清水混凝土施工过程中的表面污痕的防控技术

李 彬, 王泽云, 宋明健

(1. 西华大学建筑与土木工程学院, 四川成都 610009; 2. 十九冶成都建设有限公司, 四川成都 610009)

清水混凝土施工过程中的表面污痕的防控技术

李 彬1, 王泽云1, 宋明健2

(1. 西华大学建筑与土木工程学院, 四川成都 610009; 2. 十九冶成都建设有限公司, 四川成都 610009)

清水混凝土属于一次浇筑成型，不做任何外装饰，显得十分庄重、天然，同时清水混凝土省去了抹灰等表面处理步骤，因此具有较好的经济及社会效应，符合当今绿色建筑的发展潮流，但当前清水混凝土的应用中仍存在很多技术问题。通过对成都二环路改造工程中发生的清水混凝土表面污痕现象分析，从表面污痕形成的原因入手，提出了从模板措施、堵截措施和原材料措施等因素为主的表面污痕防控方法，以期对清水混凝土表面污痕防控技术的发展具有一定的参考意义。

清水混凝土; 污痕; 模板; 堵截; 原材料

1 清水混凝土表面污痕现象及防控的必要性

成都二环路改造工程，为加快城市经济建设、缓解市区交通压力的成都市中心城区缓堵保畅“两快两射两环项目”重要措施之一，也是2012年度成都市一号工程之一。该改造工程于2012年4月26日全面启动，于2013年6月正式通车。全段包含承台145个、墩柱168根、预应力盖梁168根，预制箱梁1 217根。墩柱、箱梁混凝土均为C40，盖梁混凝土为C50，合同要求所有的墩柱、盖梁、箱梁均做成清水混凝土。

该工程工期紧，施工质量要求高，全线墩柱盖梁多，高度较大，最大高度20 m以上，且墩柱之间设置有1～2道中细梁，需要分多层浇筑施工。在前期施工过程中，浇筑出的墩柱清水混凝土整体外观不错，但混凝土表面污损仍较为严重，如图1所示。

清水混凝土的施工要求一次浇筑成型，不可能有剔凿修补的空间，因此每一道工序都至关重要。表面污痕的形成不仅使施工后期处理的难度加大，而且浪费了大量的人力和物力。因此，清水混凝土施工过程中的表面污痕防控技术对于清水混凝土施工实践的意义非常重大。

2 清水混凝土表面污损的原因

2.1 原材料因素的变形分析

图1 清水混凝土及其表面污损

混凝土初期硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面形成拉应力，后期降温过程中，由于受到其他混凝土构件的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。同时，气温(或者混凝土表面温度)也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，便会出现裂缝。绝大多数混凝土内部湿度变化很小，同时变化也很慢，但表面湿度变化较大而剧烈。这主要是因为养护不到位、时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土的约束，使表面混凝土受到拉力，导致表面出现裂缝。众所周知，混凝土是一种脆性的不均匀性的材料，抗拉强度只有抗压强度的1/10左右。加之，原材料的不均匀性、集料级配的不合理性、水灰比的不稳定性。运输和浇筑过程的离析现象，振捣过程中出现漏振或者过振的现象，形成一个一个层面，在同一个混凝土构件中，其抗拉强度也不均匀，存在很多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要由钢筋承担，混凝土只承受压应力。如果在其边缘部位出现拉应力，那么只能依靠混凝土自身来承担。如果产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度。便形成了裂缝，而上层浇筑的混凝土的浆液则顺着裂缝朝下层已浇筑的混凝土流入，形成污痕。

2.2 模板因素变形分析

清水混凝土采用直接浇筑成型，省去了抹灰等步骤，所以其对于模板的性能以及设计相对于传统大体积混凝土的更加复杂和严格，一旦出现问题则容易导致清水混凝土表面的质量问题。

由于二环路改造工程中的桥墩体积巨大且采用分层浇筑法，所以需要的钢模板自重很大，在上层混凝土浇筑时钢模板安装引起的冲击荷载有可能会导致下层的模板和混凝土之间产生如图2所示的空隙，上层浇筑的混凝土顺着空隙流入下层，形成污痕。

图2 上层模板安装时可能导致的下层混凝土与模板之间产生的空隙

3 污痕防控技术

根据已获知的模板、混凝土随温度的变形规律以及周围环境情况的影响，从以下三个方面对污痕的防控技术进行了研究。

3.1 模板措施

清水混凝土对模板的要求高，且不同类型的清水混凝土对模板的要求不同，实际施工中模板措施主要有以下几个方面：

(1)采用强度高、韧性好、加工性能好的模板面板；

(2)采用表面平整光洁、强度高、耐磨性好、耐候性好、物理化学性能均匀稳定的模板；

(3)采用背楞规格、厚薄均匀一致、顺直，并和面板紧贴、连接牢固、有足够的强度、刚度和稳定性的模板；

(4)使用对清水混凝土表面质量和颜色不产生任何影响的隔离剂产品；

(5)根据施工图纸设计模板，模板排版和设计蝉缝对应；

(6)模板分块力求定型化、标准化和模数化，全钢大模板按《全钢大模板应用技规程》的要求设置和配置，并考虑塔吊起重能力和作业半径影响。

模板连接件方面采用操作简单、稳固性能好的模板拼接件，保证浇筑时混凝土浆液不因模板拼接问题面漏浆。

3.2 施工管理措施

为预防清水混凝土表面污痕，应加强混凝土施工管理:

(1) 在施工之前做好技术交底， 明确施工过程中应注意的要点，加强施工现场管理，严格按照施工工艺进行操作， 避免由于盲目施工以及管理不善造成的施工缺陷。

(2) 加强后期养护， 降低混凝土内部温度峰值；同时合理控制养护时间， 保证养护效果良好。

3.3 原材料措施

通过对表面污痕形成的原因及规律的研究表明，已浇筑固化混凝土与模板之间形成的缝隙主要由已浇筑固化混凝土的收缩引起，可以采取以下原材料措施来适当减少固化混凝土的收缩。

(1)选用水化热较小的水泥，掺加适当的矿物掺合料。混凝土的收缩主要由胶凝体系本身的体积收缩引起，选用水化热小的水泥和掺加适当矿物掺合料不仅从源头上减少了水化放热量，而且延缓了水化放热峰到来的时间，从而减少了混凝土的收缩。

(2)尽可能降低水灰比。混凝土收缩的另一个主要方面来自于混凝土体系失水产生的体积收缩，因此适当降低水灰比能够在一定程度上减少混凝土的收缩。

(3)掺加混凝土添加剂。在混凝土搅拌过程中，掺加适当的添加剂，如UEA类膨胀剂，在混凝土内部产生一种挤压力，能够补偿混凝土收缩和堵塞毛细孔，当混凝土凝结硬化时，两种应力相互抵消，从而能够减少混凝土的收缩。

(4)混凝土的温度变形控制。和大多数材料一样，当温度变化时混凝土也有热胀冷缩的性质。若混凝土构件体积较大时，混凝土表面散热条件好，水化热使内部温度比表面高，形成内约束，结果混凝土内部产生压应力，外部产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。混凝土浇筑数日后，水化热已基本释放，混凝土由于高温逐渐降低的结果引起混凝土收缩和多余水分蒸发引起的体积收缩，由于受到约束，产生温度应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，则从约束面开始形成收缩裂缝。为了避免这种裂缝的产生，可以采取以下几种措施：①加冰水降低搅拌水的温度，或者高温天气对骨料进行喷凉水降温处理。②覆膜保水养护，减少混凝土表面水化热的散失。③加适量纤维，增强混凝土的抗收缩性能。

原材料措施从源头上控制混凝土结构物体积尺寸变化，不会带来由于模板与原浇筑混凝土尺寸差异造成的混凝土浆液漏浆问题，从而有助于控制混凝土结构物表面污痕的产生。

4 总结

清水混凝土符合我国绿色建筑的发展潮流。大力发展清水混凝土，不仅实现了绿色环保和经济效益的提升，而且避免了很多繁琐的工序和质量通病的困扰[3]。但是由于清水混凝土后期处理的难度很大，故清水混凝土表面污痕对于其外观质量的影响十分巨大,因此提升清水混凝土施工过程中表面污痕防控能力是一个企业施工能力的体现。随着经济的发展，建筑建造理念的改变，清水混凝土的应用将越来越多，掌握了优质清水混凝土的施工工艺及其质量通病防控技术，对于企业的经济效益和社会效益的提升将是巨大的。

[1] 蒋世冬. 煤化工清水混凝土施工[J]. 城市建设理论研究, 2012(31) :62-64 .

[2] 刘勇. 浅谈混凝土表面干缩裂缝成因及防治办法[J]. 科学与财富,2012(7):20-23

[3] 张秩. 清水混凝土的发展与应用[J]. 建材发展导向, 2005,3(1) :62-64.

李彬(1988～)，男，研究生,主要从事结构的评价与加固方面的研究。

TU755.9

B

[定稿日期]2015-04-21