浅谈混凝土外观质量常见的问题及防治措施

浅谈混凝土外观质量常见的问题及防治措施
六公司巴新项目部    阮雷斌
【摘  要】  随着经济的发展，观念的更新，人们对混凝土工程外观质量要求愈来愈高，很多工程已经将混凝土外观质量作为质量评定的重要指标。本文总结了混凝土施工中常见的外观质量缺陷，并从模板体系的设计、制作与安装、混凝土原材料的选用、配合比设计、混凝土的浇注、养护和表面缺陷修补等全过程，提出了混凝土的外观质量控制措施，以确保外观质量效果。对同类工程施工具有一定的参考借鉴价值。
【关键词】  混凝土  问题  防治措施
1、工程概况：
 新建巴彦乌拉至新邱铁路即巴新铁路，起自内蒙古自治区锡林郭勒盟的西乌珠穆沁旗所在地巴彦乌拉镇，终点到辽宁省阜新市衔接国铁新义线的新邱站，是我国以民营资本投资的最长的民营铁路，是一条贯通内蒙古东部与辽宁西部的铁路大通道。其中，大板北站位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗大板镇境内，地处中纬度，属于温带半干旱、大陆性季风气候，沙漠边缘，常年风沙肆虐，冬季漫长而寒冷，极端最低气温-38℃，夏季短促炎热、雨水集中，紫外线强烈，气候环境恶劣。大板北站共有涵洞140.26延米。
2、混凝土外观质量缺陷的原因分析及监控对策2. 1　色差（1）产生的原因：原材料变化及配料偏差；搅拌时间不足；浇注过程中的离析作用；模板的不同吸收作用或模板漏浆；脱模剂的施加不均匀或养护不稳定。（2）监控对策与手段：采用同品牌、同规格、同颜色、同产地的原材料；严格按配合比投料和搅拌，并根据气候和原材料的变化，随时抽检含水率，及时调整水灰比；采用吸水性适中的模板材料；采用无色脱模剂，并及时养护。
2. 2　气泡（1）产生的原因：混凝土拌合料含砂过多；模板不吸水或模板表面湿润性能不良；振捣不足。（2）监控对策与手段：控制混凝土坍落度及和易性；混凝土分层布料的厚度应控制在30 cm以内；控制振捣方式、插入下一层深度和振捣时间。
（3）混凝土入模含气量应满足表1要求
                      表1  混凝土含气量
环境条件 混凝土无抗冻要求 混凝土有抗冻要求
  D1 D2、D3 D4
含气量，﹪ ≧2.0 ≧4.0 ≧5.0 ≧5.5

2. 3　黑斑、锈痕（1）产生的原因：脱模剂不纯或使用过量；来自模板上的铁锈。（2）监控对策与手段：采用无色脱模剂，并涂刷均匀；清除模板上的铁锈（即抛光处理） 。
2. 4　花纹斑或粗骨料透明层（1）产生的原因：含砂量低；石子形状不好；光滑或挠曲的模板；振捣过度或在外部振捣。（2）监控对策与手段：控制含砂量；采用级配和形状好的石子；模板刚度应适中；振捣方式应正确，避免外部振捣和拆模过早。
2. 5　表面泌水现象（1）产生的原因：含砂量低；由于天气冷或混凝土外加剂配料不当而延长了硬化时间；模板吸水能力和刚度不够或表面有水；坍落度过大。（2）监控对策与手段：控制含水量、含砂量，使用减水剂；采用刚度足够且能够吸水的模板；对光滑的模板采用轻机油脱模剂；控制混凝土坍落度。
2. 6　接缝挂浆、漏浆和出现砂带（1）产生的原因：接缝不严密，模板底部不够严密；模板拼板太柔；混凝土中水分过多，流动性过高；振捣过强。（2）监控对策与手段：设置凹槽施工缝，接缝处用油膏或发泡剂嵌实；采用刚度适中的模板面板材料；混凝土坍落度应严格控制，变化应很小；浇捣方法应正确，避免直接振捣接缝处。
2. 7　蜂窝麻面（1）产生的原因：细骨料不足；振捣不充分；接缝不密闭。（2）监控对策与手段：严格控制混凝土配合比；振捣应密实；接缝应采用油膏或发泡剂密封。
2. 8　表面裂缝
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。尤其是在内蒙古高原施工，风沙大、空气干燥、四季温差极大，混凝土很容易开裂。裂缝产生的原因是复杂的，主要有三种：由外荷载的直接应力引起的裂缝；由外荷载作用，结构次应力引起的裂缝；由变化引起的裂缝，即混凝土结构由温度、收缩、和膨胀、不均匀沉降等因素引起的开裂。其中由变化引起的裂缝在工程施工中最常见，因此也是防治重点。混凝土结构物最大约束应力近似计算公式                                      (1)                             或按时间增量计算：(2)  当应力超过抗拉强度时，可求出裂缝间距：                                             （3）                                    （4）                                              （5）式中：T—包含水化热、气温及收缩当量温差，同号取加，异号取差，由此可见，夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩及收缩都是叠加的，拉应力较大。                                                --混凝土的极限拉伸，级配不良，养护不佳，约为0.5×10-4～0.8×10-4；正常级配，一般养护，为1×10-4～1.5×10-4；级配良好，养护优良，取2×10-4；级配合理可提高极限拉伸20%～40%            H—均拉层厚度（强约束区）；                                    E—混凝土弹性模量；                                         --水平约束系数；                                        cch、arcch—双曲余弦及双曲余弦反函数；                       a—线膨胀系数；一般情况下公式（3）、（4）、（5）说明，控制开裂的主要因素是约束力、温差及收缩和混凝土的极限拉伸。我们尽力降低前两项数值同时尽力提高极限拉伸方能有效解决裂缝问题。严格控制混凝土配合比，适当降低水泥用量；选择合适的模板，及时做好养护工作；严格控制拆模时间。
3、混凝土外观质量控制措施3. 1　模板体系控制措施（1）设计模板时，要充分考虑拼装和拆除的方便性、支撑的牢固性和简便性，并保持较好的强度、刚度、稳定性及整体拼装后的平整度。（2）模板拼缝部位、对拉螺栓和施工缝的设置位置、形式和尺寸须经建筑师认可。（3）根据构件的规格和形状，合理选用不同的模板材料，配制若干定型模板，以便周转施工所需；对圆形构件可选择钢模板，对E形、T形等截面形式复杂的构件可采用进口芬兰板或涂塑九夹板；钢模板内表面均应进行抛光处理。（4）制作模板时，应保证模板的几何尺寸精确，拼缝严密，材质一致，模板面板拼缝高差、宽度应≤1 mm，模板间接缝高差、宽度应≤2 mm。（5）模板接缝处理要严密。模板内板缝要用油膏批嵌，外侧也要用硅胶或发泡剂封闭，以防漏浆。模板脱模剂应采用吸水率适中的无色轻机油。模板周转3次后应进行全面检修并抛光打磨一次。
3. 2　混凝土的配合比控制措施为提高混凝土耐久性，改善混凝土的抗裂性能，混凝土中应适量掺加优质粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物质掺合料。一般情况下，物质掺合料掺量不宜小于胶凝材料总量的20﹪。当混凝土中粉煤灰掺量大于30﹪时，混凝土的水胶比不宜大于0.45。不同环境下钢筋结构的混凝土水胶比、胶凝材料用量应满足表2、表3
 表2 钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg∕m3）
环境类别 环境作用等 级 设计使用年限本论文由论文同学网(myeducs.cn)整理，更多论文，请点毕业论文范文查看
  100年 60年 30年
  a b a b a b
碳化环境 T1 0.55 280 0.6 260 0.65 260
 T2 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 T3 0.45 320 0.5 300 0.5 300
 氯盐环境  L1 0.45 320 0.5 300 0.5 300
 L2 0.4 340 0.45 320 0.45 320
 L3 0.36 360 0.4 340 0.4 340
化学侵蚀环境 H1 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 H2 0.45 320 0.5 300 0.5 300
 H3 0.4 340 0.45 320 0.45 320
 H4 0.36 360 0.4 340 0.4 340
冻融破坏环境 D1 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 D2 0.45 320 0.5 300 0.5 300
 D3 0.4 340 0.45 320 0.45 320
 D4 0.36 360 0.4 340 0.4 340
磨蚀环境 M1 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 M2 0.45 320 0.45 300 0.5 300
 M3 0.4 340 0.45 320 0.45 320
注：
1、 a表示最大水胶比
2、  b表示最小胶凝材料用量
 表3  素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg∕m3）
环境类别 环境作用等 级 设计使用年限
  100年 60年 30年
  a b a b a b
 碳化环境 　 T1、T2、T3 0.6 280 0.65 260 0.65 260
    氯盐环境  L1、L2、L3 0.6 280 0.65 260 0.65 260
化学侵蚀环境 H1 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 H2 * * 0.5 300 0.5 300
 H3 * * * * * *
 H4 * * * * * *
冻融破坏环境 D1 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 D2 * * 0.5 300 0.5 300
 D3 * * * * * *
 D4 * * * * * *
磨蚀环境 M1 0.55 280 0.6 260 0.65 260
 M2 0.5 300 0.55 280 0.6 260
 M3 * * 0.5 300 0.5 320
注：
1、 a表示最大水胶比 
2、 b表示最小胶凝材料用量 
3、 *表示不宜采用素混凝土结构
在材料和浇注方法允许的条件下，应采用尽可能低的坍落度和水灰比，坍落度一般为90 mm ±10 mm，以减少泌水的可能性。同时，混凝土含气量应≯1. 7 % ，初凝时间以6～8 h为宜。
3. 3  混凝土原材料的控制措施（1）水泥：应首选硅酸盐水泥，要求确定生产厂商、定强度等级、定批号，最好能做到同一熟料。                               （2）粗骨料（碎石） ：应选用强度高、粒径在5～25 mm、连续级配好、同颜色、含泥量≤0. 8 %和不带杂物的碎石，要求定产地、定规格、定颜色。（3）细骨料（砂子） ：应选用中粗砂，细度模数为2. 5以上，含泥量为2 %，不得含有杂物，要求定产地、定砂子细度模数、定颜色。（4）粉煤灰：掺入粉煤灰可以改善混凝土的流动性和后期强度，因而应选用细度Ⅱ级粉煤灰以上的产品，要求定供应厂商、定细度，且不得含有任何杂物。（5）外加剂：可采用EA - 1 （2）普通型减水剂，要求定厂商、定品牌、定掺量。对首批进场的原材料经取样复试合格后，应立即进行“封样”，以后进场的每批来料均与“封样”进行对比，发现有明显色差的不得使用。清水混凝土生产过程中，一定要严格按试验确定的配合比投料，不得带任何随意性，并严格控制水灰比和搅拌时间，随气候变化随时抽验砂子、碎百的含水率，以便于及时调整用水量。 2. 4　混凝土浇注控制措施（1）大阪北站DK329+980是一座单孔斜交箱涵，出入口设计是钢筋混凝土结构，浇筑混凝土前，应检查钢筋位置和保护层厚度是否准确，是否按规范要求固定好垫块；浇筑时不得踩踏钢筋，浇筑过程中如钢筋有变形或脱扣者，应及时校正，以免露筋。（2）合理调度搅拌输送车送料时间，逐车测量混凝土的坍落度。大板北站共1.77km，搅拌站在离最远的施工地点有1km，要严格控制送料时间。混凝土运输允许的延续时间不宜大于表4中的规定：        表4   混凝土运输允许延续时间
从搅拌机倾出时的混凝土温度（℃） 运输允许延续时间（min）
 
20～30 45
 
10～19 60
 
5～9 90
 
（3）大板北站五座涵洞墙身高度最低也有3.5米，最高的达到4.5米，因此混凝土浇筑高度超过2m时，下料时要用串筒或者溜槽，避免混凝土离析，严格控制每次下料的高度和厚度，保证分层厚度≯30 cm。（4）振捣方法要正确，“快插慢拔”、不得漏振和过振。可采用二次振捣法，即第一次在混凝土浇注时振捣，第二次待混凝土静置一段时间再振捣，而顶层一般在0. 5 h后进行第二次振捣，以减少表面气泡。（5）严格控制振捣时间和振捣棒插入下一层混凝土的深度，保证深度在5～10 cm，振捣时间应以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起，并将模板边角填满充实为止，一般为15 s左右。设专职振捣手，便于积累经验。
3. 5　混凝土养护控制措施　　大板北站所在的巴林右旗地处中纬度，属中温带、半干旱、大陆性季风气候，干旱而多大风，昼夜温差大。因此在这样干旱的地带施工，应该适当增加混凝土浇水养护次数，为了减少清水混凝土的表面色差，混凝土构筑物的侧模应在48 h后拆除。模板拆除后，其表面应采用塑料薄膜严密覆盖进行养护，尽量不直接用草垫或草包铺盖以免造成永久性黄颜色污染。洒水养护时间应符合表4              表5  混凝土养护时间
水泥品种 相对湿度
 ﹤60%       （干燥环境） 60%～90%      (较湿环境) ﹥90%            （潮湿环境）
   
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 14 7 可不再另洒水养护
   
矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥 21 14 
   
   

3. 6　混凝土表面缺陷修补控制措施　　拆模后由于混凝土的泌水性、模板的漏浆和混凝土本身的含气量较大，其表面局部会产生一些小的气泡、孔眼和砂带等缺陷。因此，拆模后应立即清除表面的浮浆和松动的砂子，采用相同品种、相同强度等级的水泥拌制成水泥浆体，修复和批嵌缺陷部位，待水泥浆体硬化后，用细砂纸将整个构件表面打磨光洁，并用水冲洗洁净，以确保表面无色差。
4、结束语　　混凝土工程外观质量是评价混凝土质量的重要指标之一，也是困扰施工人员的难题之一，影响混凝土外观质量的因素比较多，控制难度也比较大。因此，要切实提高混凝土的外观质量，必须结合实际情况，深入分析混凝土表面可能产生的各种质量缺陷及缺陷产生的原因，并采取针对性的措施，从施工全过程各工序全面加以预控，以确保混凝土的外观质量。
参考文献：                                         [1] 《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB 10210-2001）[2] 《铁路桥涵工程施工规范》（TB 10415-2003）          [3] 周  瑜.《混凝土工程的外观缺陷和质量控制分析》.中小企业管理与科技，2009                               [3] 王铁梦.《建筑物的裂缝控制》.上海科技出版社，1989 [4] 王子良. 《常见混凝土桥梁裂缝的成因及解决办法》[期刊论文] 中小企业管理与科技，2009