墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防止措施

侯建立

南阳市公路工程处，河南 南阳 473000

1 概述

普通混凝土是由水泥、粗细骨料、水等经搅拌、成型、养护，通过水化反应凝结、硬化后形成的多相的、非匀质性的胶凝状复合材料。由于组成材料“种类”多，成型体又不均匀，混凝土表面质量的好坏往往是多种因素综合作用的结果。在桥梁混凝土的施工中，混凝土表面易产生泛砂现象，即砂粒集中的现象。而这种现象在混凝土墩身的表面更易产生，这不但影响混凝土的内部质量，还影响其表面美观，且一旦形成大面积泛砂，便很难再将混凝土表面修复完整，导致整个工程质量下降。

在高速公路桥梁墩身混凝土强度等级为C30，原材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，粗集料为碎石、最大粒径为31.5mm(采用二级级配：5～16粒级比重为65%，16～31.5粒级比重为35%)，细集料为中砂，外加剂为高效减水剂和防腐剂，理论配合比为c：s：G：w：粉煤灰：外加剂=1：2.21：3.49：O.52：0.18：O.03，水泥用量为323kg/m3，水灰比为13：25，砂率为39%，坍落度为140mm～160mm，采用捅入式振捣器振捣。在第一根立柱模板拆除后，表面出现了大面积泛砂，发现这一隋况后。我们立即查找原因，并积极商定对策。经过采取改进措施后，在以后的施工中避免了混凝土表面泛砂的产生。

2 产生泛砂现象的原因排查

混凝土表面产生泛砂现象的最根本原因是在混凝土浇筑过程中，混凝土拌和物的和易性不良，产生了离析和泌水。离析使水泥从混合料中流出，混合料各组分离，失去连续性；泌水使固体颗粒下沉，水上升，在混凝土表面产生浮浆，在和模板的交界面上，泌水把水泥浆带走而仅留下砂子，从而形成“泛砂”。造成混凝士离析和泌水有很多原因，本文从以下几个方面排查产生此种现象的原因。

2.1 水泥方面

水泥对混凝土表面质量的影响主要体现在水泥的细度、标准稠度用水量及用量3个方面。细度偏小的水泥有利于提高成型混凝土的表面质量，但细度提高会加快水化反应速度，使水化热在较短时间内集中大量地释放，将缩短凝结时间，易产生龟缩裂纹。在用水量和骨料用量一定的条件下，需水量小的水泥，其混凝土拌和物的流动性好；需水量大的水泥，其混凝土拌和物干稠。

2.2 集料方面

集料的级配对混凝土拌和物的工作性有很大的影响。级配好的集料空隙少，在相同水泥浆量的情况下，可以获得比级配差的集料更好的工作性。而且在集料级配中，粒径为0.3mm～1.0mm之间的所谓中等颗粒的含量，对混凝土工作性的影响更为显著。另外，针片状的集料，比表面积大，要想获得同样的流动性，需增加用水量，而用水量的增大会使混凝土产生离析和泌水。以上原材料报告体现符合c3o7g凝土配制要求，并经现场料场察看未见异常情况，因此，排除原材料对混凝土“泛砂”产生影响的可能。

2.3 水灰比方面

随着加水量的增加，混凝土拌和物的离析、泌水性越来越大，所以在满足施工工艺的条件下，应尽可能地降低单位用水量。在实际施工中，塑性混凝土的水灰比一般都控制在0.4～0.7之间，多余的水分在凝结过程中同水化热一起通过毛细孔而散失掉，并由此留下了气泡或孔隙。如果水灰比偏大，就可能形成大气泡或孔隙，既会降低混凝土的强度，还会影响其外观质量。因此，任何塑性混凝土，对理论配合比的选择都非常关键，必须恰当地选择好水灰比、用水量与砂率3个参数，才能使混凝土拌和物达到优良的粘聚性、流动性与保水性。此墩身所使用的水灰比为0.52，所以也可以排除其因素。

2.4 砂率方面

在普通混凝土的配合比中，最佳砂率能使混凝土在水灰比不变的条件下，获得最大的流动性。砂率过大，骨料总表面积和空隙率都会增大，混凝土拌和物显得干稠，流动性较大；如砂率过小，则砂浆量不足，会降低拌和物的流动性，粘聚性和保水性也不良所以在配制混凝土时要根据施工现场的实际情况选择一个最佳砂率，在泵送混凝土中。为使混凝土具有可泵性，需比普通混凝土增加砂率2%～5%。此墩身混凝土配合比砂率为39%，符合要求，所以，此因素也被排除。

2.5 坍落度方面

在混凝土拌和物中，混凝土坍落度越大，自由水的含量越多，混凝土拌和物的粘聚性和保水性越差，越易产生离析和泌水。该桥桥墩高都在为4m～6m左右，输送泵的泵送高度较小，而混凝土配合比的设计坍落度为140mm～160mm，可适当降低。

2.6 施工工艺方面

1）混凝土拌和物的倾落高度，一般不超过2m，否则混凝土拌和物就易出现离析。所以要防止混凝土离析，应降低混凝土拌和物的自由倾落高度。

2）振捣厚度的增加。不仅使混凝土不易振实，而且会由于振动时间增加而引起混凝土离析、泌水，故应减小振捣厚度。

3）振捣器距模板越近，模板附近的水上浮越严重，越易将模板表面的水泥浆带走而留下砂子，所以控制振捣距模板的间距，也有利于改善混凝土表面产生泛砂的现象。经询问现场的施工人员，现场浇注时，人工的技术水平很好，从事此项工作很有经验，且现场未出现异常的情况，所以，施工工艺这一因素被排除。

3 防止措施

首先，调整粒级比重。若采用二级级配：5～16粒级比重为65%，16～31.5粒级比重为35%，虽然混合后筛分符合5～31.5连续粒级指标要求，但是此种混合配比，空隙率很大，浆体上浮，造成拌制的混凝土粘聚性和保水眭不良，因此根据试验重新调整配比为5～16粒级比重为45%，16～31.5粒级比重为55%。其次，调整混凝土配合比，降低混凝土坍落度。输送泵车允许最低的坍落度为8cm 10cm，由于输送高度不大，因此，将混凝土坍落度由14cm～16cm降低9cm～10cm，减少用水量，降低水灰比。经试拌，调整混凝土配合比为c：s：G：w：粉煤灰：外加剂=1：2.22：3.46：0.54：0.20：0.03，水泥用量为313kg/m3，其和易性明显好转。此外，还应采取在输送泵出料口加接筒至混凝土浇筑表面，将振捣时间由50s减至25s～30s，振捣器与模板距离不小于20cm等措施，以避免下落混凝土的离析。

4 结论

要避免混凝土表面出现泛砂现象，首先混凝土本身要具有较好的保水性，防止严重的泌水导致混凝土表层水灰比过大。从配合比及组成材料的选择出发，要注意控制水灰比不宜过大、外加剂不要过甚，以及凝结时间要适宜。砂、石集料要符合国家质量要求，尤其要注意砂中O.315mm以下的颗粒含量。水泥的凝结时间不易过长，表面积不宜过小；其次，施工过程要防止振捣过度造成混凝土严重的离析与泌水；再次，施工后要注意及时养护，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面水灰比过大，又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失，尤其是掺有粉煤灰或矿渣的混凝土，由于其早期强度较低，表层没有足够多的水化产物来封堵表层大的毛细孔，若不注意早期充分的湿养护，混凝土表层水分散失较快较多，表层水泥得不到充分的水化，亦会导致表层混凝土强度偏低，结构松散。

[1]刘大鑫,张天广,张亚平,等.山东交通科技,2005-08-18.

[2]赵洪娟.交通标准化,2006-05-30.