浅谈墩柱混凝土外观质量提升.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：廖承（1985），男，汉族，湖南衡阳人，本科，工程师，研究方向为试验检测。-59-浅谈墩柱混凝土外观质量提升 廖 承 中铁十一局集团第一工程有限公司，湖北 襄阳 441104 摘要：摘要：混凝土及减水剂技术发展到现在，混凝土强度不够的情况已很少出现，取而代之的是对混凝土结构物外观的要求，如何确保混凝土工作性能，打出良好的混凝土外观，提升混凝土外观质量，已成为各单位关注及关切的问题。某公路项目，墩柱为直径 1.6 米圆柱墩，墩高以 410 米为主，采用料斗吊送混凝土工艺。施工前期，项目混凝土方量不大，原材料无保供压力，各种原材料波动不大，该项目墩柱混凝土施工一直很正常，外观勉强还过得去。入夏后某一日，墩柱外观质量突然变差，表面出现水纹、气泡、砂线、粘模、颜色不均匀、局部出现黑斑、墩身表面无光泽等严重外观问题。关键词：关键词：墩柱；混凝土；外观；絮凝剂；水泥；提升 中图分类号：中图分类号：U445 1 外观问题主要原因分析 问题出现后，本人去该项目进行实地调研，发现了以下问题 1.1 细骨料含有害物质-絮凝剂（1）项目使用的细骨料为机制砂，且该机制砂不是传统意义上的石渣产物，而是采用鹅卵石破碎而来。经检测，该砂级配良好，细度模数 2.8，含粉泥量 3%，各项检测数据都很漂亮，均能满足相关规范要求，按说是配制混凝土较好的砂。但是，据项目试验人员反映，该砂在实际使用中减水剂掺量忽高忽低，开始也是怀疑里面有黏土或者其他细粉有问题，进一步检测了多批次的亚甲蓝 MB 值，发现 MB 值很大，但石粉含量却一直很稳定。初步分析，排除了机制砂可能因含泥含粉大造成的减水剂使用量的波动。水洗机制砂，于是便大胆猜测是絮凝剂。（2）目前砂石企业比较普遍使用的几种絮凝剂：1200 万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺（PAM1），分子量 1800 万的阴离子型聚丙烯酰胺（PAM2），非离子型聚丙烯酰胺（PAM3），阳离子型聚丙烯酰胺（PAM4），聚合氯化铝等。由于矿产资源开采，浮选在选矿中所占的地位越来越重要，它能通过聚丙烯酰胺等絮凝剂灵活有效的将矿物按照相关的标准加以分开，使资源得到综合利用。它的原理是使细粒的有用矿物絮凝成较大颗粒，脱脉出脉石细泥后再浮去粗粒脉石，载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作载体，使微细矿粒粘附于载体表面并随之上浮分选；浮选用絮凝剂对调节矿物的可浮性，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度等面都起着决定性的作用。（3）使用絮凝剂简易检测方法-沉淀速度法对机制砂进行检测。通过试验比对，不含絮凝剂的砂子絮状物全部沉淀时间为 45min，甚至更长，而该机制砂絮状物全部沉淀时间2min。查阅相关文献和同行交流得知，因环保要求，砂场在洗砂过程中，需加入絮凝剂使砂快速沉淀，以便排出清水达标。制砂过程中，使用的工业絮凝剂越多，就会造成成品砂中的絮凝剂含量越高，絮状物沉淀的速度会越快。再加之现场加入絮凝剂种类和品牌，没有统一标准，往往是根据实际排放的废水效果来添加，人为主观因素应该很大，故造成了絮凝剂在每批砂中含量不尽相同。（4）说到絮凝剂，就要说到它对混凝土性能的影响。絮凝剂对减水剂有很强的吸附性，造成有效的减水剂不足，进而导致混凝土初始打不开，过程中坍落度损失大，严重影响混凝土拌合物性能。同一车混凝土，随着浇筑时间的延长，后入模的混凝土坍落度迅速变小、流动性变差、浆体减少。在同样的工艺、同样的振捣条件下，不利于气泡的排出，会在混凝土内部和表面形成大小不一的气泡。同时由于后浇混凝土浆体因部分浆体收缩，自由流动浆体不足，不能及时填满水泡、气泡炸裂后孔洞。在此双重作用下，造成墩柱出现气泡，特别是上部气泡骤增。不同的絮凝剂对混凝土强度也有影响：1200 万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺和聚合氯化铝对混凝土抗压强度影响最小，而 1800 万分子量的阴离子型聚丙烯中国科技期刊数据库 工业 A-60-酰胺、非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺对混凝土抗压强度影响较大，且浓度越高，强度降低越多。1.2 胶凝材料波动影响（1）水泥波动。在换季的季节，水泥熟料和掺合料发生较大变化，对水泥品质与减水剂性能造成较大影响，常规物理性能检测指标都能合格。但一用于混凝土就会出现较大的问题。如：欠硫水泥。水泥中掺入适量石膏用作调凝剂，用以控制水泥中水化速度最快的 C3A 反应速度。其机理是：水泥中 C3A 与 GaSO4（即石膏）反应生成钙矶石，水化产物在 C3A 表面形成不渗透的外壳，延缓了水泥的水化反应，起到缓凝作用。当水泥中 SO3,不足或采用溶解速度极慢的硬石膏时，C3A 水化速度得不到抑制，水泥就会发生异常凝结，混凝土坍落度迅速损失，这就是典型的欠硫现象。高碱水泥。水泥中的可溶性碱通常以 Na2O 当量表示，适量的可溶性碱有利于促进水泥水化，更有利于混凝土早期强度发展。试验证明，水泥混凝土流动性随着碱含量的增加而提高。但是到达一定量，水泥会急剧水化，水泥浆流动性大幅度下降。掺入减水剂后塑化效果也明显降低。减水剂用于商品混凝土及泵送混凝土施工坍落度经时损失率增大。高混合材用量水泥。根据我国水泥标准，水泥中可以大量掺入混合材。目前使用较多的为粉煤灰、火山灰、矿渣及磨细石灰石等。这些混合材其活性、需水性、矿化成份及对外加剂的吸附性能区别较大，影响了外加剂对水泥的适应性。（2）粉煤波动影响。优质的粉煤灰应该是活性强（即活性 SiO2 及 AL2O3 含量高）、烧失量小、细度低、需水量小。其中烧失量对外加剂相溶性影响最大。烧失量即粉煤灰中未燃尽的碳的含量。烧失量越大，未燃尽碳含量越高，与外加剂相溶性越差。较高的碳含量更会劣化混凝土性能。未燃尽碳多为多孔颗粒，易吸水，在混凝土中需水量高，溢出后更会增大混凝土泌水，并会增大混凝土收缩变形，还会影响水泥浆与集料界面的粘结性能。碳遇水后，还可能在颗粒表面形成一层憎水膜，阻碍了水份进一步渗透，影响了粉煤灰的活性。研究也发现，粉煤灰中的碳有较强的吸附能力，减水剂掺入后它会与水泥争相吸附，影响了水泥浆的流动性。在实际混凝土生产中，就会造成减水剂不能与新进场材料匹配。在减水剂配方没有调整的情况下，值班试验员靠经验调整减水剂掺量来控制混凝土来控制混凝土的坍落度。就会出现减水剂过掺或少掺的状况。超掺，减水剂用量超过的饱和点，混凝土易离析、抓底、秘浆、泌水、后滞、掺合料上浮，气泡增多等问题。在墩柱结构物的外观表现就是砂线、水波纹、粉煤灰泌黑灰导致局部发黑、混凝土色差明显。少掺，减水剂用量未达到饱和点，聚羧酸的量不能将水泥颗粒充分分开，多余的水这个时候就起了这个作用。首先，额外水的加入，改变了配合比的水胶比，会对混凝土强度和耐久性造成一定的影响。再者，水胶比变大，会导致浆体黏度变低，对骨料的包裹性变差。同样，减水剂里的保坍、缓凝成分不足，造成坍落度损失大，在结构物外观的体现上就是混凝土气泡不易振出，气泡会增多，同一车混凝土都会出现色差，不同车次混凝土处有明显接缝，甚至会出现施工冷缝。1.3 施工配合比调整不合理。通常的施工配合比调整是仅根据骨料含水率调整。但是当细骨料，特别是河砂含过多的 5mm 以上的超粒径鹅卵石时，造成混凝土真实砂率不够，510mm 粒径小石子又过多，混凝土会呈现很散、很渣的状态，流动性、粘聚性、包裹性都会变差。如果值班试验员经验不足，未折算砂中含石率，还是按照原配合比生产，打出来的混凝土外观基本上就不可能会太好。还有因材料波动，发现混凝土出机坍落度不满足要求，只会简单机械的调整混凝土用水量，不会根据混凝土色泽和状态分辨减水剂掺量是否达到饱和点，也不计算配合比浆体体积率，不观察混凝土浆体粘度，就会造成混凝土和易性差、保坍差等一系列问题，在本项目就有发现部分已施工完的墩柱外观异常的发白、发灰、发暗，表面泛砂严重，无浆体光泽，此种情况明显是混凝土单位用水量大了，不但外观较差，对强度也有一定影响。1.4 脱模剂选择不合理不合理 入夏后，本地气温较高，项目采用色拉油作为脱模剂，色拉油在高温下粘度相对较小。墩柱模板立起后，在重力作用下，部分色拉油从高处往下滑落，造成高处顶端模板油不足，下部的油又过剩。加之偶有中国科技期刊数据库 工业 A-61-不能及时浇筑，导致模板上粘灰、被雨水冲刷，脱模剂损失严重。表现为高处上端模板上的脱模剂不足，混凝土浇筑后，脱模剂不足的地方粘模严重，混凝土的水泥浆表皮被粘掉，出现黑一块、白一块的外观缺陷；下部油多的地方，混凝土表面又异常的光亮，颜色也深。整体会造成墩柱表面上部无光泽，上下出现较为明显的色差。1.5 用试验指导施工的意识不足 试验室未能根据材料变化，及时调整施工配合比。等到现场出现了问题，才知道材料发生了变化，被动的去调整配合比。当然仅靠试验室一个部门去解决混凝土外观，是显然不可能的。项目部混凝土墩柱外观质量是个系统性的工程，试验室能够掌控的也就是进场原材料的检验、验收和施工配合比的调整。真正有水平的试验室主任倒不是怕材料特别差，怕的是遭不住材料不停的变化，一个项目要打出好的混凝土外观，原材料相对稳定是个必要条件。1.6 其它施工方面因素 项目混凝土调度、模板的打磨、光洁度、分层浇筑、振捣、拆模、养护等环节或多或少的都还提升的地方。以上施工方面的因素对混凝土外观有的影响也也很大，不文在此就不再展开，如何改观提升，仅从试验室的角度进行分析。2 外观提升措施 通过现场的实地调研，发现上述问题后，我们制定了相应的措施，来提升混凝土外观。（1）项目部约水泥厂商，不得随意调整水泥配方。必须要调整时，必须提前通知项目部，并告知详细登记开始变动的时间段。让项目部试验室有充分的时间做准备。尽量减少能人为控制的波动。试验室加强粉煤灰等材料的车检，同时增配显微镜、测铵盐等试验仪器，增加规范外常规指标但是又必要的检测项目。确保材料的质量及稳定。（2）项目部针对絮凝剂机制砂建立相关管理办法，物资部对供应商进行约束，机制砂将絮凝剂作为有害物质列入采购合同。间接督促砂场从源头上尽量不掺或少掺絮凝剂，必须要掺也需找出一个固定、稳定的掺量，尽可能保持絮凝剂含量少且相对稳定。（3）进场机制砂严格控制絮凝剂含量，试验室将机制砂絮凝剂含量检测做为日常检测指标，将絮凝剂含量超标的机制砂认定为不合格砂，直接拒收。（4）试验室摸索制定絮凝剂简易检测方法和进场验收标准。因絮凝剂的种类复杂，且工地试验室检测化学成分的能力有限，故还是推荐工地试验室采用简易、快捷的方法。同时，全国地域辽阔，砂的种类也繁多，砂中的细粉密度和粒径也不尽相同，故无法统一标准方法。但大致方法如下：采用固定容积矿泉水瓶，每次装入固定质量湿砂，加清水至一固定液面，旋紧瓶盖，进行剧烈摇动，使砂中的泥粉与骨料颗粒充分分离，然后静置，掐表，测出絮状物下沉时间。下沉时间越短，说明絮凝剂含量越高，反之絮凝剂含量就越少。工地试验室前期可进行多批次砂的比对试验，根据与减水剂的使用情况或基准配合比砂子的下沉时间，制定适合本项目的验收时间，凡超过次标准的机制砂一律清退，不得使用。图 1 絮凝剂简易检测试验（5）试验室转变思想，提高服务意识，变被动为主动。当有新砂子、新减水剂进场后，应进行室内混凝土状态试拌后，确认可行，或调整后可行，方能用于现场混凝土施工。同时关注且重视配合比真实砂率指标和浆体体积率及粘度指标，并将其调整至最佳状态。（6）使用优质水性脱模剂，能有效的减少表面气泡。试验比对使用同种材料，同一配合比做的混凝土试件，三条新试模表面分别为刷油、刷水性脱模剂、不刷任何物质。最后成型的混凝土试件，表面气泡如下图所示，气泡数量刷油的刷水性脱模剂的不刷的，刷水性脱模剂的气泡较刷油的气泡要少很多。相关文献也证明油性脱模剂的使用，特别是废机油等会引入较多的不良气泡，使用优质水性脱模剂能有效减少混凝土外观气泡。（7）优化施工组织，减少涂完脱模剂后到混凝土浇筑期间的等待时间，减少施工间歇，尽量减少混凝土坍落度在高温下的损失，减少模板粘灰、淋雨等因中国科技期刊数据库 工业 A-62-素尽可能的保证。必要时减少混凝土分层厚度，加强分层振捣能措施在一定程度上都能减少混凝土外观气泡。3 结束语 通过以上技术手段和管理措施后，试验室加强了对原材料的验收和配合比的管控，现场加强施工管理和组织，更换效果较好的水性脱模剂后，最终有效的解决了改项目墩柱出现的外观质量问题。参考文献 1肖成虎.循环水洗机制砂残留絮凝剂对混凝土性能影响J.石材.2023(04):139-141.2张永安.含絮凝剂水洗砂对混凝土性能的影响分析J中国新技术新产品,2022(01):123-125.3姜骞.王强.徐文.油性与水性脱模剂对清水混凝土表观质量影响研究.混凝土.2023(06):183-187 4张攀,尤仁良,郑清.振捣时间对清水混凝土表观质量的影响研究J.广东建材,2022(9):58.5司晓东.浅谈提高桥梁墩身混凝土外观施工质量措施J.商品与质量,2016(15):24-25.