預(yù)制扭王字塊體表面缺陷的成因及防治措施解析

王世賢

(浙江水專工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，杭州 310051)

1 施工背景

扭王字塊是一種異形混凝土材料，通過模板一次澆筑成型，用于一些水利工程或航運(yùn)港口的防波堤施工，將扭王字塊擺放在防浪堤的外側(cè)，能夠起到很好抵抗海浪對(duì)防波堤作用力的作用。扭王字塊的制作材料主要為混凝土或水泥，原料成本較低，但對(duì)模板的要求非常高，選擇的扭王字塊模板材料要優(yōu)良，要具備較好的抗壓性和熱穩(wěn)定性，以保證澆筑的扭王字塊質(zhì)量。在實(shí)際澆筑施工中，因?yàn)榕ね踝謮K形狀不規(guī)則、對(duì)模板的要求高導(dǎo)致有些澆筑的扭王字塊表面缺陷嚴(yán)重，影響后期施工質(zhì)量，因此在防波堤施工中，保證扭王字塊的澆筑質(zhì)量是非常有必要的。

2 工程概況

某沿海地區(qū)需要新建一座防波堤水工建筑，防波堤結(jié)構(gòu)為斜坡堤，分為上部結(jié)構(gòu)、護(hù)面、堤身三部分組成，護(hù)面的施工采用扭王字塊進(jìn)行。設(shè)計(jì)防波堤全長(zhǎng)5363m,計(jì)劃使用扭王字塊3.8萬件左右，總用混凝土方量42.4km3，根據(jù)工程設(shè)計(jì)防波堤兩側(cè)坡面護(hù)面塊體共分六部分進(jìn)行施工，使用扭王字塊重量分別為4t、4t、11t、20t、26t、28t。此防波堤工程設(shè)計(jì)為永久性防波堤，位置相對(duì)偏僻，另外該施工區(qū)的自然條件較差，波浪及海流較大，所以必須保證扭王字塊的質(zhì)量，保證防波堤工程的服務(wù)年限。該工程扭王字塊使用量比較大，需要在預(yù)制場(chǎng)提前預(yù)制，以保證施工用量。預(yù)制時(shí)利用吊機(jī)和吊罐進(jìn)行混凝土入倉(cāng)，再利用插入式振搗器進(jìn)行分層振搗施工。扭王字塊一次澆筑完成后，需要噴涂抗腐蝕氧化劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，轉(zhuǎn)運(yùn)至堆場(chǎng)后也要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)操作。

3 扭王字塊主要表面缺陷情況調(diào)查

用20d時(shí)間調(diào)查扭王字塊共計(jì)1000余件的質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)其表面缺陷主要表現(xiàn)為表面氣泡、崩角、漏漿爛根、表面漏石、砂斑砂線、蜂窩等，具體統(tǒng)計(jì)情況見表1。扭王字塊蜂窩缺陷是指混凝土表面水泥砂漿缺失，形成局部蜂窩狀或表面成片的粗骨料外漏，影響扭王字塊質(zhì)量。表1顯示的扭王字塊表面缺陷情況，部分不合格扭王字塊含多個(gè)不合格缺陷。

表1 扭王字塊表面缺陷情況統(tǒng)計(jì)

3.1 表面氣泡、蜂窩

扭王字塊形成表面氣泡、蜂窩的主要原因是：配合比出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致混凝土過于黏稠振搗施工比較困難混凝土內(nèi)氣泡不容易排出，造成表面出現(xiàn)氣泡或蜂窩，具體施工時(shí)砂率偏大、注水太少、膠結(jié)料偏多、增稠劑使用不合理均會(huì)導(dǎo)致扭王字塊出現(xiàn)表面氣泡或蜂窩缺陷；扭王字塊混凝土澆筑時(shí)澆筑的分層太厚，氣泡無法穿過較厚的混凝土排出，即使振搗時(shí)間足夠也無法排出混凝土內(nèi)多余氣泡；引氣劑的質(zhì)量不合格也是導(dǎo)致扭王字塊出現(xiàn)氣泡、蜂窩缺陷的主要原因，引氣劑的不能發(fā)揮較好作用，在混凝土中形成較大氣泡，振搗時(shí)間不充足，大氣泡排出困難；脫模劑質(zhì)量不合格，在氣溫比較低時(shí)，在進(jìn)行扭王字塊灌注施工時(shí)，混凝土內(nèi)氣泡在振搗作用下與模具上黏稠的脫模劑接觸，導(dǎo)致無法上升排出，形成氣泡、蜂窩；模板在灌注前未及時(shí)清理干凈，里面沾附一些水泥碎屑，脫模劑在模具上涂抹不均勻或局部漏刷；混凝土振搗施工時(shí)振搗時(shí)間過短或不及時(shí)，氣泡沾附在模板上不易排出，導(dǎo)致扭王字塊斜面、豎直面空洞，為了避免出現(xiàn)表面氣泡、蜂窩缺陷，增加振搗次數(shù)導(dǎo)致混凝土離析，砂漿從縫隙內(nèi)流出、沙子裸露，形成蜂窩缺陷；扭王字塊是不規(guī)格形體，混凝土氣體容易沾附在角落模板上，不易排出，在下肢、中肢位置氣泡較多(圖1)；混凝土配比時(shí)和易性較差，造成離析現(xiàn)象，為了避免混凝土分層，沒有充分振搗混凝土，造成混凝土內(nèi)氣泡較多；模板質(zhì)量不合格，出現(xiàn)縫隙，造成漏檢；采用的助磨劑不合格，具有引氣性，混凝土內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡。

圖1 扭王字塊氣泡較多部位位置

3.2 邊棱掉角

扭王字塊形成邊棱掉角的主要原因是：拆模時(shí)間控制不合理，如果拆模時(shí)間過早會(huì)產(chǎn)生掉皮掉角，甚至斷肢，如果拆模時(shí)間過晚，模板不容易拆除，最終造成扭王字塊表面損傷；混凝土強(qiáng)度不夠，拆模時(shí)掉角；模板設(shè)計(jì)不合理內(nèi)角較小、模板內(nèi)焊縫凸凹不平、模板內(nèi)有焊渣或水泥碎屑，導(dǎo)致模板內(nèi)粗糙，澆筑時(shí)混凝土與模板內(nèi)黏附力較大，脫模困難；脫模時(shí)千斤頂位置不合理，撬棍前傾幅度太大，內(nèi)模角頂在上肢腋部破損；施工時(shí)氣溫較低，混凝土局部低溫凍裂；吊模板、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)觸碰扭王字塊，導(dǎo)致掉角。容易掉角部位見圖2。

圖2 扭王字塊容易掉角部位

3.3 漏漿爛角

在進(jìn)行下肢混凝土澆筑時(shí)，混凝土振搗給下肢頂模和底膜加楔，但如果振搗力度把握不準(zhǔn)確，向上作用力高于模板自重和摩擦力時(shí)，模板會(huì)出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致模板漏漿，混凝土離析，模板內(nèi)砂漿量減少，石子黏結(jié)松散，出現(xiàn)爛角；模板拼接有縫隙或支設(shè)不牢固，振搗時(shí)模板移位，造成漏漿爛腳。

3.4 表面裂縫

扭王字塊在混凝土硬化過程中需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如果養(yǎng)護(hù)方式不當(dāng)，表面的水分流失快，表面體積收縮大，內(nèi)部水分流失慢，收縮小，張拉力不平衡出現(xiàn)表面開裂，根據(jù)表面養(yǎng)護(hù)水平開裂的程度也不同；混凝土水化操作時(shí)內(nèi)部水化熱揮發(fā)不及時(shí)，內(nèi)外溫差大，熱量分布不均，混凝土形變超過極限造成表面裂縫；混凝土加水拌和施工時(shí)內(nèi)部堿性物質(zhì)和氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成膠狀堿性物質(zhì)(硅膠)，其會(huì)吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土內(nèi)體積增大，導(dǎo)致裂縫；水泥量使用不合理，水泥用量過高時(shí)混凝土內(nèi)產(chǎn)生的水化熱會(huì)增加混凝土溫度，導(dǎo)致性能不穩(wěn)定；混凝土原料質(zhì)量不過關(guān)，采用含泥沙量大的粉砂作為施工原料，澆筑的扭王字塊抗拉強(qiáng)度低、收縮大，容易出現(xiàn)表面裂縫；混凝土過度振搗施工時(shí)，混凝土離析，表面形成一層砂漿層，導(dǎo)致澆灌的扭王字塊收縮量較大；混凝土振搗次數(shù)不夠、擠壓不徹底、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致塑型裂縫。

3.5 砂斑砂線

混凝土振搗施工后上層會(huì)有水分流出，這時(shí)需要排出上方沁水，如果沁水排出不及時(shí)，沁水會(huì)隨著模板縫隙留到下方形成砂線；混凝土內(nèi)氣泡較多，排出不及時(shí)，形成沁水，在壓力作用下水分集聚到模板附近，形成砂斑砂線；混凝土內(nèi)由于外力作用形成負(fù)壓環(huán)境，吸取混凝土內(nèi)的游離水，形成砂斑砂線。

3.6 松頂

影響出現(xiàn)扭王字塊松頂?shù)闹饕蚴牵夯炷猎吓渲脮r(shí)砂率配比不合適，水灰比例太大，在振搗施工時(shí)混凝土離析石子沉入底層，造成上部松頂；混凝土上部水分沒有排除干凈，形成砂漿層，導(dǎo)致松頂；混凝土配比砂漿量比例過高，形成浮漿。

4 表面缺陷主要影響因素分析

通過分析討論對(duì)比，確定影響扭王字塊表面缺陷的原因主要有：①混凝土原料質(zhì)量問題。②混凝土配比不合理。③施工前沒有進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。④施工環(huán)境晝夜溫差大，溫度控制不合理。⑤混凝土澆筑施工時(shí)，混凝土坍落度施工控制不合理。⑥拆模時(shí)間不合理，過早或過晚拆模。⑦模板質(zhì)量不合格，拼裝時(shí)有縫隙，造成漏漿。⑧拆模技術(shù)人員操作不規(guī)范。⑨振搗施工時(shí)間較短、振搗不夠或振搗過量。⑩養(yǎng)護(hù)液質(zhì)量不合格。模板未清理或清理不干凈，有碎屑?xì)堅(jiān)?/p>

5 預(yù)制扭王字塊體表面缺陷施工控制

5.1 施工控制

原料在進(jìn)場(chǎng)使用之前必須按一定比例抽樣試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)的原料質(zhì)量合格符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后才能投入使用；對(duì)混凝土的配比進(jìn)行試驗(yàn)室試塊試驗(yàn)，檢測(cè)試塊的強(qiáng)度及表面質(zhì)量，最后得出混凝土的配比為：水泥：石：砂：粉煤灰：減水劑：水=293:1149:765:52:2.76:162，采用此配比制作的扭王字塊符合工程質(zhì)量要求；扭王字塊在澆筑施工前要進(jìn)行技術(shù)交底，在施工前要對(duì)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)施工流程培訓(xùn)，以保證扭王字塊的施工質(zhì)量；嚴(yán)格控制施工溫差，例如夏季氣溫較高，扭王字塊施工時(shí)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到施工要求強(qiáng)度，澆筑的扭王字塊合格率較高，但在冬季溫度較低時(shí)，扭王字塊質(zhì)量問題有所增加。所以在施工時(shí)盡量控制扭王字塊的施工溫度，如果工期要求在溫度較低時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況盡量延長(zhǎng)拆模時(shí)間，減少扭王字塊表面缺陷問題；通過統(tǒng)計(jì)分析，扭王字塊的氣泡一般多集中在中肢頂面的斜面位置及下肢頂面位置，這些位置的氣泡密集且大，在振搗施工時(shí)，由于扭王字塊的不規(guī)則形狀，氣泡也不易排出，所以在進(jìn)行振搗施工時(shí)，要保證振搗質(zhì)量，充分將混凝土內(nèi)氣泡擠出；施工現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，模板數(shù)量有限且需要重復(fù)使用，另外工期較緊，所以常出現(xiàn)拆模時(shí)間過早現(xiàn)象。在具體施工時(shí)要增加模板數(shù)量，嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，不能過早或過晚拆模；施工現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)使用的扭王字塊模板使用一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生一定程度變形，施工現(xiàn)場(chǎng)地面不平整也會(huì)導(dǎo)致模板底部和地面接觸不徹底，導(dǎo)致澆筑的扭王字塊出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以要保證扭王字塊模板的質(zhì)量，要具備較好的抗壓性和熱穩(wěn)定性，每次施工前檢查模板質(zhì)量，保證質(zhì)量合格才能投入使用。另外施工場(chǎng)地在施工前要進(jìn)行整平，避免影響扭王字塊的澆筑質(zhì)量；現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員培訓(xùn)合格后才能正式上崗，施工時(shí)嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行；振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把控好合適的振搗時(shí)間后嚴(yán)格執(zhí)行；養(yǎng)護(hù)液要保證質(zhì)量，施工前對(duì)養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行檢測(cè)，全部合格后才能投入使用；模板內(nèi)保證干凈，施工前檢查，避免出現(xiàn)水泥殘?jiān)?/p>

5.2 具體施工控制

5.2.1 表面氣泡、蜂窩控制措施

要保證混凝土合適的坍落度，有利于混凝土內(nèi)氣泡排出；混凝土分層澆筑厚度要小于50cm，尤其注意下肢和中肢斜面位置；引氣劑使用前與水按一定比例混勻后再放入混凝土攪拌倉(cāng)中；避免使用油性脫模劑，必須使用時(shí)控制油刷厚度；振搗采用插入式振搗棒，振搗方式應(yīng)快插慢拔、上下抽動(dòng)，振搗棒和模板的距離應(yīng)小于10cm左右，并不能觸碰模板；斜面的振搗方式采用吊棒送棒振搗；控制模板質(zhì)量，拼裝要加上止?jié){條。

5.2.2 邊棱掉角控制措施

根據(jù)施工氣溫情況嚴(yán)格控制拆模時(shí)間；保證混凝土強(qiáng)度；模板內(nèi)邊角和粗糙要進(jìn)行打磨，保證無凸起；拆模要利用千斤頂進(jìn)行，禁止使用大錘拆模；冬季澆筑施工完畢后，做好保溫覆蓋工作；拆模后扭王字塊強(qiáng)度達(dá)到60%以上才能轉(zhuǎn)運(yùn)至堆場(chǎng)。

5.2.3 漏漿爛角控制措施

嚴(yán)格控制混凝土分層，底層混凝土分層厚度應(yīng)小于下肢斜頂面的起點(diǎn)線；要保證底膜平整，止?jié){帶要嚴(yán)密防止漏漿；澆筑施工過程中，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)支架、模板、堵縫等情況，避免出現(xiàn)模板滑動(dòng)、漏漿等情況發(fā)生。

5.2.4 表面裂縫控制措施

抹面施工后及時(shí)覆蓋塑料膜，進(jìn)行保溫避免水分散失過快出現(xiàn)裂縫；冬季溫度較低施工嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，控制室內(nèi)外溫差；優(yōu)化混凝土配比，避免過量使用粉砂原料；拆模后也要采取保溫措施，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)季節(jié)溫度不同，養(yǎng)護(hù)方式也不一樣，夏季應(yīng)增加養(yǎng)護(hù)時(shí)間，冬季要搭設(shè)溫棚，降低養(yǎng)護(hù)溫差；選擇中低熱水泥(礦渣硅酸鹽)，降低水化熱量；嚴(yán)格控制二次振搗及抹面時(shí)間，注意扭王字塊表面的二次抹壓。

5.2.5 砂斑砂線控制措施

及時(shí)清理混凝土面層沁水；控制負(fù)壓，保證混凝土施工壓力平衡，澆筑完成后稍松模板腰部位置螺絲，使空氣進(jìn)入平衡壓力；少量使用減水劑。

5.2.6 松頂控制措施

混凝土的振搗時(shí)間應(yīng)在20s以內(nèi)，要保證振搗質(zhì)量；混凝土選擇30-50mm之間坍落度材料，不易產(chǎn)生大量浮漿；及時(shí)排除混凝土頂部沁水，要進(jìn)行2次振搗及2次抹面施工，避免松頂；混凝土材料配比要保證砂率及水灰配比合理，減少混凝土沁水增加保水性及和易性；澆筑完成后進(jìn)行頂部混凝土的壓實(shí)、抹光施工，避免松頂。

6 結(jié) 語(yǔ)

該工程通過優(yōu)化混凝土原料配合比，保證施工原料質(zhì)量，嚴(yán)格控制分層施工、振搗施工程序，進(jìn)行2次振搗及抹面施工控制，及時(shí)排除沁水，注意保溫和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，保證了工程所需扭王字塊施工質(zhì)量，滿足工程施工要求。