季风地区混凝土外观质量控制

付胜余

摘要：简要论述了季风地区品质混凝土外观质量控制措施，以东北松通项目为依托，从混凝土原材料、配合比设计优化和施工工艺控制等多方面进行试验，总结季风地区混凝土外观质量控制措施，为后续季风地区品质混凝土外观质量提升提供参考。

    关键词：季风地区  混凝土外观  控制措施

1. 引言

松原至通榆(吉蒙界)高速公路为绥芬河至满洲里高速公路(G10)铁力至科右中旗联络线(G1015)的组成部分，全长 206.037km。项目地处吉林省西部地区，即松嫩平原的中南部，总体形成极端、复杂的混凝土服役环境，主要表现为季风、高盐碱、季冻和干旱等。通过项目现场墩柱和箱梁外观质量调研发现，现场墩柱有色差、无光泽、气泡、水化黑斑等外观质量缺陷，箱梁存在着气泡、色差、梁体粘膜、水波纹等外观质量缺陷。针对越来越多的工程品质混凝土需求，关键环节之一便是提高混凝土构件的外观质量，如何改善恶劣环境条件下混凝土外观显得尤为重要。

2. 影响混凝土外观质量的因素分析

一般情况下，混凝土外观质量的影响因素主要可以分为内因和外因，内因主要包含混凝土原材料质量、技术指标要求以及合理的配合比设计；外因主要指混凝土施工工艺控制，包括模板、脱模剂、浇筑、振捣、拆模与养护等关键施工。以东北松通项目为依托，从混凝土原材料、配合比设计优化和施工工艺控制等多方面进行试验，总结季风地区混凝土外观质量控制相应措施。

2.1 原材料影响

2.1.1 水泥种类的影响

  针对现场采用的不同水泥（北方水泥、亚泰水泥和金隅水泥）在室内进行混凝土桶模试验，桶内涂刷现场使用油性脱模剂，放置混凝土振动台振动相同时间，脱模后的外观质量可以看出，三种水泥成型的桶模试件气泡含量均较多，但以亚泰水泥最少；三种水泥都存在不同程度的色差，其中以北方水泥的色差较少，金隅水泥产生的色差较大。结合试验室内混凝土和易性试拌效果，亚泰水泥与外加剂兼容性较好，对混凝土外观改善方面比北方水泥和金隅水泥效果要好。

2.1.2 粉煤灰的影响

掺合料采用国电双辽发电有限公司生产的F类I级粉煤灰。室内采用同种配合比，通过内掺粉煤灰的方式，进行纯水泥、掺粉煤灰的同种配合比的桶模试验，通过对脱模后的桶模观察可以看出，采用纯水泥和掺粉煤灰的两种混凝土成型的桶模试块表面均存在不同程度的气泡，其中掺入粉煤灰组小气泡较少，而纯水泥试块表面小气泡较多；掺入粉煤灰的试块外观光泽度、表面光滑度均较纯水泥试块好。因此，粉煤灰对混凝土结构外观色差影响较小，但有助于改善混凝土的和易性、排气性及硬化混凝土的光泽度。

2.1.3 粗集料的掺配比例及针片状的影响

进场碎石粒径偏细，对掺配比例进行了调整，筛分结果见表1，调整后的级配较调整前更能形成骨架结构。分别进行大中小三级配碎石原掺配比例(30%:60%:10%)、调整掺配比例(40%:50%:10%)、筛除针片状的粗集料进行同配合比的混凝土桶模试验。试验表明，粗集料的级配、粒型对混凝土外观质量影响较大，确定合理级配，使粗骨料和细骨料比率适中选择分布均匀稳定，有助于气泡在浆体中的流动和排出，针片状含量较多，当骨料的孔隙率较大时，混凝土易形成气泡，且排气困难。

表1  粗集料三级配筛分结果

项目	累计筛余结果（%）
筛孔(mm)	31.5	19	9.5	4.75	2.36
调整前	0.0	29.2	77.6	95.5	98.8
调整后	0.0	38.5	83.8	94.3	97.9
筛除针片状	0.0	35.9	79.3	97.6	99.3

2.1.4 细集料细度模数的影响

该项目细集料细度模数偏小，介于2.0～2.3之间，且细集料中含石量不稳定，时常超标。采用松通项目砂、周边中铁项目砂（细度模数2.4）和松通项目调整砂(筛除4.75mm以上卵石颗粒，并调整细度模数为2.7)进行同配合比的混凝土桶模试验，通过成型后的桶模外观可以看出，细集料颗粒的级配及细度模数对混凝土的排气性能有较大影响，随着河砂细度模数的增大，混凝土表现出更好的和易性，且混凝土的粘度降低，在振捣过程中，调整砂的混凝土在振捣过程中，气泡产生数量较少。

2.2 混凝土配合比影响

针对现有原材料，在试验室开展了配合比设计优化试验。优化措施包括粉煤灰掺配比例的调整、砂率调整、碎石掺配比例调整以及外加剂的调整(减少缓凝成分，增加消泡剂，增加外加剂与现有材料的适应性和兼容性)，优化前后的配合比数据见表2、表3。

          表2  C40防腐蚀混凝土配合比各种原材料用量(kg/m3)           

原材料	水泥	粉煤灰	硅灰	河砂	碎石	水	减水剂	引气剂
优化前	340	64	21	709	1109	157	4.68	0.85
优化后	342	64	21	672	1143	158	4.25	0.85

               表3  C50箱梁混凝土配合比各种原材料用量(kg/m3)             

原材料	水泥	粉煤灰	河砂	碎石	水	减水剂
优化前	424	47	718	1076	155	5.65
优化后	402	71	681	1110	156	5.20

针对优化前后配合比进行现场墩柱和箱梁试验，从现场拆模后的效果来看，配合比优化后的墩柱和箱梁外观效果较以前气泡较少，光泽度较好，达到预期效果。

2.3 施工工艺的影响

2.3.1 脱模剂种类的影响

对现场采用的废弃柴油机油混合物、柴油+机油和武港院生产的水性脱模剂，分别进行室内桶模试验。试验表明，采用废机油+废柴油组，两种油难以混合均匀，粘度不易控制，且含有其他的杂质，因此在混凝土表面呈现偏黄色的污染。在机油中掺入适量柴油(机油:柴油=6:4)降低粘度之后，混凝土表面气泡较少。武港院的水性脱模剂有较好的消泡效果，振捣过后混凝土表面气泡消除。

2.3.2 模板清理效果的影响

现场模板，尤其是新模板，由于打磨次数不到位、不彻底，混凝土浇筑完成后留下打磨的钢刷印记。因此，针对新进场钢模板至少打磨三次，第一次除锈，后续打磨需先涂抹水泥浆，再进行打磨，打磨直至除去表面防腐漆且模板光泽度均匀一致，达到镜面模板效果；周转过程中的钢模板，每次涂刷脱模剂前，至少进行一次打磨，且打磨后必须进行细致的清理，直至表面无锈迹、油渍、水泥浆等杂物，严禁模板表面残留打磨钢刷印记。施工中，墩柱模板在周转过程中，打磨2次，且打磨后进行了细致的清理，墩柱表面光滑、光泽度好、气泡较少。

2.3.3 浇筑工艺的影响

由于振捣棒的尺寸和作用范围的限制，混凝土应分层浇筑。现场进行了分层厚度为50cm、80cm、100cm的墩柱试验，试验表明，在其他相同条件下，混凝土的分层厚度为50cm时，墩柱表面气泡较少。

采用两套相同模板，设置两套不同振捣工艺，如表4所示。

表4  浇筑及振捣工艺

项目	原工艺	试验工艺
下料	直接下料	使用串筒
分层厚度	80-100cm	50-60cm
振捣点（振捣间距）	10棒	8棒
距离模板距离	10-15cm	20-25cm
振捣时间	40-50s	30-40s

两根墩柱采用性能相同的混凝土，入模坍落度为200mm。拆模后，采用原浇筑振捣工艺的墩柱外观质量较差，整体缺乏光泽度，且表面气泡数量明显多于采用试验工艺的墩柱。

2.3.4养护的影响

 由于部分墩柱较高，现场风速较大，将土工布和塑料薄膜缠绕裹覆很难包扎严实；绑扎养护时，如果绑扎措施不当，拆除养护布后，容易在绑扎处产生养护水印。为解决以上问题，借鉴国内部分项目利用养护布养护措施，在端字大桥进行了混凝土养护布养护试验。该养护布采用五层材料胶合而成，养护时，只需在养护布内侧喷洒少量清水后，通过自带胶贴将养护布粘在墩柱表面即可。试验表明，通过14d的包裹养护后，养护布与混凝土粘贴较好，无脱落现象，待养护布拆除后，墩柱混凝土表面外观质量良好，达到预期效果。

3.结语

结合项目现场实际情况，对影响混凝土结构外观的因素进行分析与总结，得出以下结论：

(1)原材料中水泥的品种、粉煤灰的品质、集料的粒径及级配等都会对混凝土外观质量产生影响。应该根据现场实际情况，通过试验选择最优品质水泥和粉煤灰，同时严格控制进场集料质量，集料进场后分批分仓堆放，河砂使用前筛除4.75mm以上卵石颗粒，碎石水洗后使用，拌和混凝土时使用含水量稳定且较小的同一料仓的河砂，禁止铲底。

(2)混凝土配合比的优化也可以对外观起到改善作用。

(3)施工工艺对混凝土外观质量产生重要影响。模板应精细处理无污染，脱模剂尽量避免使用勾兑脱模剂，混凝土浇筑时坍落度控制适宜（墩柱180±20mm，箱梁190±10mm），应采用滑槽、串筒、漏斗等辅助设施，确保混凝土不出现分层离析现象；浇筑分层厚度以50cm为宜，不能超过60cm；现场采用直径50mm的振捣棒时，振捣间距宜为50cm，振捣时间约20-30s，提棒速率为3-5cm/s。混凝土分层浇筑时，上下层的振捣点应错开半个振捣位，振捣棒插入下层混凝土至少10-15cm。在季风地区采用混凝土养护布养护对混凝土外观提升有较好效果。

参考文献：

[1]宋功业，鲁平.现代混凝土施工技术.北京：中国电力出版社.2010.第一版.

[2]侯永生，刘桂军，王连芳.混凝土的配制与施工技术.北京：中国铁道出版社.2010.第一版.

[3]吉林，廖昌文，孙伟，结构混凝土耐久性及其提升技术.北京：人民交通出版社.2011.第一版.