混凝土外观质量缺陷的分析和控制措施

2011-08-15刘胜

商品混凝土 2011年4期

关键词：易性外观模板

刘胜

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽合肥230031）

混凝土外观质量缺陷的分析和控制措施

刘胜

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽合肥230031）

本文逐一介绍了混凝土结构外观的质量缺陷，对形成缺陷的原因进行了详细的分析，并结合自身的工作经验提出了相应的预防和处理措施。

外观缺陷；缺陷分析；控制措施

1 前言

在水泥混凝土施工过程中，无论现场管理水平如何，混凝土的施工都不可能在非常理想的条件下进行，往往会由于种种原因很容易在混凝土的浇筑过程中或刚刚施工完不久即产生表面缺陷。有时即使本身施工过程非常规范，工艺、质量均很好，但成品保护意识不强也易造成很多表面缺陷。只有找到产生混凝土表面缺陷的内外因，我们在施工中才能有针对性地采取预防措施，或者对既有的缺陷加以必要的修复处理，从而制造出内实外美的混凝土制品。

2 外观质量缺陷分类

混凝土的外观质量缺陷大致可以归纳为如下几个方面：

2.1 表面色差

施工中要使混凝土表面颜色完全一致几乎是不可能的,因为原材料、配合比、振捣情况、脱模剂的使用情况、模板的吸附性能及养护条件等因素都会引起颜色变化。

2.2 表面破损

混凝土表面破损包括:表面蜂窝、麻面、气孔、冲蚀等。

表面蜂窝，主要是因为振捣不到位所致。有时脱模后的混凝土表面麻面起粉，主要原因是混凝土表面出现缓凝现象，这可能是由于使用了不合格的脱模剂或脱模剂使用不当造成的。表面气孔主要是模板表面携带的水、气泡引起的，如果模板表面有一定吸附性或透气性(如采用木制模板) ，气孔可以减少；若采用抗渗透性强的钢模板,则气孔一般是因为振捣不充分所致，有时即使振捣充分也还会有气孔，特别是混凝土的上层表面或模板向内倾斜的情况下，气孔很难避免。

水在模板与混凝土浇筑面之间渗流时，水泥浆随之流动，会使混凝土结构的垂直面产生像河流三角区一样的图形。其主要原因是因为混凝土坍落度太大、和易性太差或外加剂使用不当，大多属于混凝土配合比设计上的问题。这种冲蚀虽然发生在结构的浅层表面，对其强度影响不大，但极大地影响了混凝土外观，特别是当冲蚀破损较深或钢筋保护层较薄时，必须要进行很好的修补。混凝土表面产生鱼鳞斑也可以归结为表面的冲蚀破坏,往往同模板的刚度有关系。

2.3 表面裂缝

混凝土表面裂缝产生原因复杂而繁多，但其因收缩引起的裂缝是最为常见的。主要有两类情况，一类是刚刚浇筑完成的混凝土表面水分蒸发而引起，另一类是混凝土硬化时水化热使其产生内外温差而引起。

刚刚浇筑完成的混凝土，往往因为外界气温较高，空气中相对湿度较小，表面水分蒸发变干，而其内部仍是塑性体，因塑性收缩产生裂缝。这类裂缝通常不连续，很少发展到边缘，一般呈对角斜线状，长度不超过30 cm，但较严重时，裂缝之间也会相互贯通。对这类裂缝最有效的预防措施是高温作业时避免风吹日晒，混凝土浇筑完毕后要立即将表面加以覆盖，并及时洒水养护。

混凝土在硬化过程中，会释放大量的水化热使内部温度不断上升，在大体积混凝土中更为明显，这样在其表面与内部之间形成很大的温度差，表层混凝土由于散热快、温度较低而收缩，在收缩时受到内部混凝土的约束,此时表层混凝土受拉，一旦超过混凝土的应变能力，将产生裂缝。

碱骨料反应也会使混凝土产生开裂。由于硅酸盐水泥呈碱性，混凝土内孔隙的液体中氢氧根离子含量较高，这种高碱溶液能和某些骨料中的活性二氧化硅发生反应，生成碱硅胶，碱硅胶吸收水分膨胀后产生的膨胀力也可能使混凝土开裂。

2.4 露筋

混凝土表面露筋主要原因是因为钢筋绑扎不牢或保护层垫块安置不规范，在混凝土浇筑过程中钢筋移位，有时候是混凝土浇筑完成后才发现钢筋位置放得不对，致使保护层厚度不够。另外也会因为混凝土漏振导致混凝土内部产生“蜂窝”，从而钢筋暴露在外。

2.5 钢筋显隐

钢筋混凝土结构表面易产生钢筋显隐，即混凝土表面显露钢筋的痕迹，但不是露筋，在混凝土表面处于潮湿状态时最易发现，其原因主要有：混凝土保护层设计偏小；钢筋骨架发生变形；振捣过程中，钢筋产生振动；施工中对钢筋或者模板有冲击；混凝土配合比中水泥含量少，砂子含量多，石子粒径大等。

3 外观质量缺陷原因探究

针对混凝土结构外观质量缺陷，总结起来原因不外乎以下五个方面：

3.1 模板

模板制作要求尺寸准确、拼缝平整、无漏浆跑浆。不同的结构物模板制作的难点不同,模板的大小、组合方式、强度和新旧程度接影响到混凝土的外观。尽量使用大片的钢模板，以免产生错台或"竹节"状。普通木模强度低，易变形，导致混凝土构件平整度降低，一般不要采用。组合钢模缝隙多，易漏浆；模板过旧、表面粗糙，会导致混凝土表面出现麻面。同时，不宜用废机油做隔离剂，钢模板上的防锈漆在拼装前要彻底磨洗掉，以免浇筑混凝土后出现红色的、黄红的斑迹。

要想有好的外观质量，必须加大投入，采购和使用新的、大片的、刚度高的钢模板，并且注意整体的拼装质量，以及可靠的牢固性、稳定性。混凝土浇筑过程中还要有专人检查模板的变形、稳固、安全等。

需要预压的支架，必须按规定进行预压和观测，以免施工过程中因浇筑混凝土而增加重量，发生沉降变形，拆模后才发现混凝土构件或涨模或鼓肚等，影响外观，严重者不仅影响外观甚至影响净空高度。

3.2 混凝土拌合物性能及原材料质量

混凝土的和易性、工作性对结构物的外观质量具有很大影响。实际施工中选取适当的坍落度对混凝土结构的外观质量很重要。坍落度过小则难以振动密实，过大则易出现泌水、离析。应根据实际情况选取适宜的坍落度，特别是对泵送混凝土而言，坍落度的选取应满足泵送要求的下限值。箱梁混凝土强度高、钢筋间距小、几何形状复杂、浇筑难度较大，在箱梁混凝土配合比设计中应充分考虑浇筑速度等因素，选用缓凝型高效减水剂，否则容易产生水波纹和色差。经过试验使用硅灰或粉煤灰替代部分水泥对改善混凝土外观质量是十分有利的。

3.2.1 砂石材料的质量

必须按照技术规范的要求指标控制砂石材料的粒径、压碎值、含泥量、针片状含量等，并注意拌合场的场地硬化及其雨季排水，严禁污染原材料。受污染的砂石材料一旦与水泥拌合后，混凝土的强度会降低，并使混凝土的颜色不均匀。

3.2.2 水泥品种及其质量

水泥质量决定着混凝土的品质，如果水泥的细度太细，在空气中的收缩就偏大，易导致表面裂纹的发生和增加。用不同种类水泥拌制的混凝土，其品质差别较大，如矿渣类水泥混凝土易泌水、离析，从而产生裂缝；火山灰类水泥混凝土的和易性差，不易成型。

3.2.3 减水剂品种与质量

减水剂的品种较多，应经过试验或根据经验选用，掺加的数量要经过实验室的试验。

3.3 混凝土的浇筑方面

混凝土作为一种混合材料，应按照技术规范规定的拌合时间进行拌合，并注意下料顺序，尤其是冬季混凝土的拌合，必须保证其和易性、均匀性。

混凝土在现场浇筑时，首先应检测其和易性，其现场的坍落度实测值必须在规定的设计值之内，否则，应视为不合格；但严禁现场加水增加其和易性。第二，应注意和检查混凝土的浇筑层厚和浇筑方向，必须分层浇筑，需要水平分层的水平浇灌，需要沿一个斜面浇灌的沿着固定的斜面；每层浇筑的厚度必须控制在30cm以内，层与层之间应连续浇筑，以免产生分层线甚至出现弯弯曲曲的分层线。第三，应控制混凝土的入模温度，尤其是夏季高温时间和冬季寒冷时间，而且温度应均匀一致。第四，浇筑混凝土的料斗的下料高度超过2米的应使用串筒，防止混凝土的离析。第五，还应注意立体高构件（如市区高架桥、山区公路高墩、通航河道高立柱）的下、中、上部混凝土的坍落度要有所区别，不要一个坍落度浇筑到顶，上部混凝土的坍落度应适当减小。现场有些立柱上下颜色不一甚至上部有水线纹，主要原因是上部混凝土的坍落度没有适当减小。

为提高混凝土的外观质量，振捣工序是十分关键的。施工中应选定有经验的混凝土振捣工人，而且不要频繁更换振捣工人。

其次，必须场外实验。在浇筑混凝土的构件实体前，有经验的施工单位是在场地之外进行试浇筑、试振捣，做同尺寸或小尺寸的构件，拆卸模板后进行观察总结，直到内在质量、外观质量都合格才正式做工程实体构件。目的是全面检验模板的适应性、浇筑混凝土的厚度和方法、振捣技术水平等。

外观不合格的混凝土构件坚决推倒重来，早推倒早受益。同时要召开推倒重来的反面现场会议，总结教训、接受警示、避免错误再犯。实际振捣过程中，应注意不要漏振、不要过振，做到振捣半径要小、插入的深度要够、振捣的时间要够。

3.4 混凝土养护条件

混凝土拆模后的养护指标有三个方面，一是养护是否用养护剂，二是养护的时间，三是养护覆盖的程度。

混凝土养护的方法有水中养护、覆盖养护、洒水湿润养护、喷水雾养护、涂养护剂养护等方式。混凝土的强度、耐久性、外观受水泥的水化反应所左右。水泥的水化反应是一个化学过程，在硬化初期混凝土如果受到快速干燥或冻结，会产生裂缝。混凝土特别是高性能混凝土由于用水量低、水灰比小，内部水不足以供给水泥的水化反应，如果表面干燥，混凝土的内部水分移向表面，向外部发散，使水化用水更加不足，从而产生自收缩开裂，影响外观甚至内在质量。因易发生自收缩而产生裂缝，所以浇筑后应及时盖上湿布或湿草帘子进行初期养护并要有14天的湿润养护期。

养护开始时间和养护期：对于普通混凝土，浇筑完成后至混凝土终凝时。通常当气温高于25℃应在浇筑后6小时开始覆盖洒水；当气温低于25℃应在浇筑后12小时开始覆盖洒水。对于高性能混凝土应在浇筑成型后即用薄膜覆盖，以免混凝土中水分蒸发，终凝后即开始洒水，以保证环境湿度。

养护期每天浇水次数：为保证养护期内的湿润状态，在气温低于20℃时，开始养护的最初3天，每隔3小时浇水一次，以后视气温高低而调整。当日平均气温低于5℃时，不得浇水养护，但应覆盖。当气温在零下时，应采用蒸汽养护法，蒸养时要注意升、降温速度和恒温时间的控制，升降温速度过快易使混凝土产生裂缝，恒温时间不足易使混凝土强度不足。

4 预防及控制措施

4.1 混凝土配合比

4.1.1 水泥用量

延长混凝土的模内养护期或加大水泥用量，有利于混凝土表面的自然光洁度。某些特定情况下模板使用要加快周转，不便延迟拆模，由于混凝土在模内养护期较短而又要使混凝土拆模后表面仍有好的自然光泽，此时可考虑采用增加一定的水泥用量，对无外加剂的混凝土也可略微降低水灰比来进行处理。

4.1.2 含砂率

为了促使混凝土达到均匀密实质量和充分改善混凝土拌合物的和易性，使混凝土中细骨料含量较通常的最佳含量稍为增大一点。因为混凝土的匀密过程是以和易性为前提的，和易性包括混凝土拌合物流动性、粘聚性和保水性，而这些性能还在于混凝土中有足够的水泥砂浆起主要作用。当减水剂（水剂约在1%，粉剂0.5%左右）掺量不大的情况下，砂石含砂率较通常情况稍提高1%～2%（如原有用砂率37%提高到38%～39% ，原32% 提高到33%～34%），混凝土的浇捣塑性明显改善，混凝土成型后粗骨料被砂浆包裹覆盖层厚度均匀，混凝土表面能避免出现“相料色差”。

4.1.3 坍落度

对有外观质量要求的混凝土，坍落度较通常采用的坍落度略减少1～2cm，使混凝土拌合物稠一点、粘一点，振捣效果好一些，有利于混凝土外观质量。混凝土坍落度波动严格按照上下限限差控制，以保证混凝土的塑性稳定。

4.2 混凝土搅拌

混凝土搅拌必须达到3个基本要求：计量准确、搅拌透彻、坍落度稳定。否则混凝土拌合物中必然出现水泥砂浆分布不匀或水泥浆分布不匀的现象，给混凝土灌注带来先天性不足，会在混凝土表面留下“胎记”色差，或出现混凝土振捣容易离析、泌水等非匀质现象。一般，当水泥用量达350kg/m3以上的混凝土，可称之为富水泥混凝土，混凝土的搅拌时间要适当延长。若采用滚筒式搅拌机时，混凝土搅拌时间控制为2.5～3min；采用强制式搅拌机时，搅拌时间控制为1.5～2min；当掺有外加剂时，搅拌时间应增加1min。

4.3 混凝土浇铺与振捣

混凝土的浇筑，无论是按从一端开始向另一端，或从中部开始向两端对称推进的浇筑方法，还是按从下向上一层层的，呈水平层次浇筑方法，都必须分段、分层地进行浇筑作业。若发生混凝土拌合物表面失水而初凝的“假凝”现象时，可先用振捣棒振动，使其液化后再接茬浇筑。当结构模板有限角度倒坡时，混凝土铺至内侧倒坡以下5cm，把坡顶留出，便于排气泡。

5 混凝土表面修饰的工艺措施

5.1 大面积修饰

干修法：该法适用于混凝土面无大的跑模漏浆、蜂窝麻面等外观缺陷。具体方法是：拆模后立即采用一定比例的半干硬性水泥砂浆，把混凝土表面散布的较大气泡眼填实、刮平后1～3h内，采用一定比例的黑、白水泥调制成中稠灰浆，进行展延性补浆，范围是细小的气泡带、气泡群。两道工序后，间隔一定时间（一般为2～4h），将补浆面打磨平整。最后采用一定比例的黑、白水泥混拌干灰，并用棉纱头将混凝土面全面抹擦一遍，待自然静置过夜（不少于6h）再进行覆盖洒水保养。

湿修法：适用于修饰混凝土面残留气泡眼较大较多或明显的混凝土离析砂斑线、泌水迹、浅层蜂麻、色差。具体方法是：先用水冲洗混凝土表面，接着用一定比例水泥稠浆，将混凝土面全面披刮一遍，待面干发白时，用棉纱头擦除全部浮浆，再遵循干修法中的前两道工序方法进行两遍补浆，待达到干凝状态后，再对补浆面作第一次打磨并洒水养护，之后的二、三天，重复以上工序。