桥梁墩柱外观混凝土施工新技术

肖 鹏（成都市郫县交通运输局，四川 成都611730）

我国城镇化速度越来越快，道桥工程急剧增多，故对混凝土结构施工质量提出了更高的要求。混凝土外观质量的优劣不仅反映了施工管理水平的高低，且在提高表层混凝土耐久性、抗冲磨性能、美观程度、免修复节约装饰费用等方面具有积极意义。混凝土外观质量控制重点是如何经济实现混凝土构造物表面自然平整美观，实现表观免（少）装修，进而体现精品混凝土施工水准。

目前，清水混凝土是混凝土材料最高级的表达形式，清水混凝土一次成型，无需修补、抹灰、装饰，节约大量装饰材料且外观稳重朴素；但是，清水混凝土工艺在原材料性能控制、模板工序施工质量、养护工序等方面有严格的要求，造成工期拉长，人力、物力投入增多[1]。为克服这种矛盾，发展出一些施工成本低成型外观好的新工艺，如在道桥行业应用较为广泛的模板内衬材料成型高外观技术、电渗滤水成型工艺等其他工艺[2]。国内相关单位对精品混凝土施工不了解、不重视，从而抑制新技术、新工艺的推广应用，不利于混凝土工程向绿色、低污染、经济和精品化发展。

1 模板内衬新型建筑材料成型工艺

1.1 透水模板布

透水模板布（CPFL）是以聚合纤维聚丙烯等为原料的多层纤维结构，可在振捣棒作用下引导新浇混凝土中的气泡和游离态水分经布体透出，通过布体滤过效应确保凝胶材料被截留在布体内侧，从而保证建筑物表层混凝土平顺光滑致密无气泡，图1为CPFL工作机理图示。

图1 CPFL工作机理图示

CPFL透气透水性能可有效抑制表层混凝土产生气孔，且在构件表面形成一层富含硅酸钙的致密硬化层，颜色均匀，无砂斑、砂线、麻面等表观缺陷，成型面视觉效果良好，可直接作为外观面。经检测研究[3]，CPFL可使距表层9mm深度范围内的混凝土水灰比降低至0.2~0.3，表面回弹强度提升约30%，抗冲磨性能显著增强；改善表层混凝土孔径分布，无害孔、少害孔等小孔径孔隙体积百分比上升，抗碳化、抗收缩、抗渗、抗冻、抗酸碱盐侵蚀性能均有不同程度提升，有助于桥梁墩身结构混凝土迟缓氯离子侵蚀从而抑制钢筋锈蚀、抵抗风浪冲击、抗渗防腐等。图2为现场施工图，图3为CPFL成型混凝土面效果。

图2 CPFL现场施工图

图3 CPFL成型效果图

相比清水混凝土工艺，CPFL工艺造价低廉，现阶段其综合成本约为40-55元/每平米，重复利用后成本更低；工艺适应性强，适用于30~180mm塌落度范围的拌合料，施工操作简单易掌握；但是，对模板工程要求高，施工手工作业量多，施工组织协调难度大。

1.2 板材

光面板材可用于成型光洁混凝土，其镜面水准低于镜面清水混凝土，但同样可实现一次成型免（少）装修，混凝土观感如镜面泛光，施工中一般采用内衬平滑硬质板材，如PET、PP、PVC等板材。垫层板材一般致密平滑耐划刻，表面临界张力小于浆液表面张力，因此会与板面严格隔离，避免浆体向模板表面渗透发生黏结性化学反应，在混凝土表面形成均匀覆盖C-H-S凝胶，从而混凝土表面光滑密实[4]。

近年来，各种高效外加剂不断涌现，甚至出现了涂刷与模板表面的光亮剂、消泡剂等，如以磺化三聚氰胺甲醛树脂(SMF)为原料的光亮剂等。相关研究证明，应用硬质平滑垫层板材配合合适外涂光亮剂可显著提升光洁混凝土面效果，如下图。

图4 光洁混凝土面

板材成型光洁面混凝土相比CPFL工艺来言，材料现场适应强，不易遗留划痕印迹，成型面光洁度和平整度有提升，但板材不透水透气，其表面存在少量气泡孔洞。一般而言，板材硬度高，易于粘贴，可重复利用多次，性能稳定，摊销成本低，施工协调难度小，适用于高光洁度要求的浇筑部位，是一种经济型外观混凝土施工工艺。

2 电渗排水成型技术

电渗现象是指在电场作用下液体（通常是水）相对于和它接触的固定固体相对运动的现象。电渗原理很早就应用于工程，现在主要用于处理填土地基排水、加固软粘土、抗渗防潮等方面。近年来，电渗技术又被王立久等人用于混凝土成型，主要用于解决混凝土高水胶比施工与低水胶比使用要求的矛盾，一般用于轻骨料或高水胶比混凝土排水。

2.1 电渗排水成型模型

电渗排水成型外观混凝土技术主要是利用钢筋混凝土中的钢筋网和钢模板分别作为正极和负极，加载电压，负极排水。混凝土拌合物中毛细孔道带有负电荷，而孔壁四周水膜中的水分子因极化作用而带上正电荷，这层水膜称为双电层；两级加上电压产生外电场后，由于毛细孔壁是固定的，双电层中的正离子向阴极迁移，同时对溶剂施加单向推力，从而混凝土拌合物中的水分同向流动，多余水分逐渐被滤掉，降低了混凝土水胶比，提高其强度[5,6]。通过控制加压强度、历时和电场间距使多余水分、气体均匀透出，在混凝土与钢模之间形成“水层”隔离，实现干净脱模，避免在钢模表面涂刷脱模剂，成型面颜色均一无气泡。其原理示意图如图5。

图5 电渗滤水成型原理示意图

电渗滤水成型技术施工面广，电装置装配简单易行，耗能低；避免涂刷脱模剂，减少污染，符合绿色施工要求；但电渗参数确定过程复杂，电渗参数适应性低，需针对配合比分别确定。

2.2 电渗排水配合CPFL使用效果

为进一步提高混凝土外观成型质量，在部分管理辖区的公路工程建设中将电渗排水技术应用至CPFL施工工艺，试验取得预期改善效果。CPFL具 有良好的透水、透气、滤过性能，但只能借助振捣作用和流态混凝土自重被动排水，结合电渗技术以后，自主可控型排水排气过程历时更长，能最大限度的排除混凝土料中多余的水分，大幅提升低强度配合比混凝土成型后强度，廉价可靠，耗能低，但此项技术还处于推广阶段，应用有限。

3 结语

CPFL工艺成型混凝土面致密硬度高，不存在气孔、起砂、麻面等表观缺陷，但缺乏色泽、不光滑，施工不适当会存在色差；聚酯板外涂光亮剂后，混凝土色泽均匀，具有镜面效果，且施工更简单、重复利用率高，但消泡效果不如CPFL工艺，混凝土可能存在气孔。电渗排水工艺可有效降低浅层混凝土水胶比，强度提升明显，脱模干净，避免使用脱模剂，施工成本低廉，主要消耗电力，环境污染少；电渗排水配合CPFL工艺，排水效果极佳，强度提升，成型面硬化致密，表观缺陷极少，几乎无色差。

[1]王凤起.清水混凝土施工技术[J].混凝土与水泥制品，2006,02：16-18.

[2]Nassima Goudjil, Yannick Vanhove,Chafika Djelal,Hassina Kada.Journal of Advanced Concrete Techonlogy[J]

[3]田正宏，白凯国，朱静.模板布改善混凝土表层质量试验研究[J].东南大学学报，2008，38(1)：146-150.

[4]边策，田正宏，井锦旭.水工混光洁表观的模板工艺试验[J].水利水电科技进展，2012,12：60-64.

[5]王立久，喻正浩.混凝土电渗结合建筑模网实验研究[J].国外建材科技，2007,27(4)：28-30.

[6]王立久，迟耀辉，郑万勇.电渗混滤水混凝土的应用研究 [J].2002,22(6)：939-943.