淺析橋梁墩身混凝土起砂現(xiàn)象的原因及防治措施

1、淺析橋梁墩身混凝土起砂現(xiàn)象的原因及防治措施摘要：鐵路橋梁已把混凝土外觀質(zhì)量作為優(yōu)質(zhì)工程的一個(gè)重要方面。起砂是橋梁墩身混凝土主要外觀缺陷之一。依據(jù)武漢化工新區(qū)鐵路專線聯(lián)豐大橋項(xiàng)目在改善墩身混凝土表面起砂問題方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要分析了墩身混凝土起砂主要形成原因并從混凝土配比調(diào)整和混凝土施工工藝方面提出了改進(jìn)措施，為今后橋梁墩身工程起砂的防治提供參考。關(guān)鍵詞：墩身混凝土；起砂；泌水性；施工工藝引言隨著人們生活環(huán)境的日趨美化，混凝土外觀質(zhì)量問題日益受到人們重視，一方面人們在混凝土結(jié)構(gòu)物上進(jìn)行裝飾，達(dá)到美化結(jié)構(gòu)物的目的；另一方面又重新把注意力放在混凝土外觀質(zhì)量改進(jìn)上，特別是鐵路橋梁已把混凝土外觀質(zhì)量作為

2、優(yōu)質(zhì)工程的一個(gè)重要方面。橋梁墩身由于橫截面積較小且高度普遍偏高等結(jié)構(gòu)特殊性,澆筑的混凝土輕微泌水都很容易造成表面起砂,外觀質(zhì)量相對難以控制。起砂作為混凝土外觀質(zhì)量常見通病,一方面影響墩身外觀質(zhì)量,另一方面對墩身混凝土的耐久性影響更不容忽視。本文結(jié)合武漢化工新區(qū)鐵路專線聯(lián)豐大橋項(xiàng)目在改善墩身混凝土表面起砂問題方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后類似工程提供參考。1. 混凝土墩身起砂現(xiàn)象描述武漢化工新區(qū)鐵路專線聯(lián)豐大橋有墩身100多個(gè)，在前期施工過程中發(fā)現(xiàn)，部分墩身混凝土拆模后發(fā)現(xiàn)表面出現(xiàn)起砂現(xiàn)象，起砂部位砂子外露，沒有水泥漿層，呈長條樹枝狀，砂子一摸即掉，嚴(yán)重影響墩身的外觀質(zhì)量甚至耐久性。圖1 混凝土墩身表面

3、起砂2. 混凝土墩身起砂原因分析大量施工實(shí)踐表明：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出現(xiàn)泌水，也即混凝土在凝結(jié)過程中產(chǎn)生了泌水，泌水產(chǎn)生后集中在模板和混凝土界面成線狀向上匯流產(chǎn)生流痕，流痕處砂因水流而洗掉表面水泥漿，出現(xiàn)表面裸露的砂粒1-2。根據(jù)現(xiàn)場墩身混凝土表面泌水情況來看，泌水主要發(fā)生在高度大于6m的墩身，而且泌水一般出現(xiàn)在墩身澆筑到一半高度時(shí)，由此可以判斷墩身混凝土泌水屬于混凝土的靜置加靜壓泌水，由于墩身混凝土澆筑采用泵送方式，坍落度相對較大，而墩身高度相對比較高，故比較容易產(chǎn)生靜置加靜壓泌水，而且在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)?；炷涟韬衔锩谒饕邢蚰０迮c混凝土接觸的表面匯集

4、。由于水的密度要小于混凝土拌合物密度，故水會向上流動(dòng)，帶走流痕處的水泥漿，導(dǎo)致砂子裸露，混凝土表面出現(xiàn)起砂。3. 針對墩身混凝土起砂而采取的解決措施從墩身混凝土起砂原因分析可以看出，墩身表面起砂主因是混凝土泌水性。墩身混凝土在澆筑過程的泌水量的大小與混凝土自身特性以及混凝土施工工藝有關(guān)。3.1提高混凝土自身保水性混凝土的泌水性的降低主要取決于提高混凝土自身的保水性。本項(xiàng)目墩身配合比按照高性能泵送混凝土設(shè)計(jì)，標(biāo)號C35，坍落度140180mm，亞東普硅42.5水泥用量280kg/m3，級粉煤灰用量70 kg/m3，S95礦粉45 kg/m3，所采用的砂、石質(zhì)量均符合鐵路規(guī)范要求，砂率為40%，水

5、膠比0.38，蘇博減水劑摻量1.5%，到工地現(xiàn)場坍落度在160180mm，能夠滿足施工要求。聯(lián)豐大橋墩身混凝土采用的是商混站拌合、攪拌車運(yùn)輸、車泵現(xiàn)場泵送的施工方式，由于澆筑的墩身較高，再加上橫截面相對偏小、鋼筋較少等結(jié)構(gòu)特殊性，泵送混凝土的澆筑速度相對較快，為不影響混凝土到達(dá)現(xiàn)場后的和易性，減水劑選用的是帶一定緩凝成分的聚羧酸。在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)隨著混凝土澆筑面的升高到墩身高度一半時(shí)，混凝土表面開始出現(xiàn)輕微泌水，隨混凝土繼續(xù)澆筑水一直上返，直至在混凝土澆筑表面形成了一層水膜，這表明混凝土可能存在著滯后泌水以及壓力泌水量偏大的問題。經(jīng)分析查找原因，我們認(rèn)為可能是采用蘇博聚羧酸減水劑與亞東水泥的相

6、容性存在一定問題而導(dǎo)致了滯后泌水和壓力泌水量偏大。因此，通過選擇不同品種聚羧酸減水劑進(jìn)行對比試驗(yàn)，選擇性能最佳的減水劑，從而解決混凝土滯后泌水以及壓力泌水量偏大的問題，提高混凝土的保水性。表1 摻不同品種減水劑的泌水情況表減水劑品種摻量/%坍落度/mm1h靜置泌水量壓力泌水率蘇博1.5170較多泌水42西卡1.5180基本無泌水8巴斯夫1.5185稍微泌水12從對比結(jié)果可以看出：采用西卡減水劑的墩身混凝土和易性以及保水性較好，故實(shí)際生產(chǎn)中減水劑采用西卡。采用調(diào)整后的外加劑再次進(jìn)行了澆筑，原材料及施工工藝與以前完全一樣，在澆筑過程中沒有再發(fā)生泌水，拆模后墩身表面也沒有出現(xiàn)明顯起沙現(xiàn)象，而且混凝土

7、表面較光滑，這說明高效聚羧酸減水劑的選用不當(dāng)是造成混凝土起砂的主要原因之一。在現(xiàn)場施工中有時(shí)發(fā)現(xiàn)，采用西卡減水劑后，墩身混凝土在澆筑過程中仍出現(xiàn)一定泌水。經(jīng)過綜合分析原因，將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到砂子上面，混凝土所用砂為巴河河砂，砂子本身比較潔凈，含泥量小于2%左右，且沒有泥塊，質(zhì)量良好，細(xì)度模數(shù)2.6，砂子的級配屬區(qū)，與前期使用的砂子相差不大，但是其小于0.15mm顆粒含量只有2%，細(xì)顆粒相對較少，這可能是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)泌水的原因。為此，相應(yīng)的將砂率調(diào)高23%，混凝土的泌水現(xiàn)象得到明顯改善。由此可以得出：砂的細(xì)度模數(shù)通常不能完全反映顆粒組成的差異，混凝土砂率還應(yīng)根據(jù)砂自身顆粒組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，細(xì)顆粒過少應(yīng)適

8、度增加砂率，從而增加混凝土漿體保水性，降低混凝土泌水量；細(xì)顆粒含量過多，則應(yīng)適當(dāng)降低砂率。所以說，墩身混凝土的砂率調(diào)整應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，隨時(shí)根據(jù)砂子粗細(xì)、砂中細(xì)顆粒含量進(jìn)行調(diào)整，確保混凝土和易性和保水性。3.2 改進(jìn)和完善墩身混凝土施工工藝實(shí)踐證明：混凝土的施工工藝對混凝土的泌水性影響很大。對于墩身混凝土，其施工工藝主要是混凝土澆筑攤鋪、混凝土振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際，在混凝土質(zhì)量合格的情況下，進(jìn)一步對施工過程中存在不足的地方進(jìn)行改進(jìn)和完善，確保墩身的外觀質(zhì)量優(yōu)良。聯(lián)豐大橋墩身施工現(xiàn)場，采用三一車載泵進(jìn)行泵送施工，澆筑時(shí)直接將末端軟管深入墩身模板內(nèi)進(jìn)行澆筑，通過臂架來調(diào)整混凝土的下落高

9、度。由于墩身上端結(jié)構(gòu)“托盤及頂帽”扎有鋼筋網(wǎng)，工地前期施工只設(shè)了中間一個(gè)布料口。當(dāng)坍落度較小時(shí)，混凝土流動(dòng)性較差，出現(xiàn)混凝土堆積在墩身中心部位的現(xiàn)象，工人通過振搗棒振搗來導(dǎo)送混凝土使其填充滿鋼模，這樣一方面容易造成混凝土過振離析泌水，另一方面使混凝土布料不均勻，容易引起外觀缺陷。發(fā)現(xiàn)該情況后，建議工地在原有布料口兩邊，對稱增加兩個(gè)布料口，澆筑時(shí)通過布料口之間的轉(zhuǎn)換使混凝土自動(dòng)緊貼鋼模板壁，而且布料均勻，提高了施工效率。通過采取增加布料口的方式澆筑墩身混凝土，拆模后顯示混凝土起砂現(xiàn)象得到改善，而且混凝土表面光滑程度明顯提高。聯(lián)豐大橋墩身混凝土采用分層澆筑和機(jī)械振搗方式。在施工過程中發(fā)現(xiàn)，工人振搗

10、時(shí)有時(shí)將振搗棒碰到模板。振搗器距模板越近，模板附近的水上浮越嚴(yán)重，越易將模板表面的水泥漿帶走而留下砂子，所以應(yīng)控制振搗距模板的間距，一般在20cm為宜；工人對振搗時(shí)間的掌握不靈活?；炷琳駬v時(shí)間與混凝土拌合物坍落度有關(guān)，由于墩身混凝土采用泵送施工，為了提高澆筑速度，到現(xiàn)場混凝土坍落度一般在160180mm，這時(shí)應(yīng)相應(yīng)的減少振搗時(shí)間，防止過振。當(dāng)拌合物較稀時(shí)，坍落度180mm，相應(yīng)縮短振搗時(shí)間，減少抽動(dòng)次數(shù)，防止過振，如規(guī)定當(dāng)混凝土坍落度120mm時(shí)震動(dòng)25秒，則混凝土坍落度160180mm時(shí)震動(dòng)時(shí)間減為1015s，防止過振產(chǎn)生離析和泌水?；炷琳駥?shí)特征表現(xiàn)為：混凝土已無顯著沉落、表面呈現(xiàn)平坦，

11、已不冒氣泡、開始泛漿。由于墩身高度較高（大于6m），隨著泵送澆筑高度的增加，有時(shí)會不可避免的產(chǎn)生壓力泌水情況。在這種情況下，建議工地適當(dāng)放慢澆筑速度，每車澆筑完畢后等待12h再進(jìn)行澆筑，使?jié)仓幕炷涟韬衔镉幸欢ǖ乃瘯r(shí)間，消耗掉一定水分，同時(shí)將表面泌出少量水分蒸發(fā)掉，從而有效抑制泌水的產(chǎn)生。由于本項(xiàng)目兩根墩身之間間距不大，建議施工方采取相鄰2根墩身輪流分層交叉澆筑，從而既解決因等待12h耽誤工時(shí)的問題，又能確保澆筑質(zhì)量。通過商混站和施工方的共同努力，按以上改進(jìn)措施澆筑的墩身，表面無起砂，顏色均勻，表面光滑，得到了甲方和監(jiān)理方的認(rèn)同。墩身效果圖如下：圖2 改進(jìn)后的墩身效果圖4. 結(jié)語本文結(jié)合聯(lián)豐大橋墩身施工，分析了墩身混凝土表面起砂的主要原因，并提出一系列的改進(jìn)措施：采用混凝土配合比調(diào)整來減少混凝土起砂現(xiàn)象：通過采用保水性好的減水劑來降低混凝土的泌水量；在生產(chǎn)中，根據(jù)砂子的細(xì)度模數(shù)以及砂子的顆粒組成來動(dòng)態(tài)調(diào)整砂率，確?；炷辆哂辛己玫谋Ｋ?。改進(jìn)混凝土施工工藝來減少混凝土泌水起砂：通過增加布料口，