造成混凝土表面水灰比過大，又要防止混凝土中的水分在表層建立起強度之前散失，尤其是摻有粉煤灰或礦渣的混凝土，由于其早期強度較低，表層沒有足夠多的水化產(chǎn)物來封堵表層大的毛細孔，若不注意早期充分的濕養(yǎng)護，混凝土表層水分散失較快較多，表層水泥得不到充分的水化，亦會導(dǎo)致表層混凝土強度偏低，結(jié)構(gòu)松散。

[1]劉大鑫,張?zhí)鞆V,張亞平,等.山東交通科技,2005-08-18.

[2]趙洪娟.交通標準化,2006-05-30.