論機制砂混凝土外觀質量的控制措施

宋超 黃明 王納

1 概述

從20世紀60年代起，因為一些建設工程的環境條件所限，我國水電、建筑部門就開始用當地石材進行機制砂的生產工藝、技術性能和應用于混凝土和砂漿的研究，并開始在工程上使用。幾十年大量的工程實踐，證明了使用機制砂在經濟上是合理的，技術上是成熟的。但與天然河砂相比，機制砂的顆粒級配稍差，對混凝土的工作性能以及外觀質量有一定影響。因此，需要采取有效措施從多個角度來解決這些問題，提高機制砂混凝土的外觀質量。

2 機制砂混凝土的外觀特點

機制砂與天然砂最大的差異主要為:天然砂具有較渾圓的顆粒和光滑的表面，天然中砂細度模數多為2.6～3.0，級配較好，對混凝土的工作性十分有利;而機制砂則具有尖銳的顆粒和較多的棱角，粗糙的表面，細度模數多為3.0以上，大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒偏多，導致混凝土的和易性較差，容易引起混凝土的外觀質量缺陷，主要表現為外表面光潔度較差，有離析泌水現象等。

3 機制砂混凝土外觀質量控制措施

3.1 模板制作及安裝

結構混凝土施工，能否達到工程整體美觀的要求，首先取決于模板，模板的制作安裝質量是關鍵，混凝土的平整度、光潔度、色差度都與模板直接相關，如模板不平順，板縫不嚴密，發生滲水、漏漿，甚至支架松動，模板跑模、變形等都將引起混凝土質量不良或外觀粗糙現象。因此，對模板從設計到安裝，必須嚴密策劃、細化實施，在質量上必須達到標準，決不能僅滿足于一般模板質量條件，必須牢固樹立高標準、嚴要求的精品意識，制訂內容明確、施工自控的質量標準。

3.2 機制砂混凝土原材料

1)水泥:應符合GB 175-2007通用硅酸鹽水泥的要求。強度等級為不大于C30混凝土宜選32.5級，強度等級為C35～C45混凝土宜選42.5級。

2)機制砂:機制砂進場時，應檢驗顆粒級配、細度模數、泥塊含量、石粉含量(含亞甲藍試驗)、松散堆積密度、壓碎指標。并應采取措施保證機制砂的質量穩定，并加強機制砂的顆粒級配、細度模數、石粉含量(含亞甲藍試驗)的經常性檢測。

3)碎石:應選用強度高、使用兩種或兩種以上單粒級摻配、同顏色、含泥量小和不帶雜物的碎石。

4)外加劑:應符合GB 8076-1997混凝土外加劑、JG/T 223-2007聚羧酸系高性能減水劑的要求。機制砂混凝土宜采用減水率不小于18%的高減水劑，并具有保證混凝土1 h坍落度經時損失不大于30mm的能力。高效減水劑與水泥之間應有良好的相容性，采用混凝土拌和物性能和力學性能對比試驗加以確定，相容性試驗結果應滿足工程施工的要求。

5)水:混凝土拌和用水應符合JGJ 63-2006混凝土用水標準的規定。

3.3 機制砂混凝土的配合比

1)機制砂混凝土單位用水量，仍根據天然砂混凝土坍落度要求進行初選。在不摻減水劑的情況下，達到相同坍落度，機制砂混凝土比相應天然砂混凝土的單位用水量宜適當增加，并且石粉含量越高，用水量越大。為避免提高機制砂混凝土用水量而增大水泥用量，機制砂混凝土的配制宜摻用減水劑;若摻有減水劑，則石粉對機制砂混凝土工作性的影響，最佳石粉含量范圍一般為7%～10%。

2)機制砂混凝土單位水泥用量，與天然砂混凝土相比，機制砂混凝土的配制無需增加水泥用量。特別是配制水灰比較大的中、低強度塑性混凝土或大坍落度混凝土時，機制砂的高石粉含量對改善混凝土的工作性和節約水泥用量非常重要，同時可利用機制砂中的石粉解決高強度等級水泥配制低強度等級或大坍落度混凝土時，混凝土強度富余過大與和易性較差之間的矛盾。

3)與相同情況天然砂配制的混凝土相比，機制砂普通混凝土的砂率宜較天然砂混凝土高2%～4%。機制砂細度模數越小，級配越好，石粉含量越大，合理砂率越小。在保證混凝土拌和物粘聚性良好的前提下，應盡可能選取較小的砂率，以保證混凝土的彈性模量和收縮。

4)機制砂表觀密度一般較天然砂大，導致機制砂混凝土密度高，因此在采用假定容重法進行配合比設計計算時，機制砂混凝土的假定密度應控制比相應的天然砂混凝土高約20 kg/m3～40 kg/m3。

5)機制砂配制混凝土的減水劑摻量應按機制砂中石粉含量的高低增減。石粉宜作為改善普通中低強度機制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土強度等級越低，流動性越大，機制砂石粉含量宜控制越高。

6)機制砂配制混凝土的和易性對用水量的改變與砂率的變化比較敏感。一旦機制砂級配不良、砂率選擇不當、用水量偏高、減水劑摻量過高，易造成機制砂混凝土在出機、卸料過程中離析，振后易泌水。在材料和澆筑方法允許的條件下，應采用盡可能低的坍落度和水灰比，以減少泌水的可能性。

7)如有可能，應在混凝土中適當加入粉煤灰，這樣更加能夠保證混凝土的外觀質量。

3.4 機制砂混凝土生產及運輸

1)采用電子計量系統計量原材料，嚴格按設計配合比要求進行稱量，其允許偏差應符合下列規定(按質量計):膠凝材料±1%;化學外加劑±1%;粗、細集料±2%;拌和用水±1%。

2)機制砂混凝土宜采用雙臥軸強制式攪拌機拌和，不得使用自落式攪拌機。由于機制砂不像天然河砂那樣光圓，拌和時間應比天然砂混凝土延長，增強機制砂混凝土的和易性，可控制在2min～3min。

3)加強機制砂級配的抽檢頻率，進一步保證機制砂的質量。混凝土施工前，應采用現場原材料對配合比進行復盤，以驗證現場原材料的質量穩定性。混凝土拌和前，應嚴格測定粗、細集料的含水率，準確測定因天氣變化引起的粗、細集料含水率的變化，以便及時調整施工配合比。

4)拌和第一盤混凝土時，可增加10%水泥和砂用量，或減少粗集料用量1/3，并保持水膠比不變，以便攪拌機掛漿。在下盤材料裝料前，攪拌機內的拌和料應全部卸清。攪拌設備停用超過30min時，應將攪拌筒徹底清洗后才能重新拌和混凝土。

5)化學外加劑宜采用液體外加劑，應從混凝土用水量中扣除溶液中的水量。

6)機制砂混凝土拌和過程中，應密切觀察出機混凝土的拌和質量，加大坍落度、擴展度的檢測頻率。

7)由于機制砂的飽水性比較差，受外界影響，機制砂的含水量就會不均勻，這對混凝土的和易性、坍落度和質量等影響都比較大，宜采用混凝土罐車運輸。保證混凝土在運輸過程中保持均勻性，運到澆筑地點時不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

8)混凝土罐車到達澆筑現場時，應高速旋轉20 s～30 s。當運至現場的混凝土發生離析時，應在澆筑前對混凝土進行二次拌和。當確有必要調整混凝土的坍落度時，嚴禁向運輸車內添加計量外用水。

9)為避免日曬、雨淋和寒冷氣候對混凝土質量的影響，防止局部混凝土溫度升高或受凍時應將運輸混凝土的容器加上遮蓋物或保溫隔熱材料。

3.5 機制砂混凝土澆筑

1)在澆筑混凝土前，應先計算混凝土總量和每層混凝土用量，并控制每次下料的混凝土數量。混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m;當大于2m時，應采用串筒、溜槽、導管等設施輔助下落，串筒出料口距混凝土澆筑面的高度不宜超過1m，以保證混凝土不出現分層離析現象。混凝土布料要均勻，分層連續推移的方式進行澆筑，其分層厚度不宜大于30cm。嚴格控制振搗時間和振搗棒插入下一層混凝土的深度，保證深度在5cm～10cm，振搗時間應以混凝土翻漿不再下沉和表面無氣泡泛起為止，一般振搗持續時間宜為20 s～30 s。機制砂混凝土比同坍落度的天然砂混凝土易于液化離析，尤要避免過振。當振搗完畢，需變換振搗棒在混凝土拌和物中的水平位置時，應邊振搗邊豎向緩慢提出振搗棒，以免產生空洞;然后再將振搗棒移至新的位置，不得將振搗棒放在拌和物內平拖，也不得用振搗棒驅趕下料口處堆積的混凝土拌和物，以免引起混凝土離析。在振搗過程中嚴禁振搗器碰到鋼模板。在混凝土的入倉和振搗過程中混凝土漿不可避免地要濺到模板上，并且有可能形成初凝。為此，要求操作人員隨著澆筑高度的上升，位置的變化，不斷用干凈的粗毛巾抹去濺點，保持模板表面的清潔。

2)混凝土澆筑過程中，應控制混凝土的均勻性和密實性，不應出現露筋、空洞、冷縫、夾渣、松散等現象，特別是構件棱角處。使接縫嚴密，防止在混凝土振搗過程中出現漏漿。對混凝土表面操作應仔細周到，以使混凝土表面光滑、無水囊、氣囊或蜂窩。

3)混凝土振搗完成初步刮平后，應及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋(可采用篷布、塑料布等進行覆蓋)，防止表面水分蒸發。待暴露面混凝土初凝前，應掀起覆蓋物，用抹子搓壓表面至少兩遍，進行終飾，使之平整后再次覆蓋。此時應注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面。

4)高溫天氣下澆筑混凝土，混凝土入模的溫度不應高于30℃。應避免模板和新澆混凝土受陽光直射，控制混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不超過40℃。宜盡可能安排在傍晚或夜間澆筑而避開炎熱的白天，也不宜在早上澆筑，以免氣溫升到最高時加劇混凝土內部溫升。

3.6 機制砂混凝土拆模及養護

1)拆模的時間控制不好會對混凝土外觀造成影響，拆模過早會導致混凝土面粘模、缺棱掉角，過晚會增加拆模難度。一般混凝土強度達到2.5mPa才能拆除側模。

2)機制砂混凝土的拆模時間還應考慮到拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時灑涼水養護。拆模時，結構或構件內部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環境之間的溫差均不應大于20℃。大風或氣溫急劇變化時不宜拆模。在寒冷季節，若環境溫度低于0℃時不宜拆模。在炎熱和大風干燥季節，應采取逐段拆模，邊拆邊蓋的拆模工藝。

3)機制砂混凝土拆模后的養護對保證混凝土質量至關重要。養護不及時或不到位都會造成混凝土強度不達標，還會造成混凝土表面裂縫、起皮等缺陷。

混凝土帶模養護期間，可采取包覆、澆水、噴淋灑水等措施進行保濕養護。混凝土去除表面覆蓋物或拆模后，應及時對混凝土采用蓄水、澆水或覆蓋灑水等措施進行潮濕養護，覆蓋物可選用粗麻布、棉氈、土工布等。包覆期間，包覆物應完好無損，彼此搭接完整。在混凝土發熱階段最好采用噴霧養護，避免混凝土表面溫度產生驟然變化。

4)特別是高石粉含量的機制砂混凝土，比天然砂混凝土在施工早期更易發生塑性收縮和干燥收縮開裂，尤要注意加強早期的及時養護并適當延長養護時間2 d～3 d。在任意養護時間，淋注于混凝土表面的養護水溫度低于混凝土表面溫度時，兩者間溫差不得大于15℃。當氣溫低時，應覆蓋保溫，不得灑水養護。

4 結語

隨著建設節約型社會和保護環境的需要，機制砂代替天然河砂已是勢在必行，通過本文提出改善機制砂混凝土外觀的有效措施，對于充分發揮機制砂的優點，消除其對機制砂混凝土外觀的不良影響，起到指導性的作用，為機制砂在高速公路上的廣泛使用打下堅實基礎。

[1]路橋集團第一公路工程局.公路工程橋涵施工技術規范[M］.北京:人民交通出版社，2000.

[2]武漢理工大學.機制砂在混凝土中應用技術指南[M］.北京:人民交通出版社，2008.

[3]趙娟娟.機制砂在預拌混凝土中的應用研究[J］.山西建筑，2010，36(27):167-168.