T型梁马蹄部位表观质量控制技术

2019-12-02刘志国

山西建筑 2019年21期

刘志国

(山东省建筑科学研究院有限公司,山东济南 250031)

1 T型梁构件

T型梁指横截面形式为“T”型的梁，上侧挑出部分称为缘，中间部分称为肋。是将矩形梁中对抗弯强度不起主要作用的受拉区混凝土挖去后形成的，具有美观、自重轻、节约社会资源的优势。不同的预制构件其质量控制体系经历了一个日臻完善的过程，然而，预制构件T型梁马蹄部位的蜂窝麻面表观不雅成为众多施工单位头痛的技术难题之一。

2 马蹄部位表观差的原因分析

不同的混凝土构件因其使用环境不同对混凝土的性能有不同的要求，混凝土的诸项性能中以工作性和含气量对构件的表观影响最为直接。工作性通常以坍落度及其经时损失、扩展度及包裹性等表征和保障混凝土施工的易操作性及混凝土宏观相对均质性。合适的含气量是保障良好工作性所采用的技术措施之一，同时也是混凝土抗冻融破坏耐久性保障的一个技术措施，因而含气量指标对混凝土构件整体性能起着举足轻重的作用。可造成构件马蹄部位表观差的原因多种多样。

2.1 混凝土工作性差

干硬性混凝土在预制T型梁构件中的应用越来越少。成型工艺较为普遍的是选用泵送施工及吊斗施工，这两种施工方式的主要优点是高效率，同时混凝土的坍落度因施工工艺不同而主要集中在100 mm～200 mm这一区间，区别于传统的干硬性混凝土。

T型梁的混凝土强度等级较高，胶结料用量较大、水胶比较小。以泵送施工为例，混凝土入模时的坍落度要求160 mm～200 mm之间，如果坍落度太小，混凝土会非常的粘使得泵压太大、泵送困难。在振捣过程中气泡因混凝土过粘不易从混凝土内部向表面迁移而滞留在模板与混凝土之间，拆模后出现表观蜂窝麻面现象。如果入模时坍落度过大，拆模后表观可能出现水纹或砂陷现象，见图1，图2。

从图1，图2可见，梁体拆模后在马蹄部位出现了严重的砂陷和水纹现象，这是由于混凝土浇筑时坍落度过大，混凝土内部自由水过多，混凝土的包裹性会相对变差，虽然振捣时气泡很容易从内部迁向表面使混凝土内部变得致密但也同时会增加因过振而出现的混凝土离析风险，在分层浇筑的过程中离析的自由水会因上一层混凝土的压力作用而挤向模板一侧，拆模后表观出现了水纹或砂陷现象。

2.2 含气量控制不当

由机械搅拌或减水剂本身引入混凝土中的气孔其孔径多数大于200 μm属于有害孔，其含气量应是由优质水溶性的引气剂引入的主要孔径分布20 μm～100 μm之间的连续微型封闭孔为宜。

含气量过低时混凝土的保水性差，通常表现为新拌混凝土状态尚可，静止放置一段时间或稍微振动后表层会出现浮浆、混凝土抓底等现象，从而不能保障混凝土宏观的均质性，混凝土的均质性是构件美观的前提条件。通常对于非抗冻要求的构件混凝土的含气量控制在3%左右为宜。含气量偏高时一方面会直接影响混凝土的力学性能，另一方面也可能造成构件表观欠佳，拆模后混凝土表观呈现肉眼可见的圆形、半圆形或椭圆形气孔，见图3。

图3为接近T型梁端的马蹄部位出现的肉眼可见气孔，一方面混凝土含气量偏高从热力学角度分析，气泡的引入使整个体系气相—液相界面增加，表面自由焓增加，体系处于热力学不稳定状态，微小气泡有合并成大气泡或破灭的趋势。含气量增大使单位体积浆体内微小气泡的数量增加，从而增加了小气泡合成较大气泡的概率，与模板接触处形成的较大气泡无法上浮，同时因气泡腔内的空气压力又无法破灭。另一方面由于未采用消泡剂和引气剂的复配技术，消泡剂未能有效去除有害孔也是出现这一现象的一个重要原因，对于有抗冻要求的梁这一复配技术对表观质量的控制效果尤为明显。

2.3 欠振或过振

混凝土的振捣主要有模板附着式高频振动器和插入式高频振动棒两种，施工过程通常联合使用。混凝土欠振时气泡处于向表面迁移的过程，在某一水平面会局部出现表观差的现象，按施工规程正确操作这类现象可避免。

梁体成型过程混凝土分层布料，分层振捣成型，混凝土层厚介于30 cm～40 cm之间。每层浇筑与振捣同时进行，布料的速率由吊斗或泵送工艺的不同而有所区别，吊斗布料速率略慢于泵送，通常每斗混凝土1 m3左右，两个吊斗交替进行，熟练操作时60 s～80 s即可完成起吊、布料、回斗这一过程。每层混凝土的布料时间因截面不同而有所区别，时间均超过180 s，即每层混凝土的振捣时间均会超过180 s。即使附着式振动器间断工作，多层浇筑下来其振动时间也远不止180 s，也就是说与模板接触处混凝土的过振现象普遍存在。过振会增加表观出现水纹麻面的风险。

2.4 部位的特殊性

混凝土经振捣后大量气泡迁向表面，在表面小气泡富集成大气泡而破灭，从而实现混凝土内部致密，表观光洁，但外八字处区别于构件的其他横平竖直及翼缘部位。T型梁马蹄部位“外八字”处表观质量最难控制由其部位的特殊性决定，此处是两个平行界面的加强带呈上高下低貌似“八”字而形象的称其为“外八字”，见图4。

从图4可见，马蹄部位一者由于高配筋率、外部弯曲的布筋走向及较小的钢筋保护层厚度而增加振动棒顺模板内侧伸向梁体底端振捣的难度；再者振捣过程底端二层混凝土与模板的相对滑动较小，不利于气泡的破裂；三者混凝土振捣过程气泡向上迁移至外八字模板处，上一层混凝土布料时由于模板的保护不能对此处混凝土表观的气泡予以扑打；另外，只有往上继续布料时靠混凝土的自重才能对外八字处混凝土与模板之间产生足够的挤压破泡作用。

2.5 其他原因

模板光洁度、脱模剂品质及涂刷的均一性等对构件的表观也具有一定的影响，脱模剂与硬化混凝土色差大涂刷不均匀造成表观不雅，见图5。

从图5可见，脱模剂与硬化混凝土色差大，另外涂刷不均匀造成梁体颜色不均一，视觉效果差。多种不利因素共存时会大幅增加表观质量控制的难度。

3 马蹄部位表观质量控制技术

3.1 新拌混凝土性能

原材料的品质在很大程度上决定着混凝土的性能，对合格原材料进行大量的前期试验工作设计、优化和确定混凝土配合比并对新拌混凝土的性能着重注意以下几个技术指标：

1)非抗冻要求的混凝土从新拌到入模含气量介于2.0%～4.0%之间，对有抗冻融要求的混凝土从新拌到入模含气量介于4.5%～6.0%之间，且含气量经时损失小，不能出现随时间推移含气量增加的现象。含气量需由优质引气剂予以调整，不能由减水剂本身的引气作用来调整，即需用引气剂和低含气量的高性能减水剂共同使用来调整混凝土的含气量。

2)工作性因施工方式不同技术指标有所区别：混凝土在不离析、不泌水(浆)、不太粘、包裹性良好的前提下，泵送时从新拌到浇筑时坍落度均需控制在180 mm±20 mm，保障混凝土的可泵性，同时减小坍落度过大振捣时混凝土分层的风险；对于吊斗施工的混凝土其坍落度指标相对宽松，但仍需注意从新拌到布料时坍浇度损失不宜超过20 mm，以保障混凝土构件整体宏观均质性。杜绝混凝土坍落度随时间增大的现象。

3)混凝土压力泌水率指标用以反映混凝土的保水性，在高频振动及混凝土的自重作用下无泌水。

4)混凝土的初凝时间需比整个构件的成型时间长4 h～8 h，初凝后2 h～4 h完成终凝，对于特殊构件对凝结时间有特殊要求时另当别论。凝结时间过短可能因上层混凝土的振捣、钢筋的搅动而降低下层混凝土与钢筋的握裹力，不利于后期混凝土开裂的控制；凝结时间过长影响混凝土早期强度的发展，对构件的脱模时间、表观质量及早期张拉均不利。

3.2 布料与振捣

马蹄部位外八字处混凝土的布料可选用两种方式：1)计算此部位混凝土的方量，从梁的中间部位固定投料。混凝土在自重及多台振动器的作用下缓缓向梁的两端推进直至混凝土基本振平。此过程使混凝土与模板水平方向产生了足够的滑动，是一个机械破泡的过程，有利于表观质量的控制。2)水平布料，层厚尽量小。较小的层厚有利于气泡的上浮破裂，但施工效率低。

振捣时间视新拌混凝土性能决定，避免过振和欠振。

3.3 脱模剂的选择

脱模剂是一种喷涂于模板上有利于拆模的粉剂或液剂，市场上脱模剂五花八门，选择使用时应有针对性。因模板材质不同脱模剂的性能要求有所不同，模板材质主要有钢模板、木模板等。对于T型梁主要使用钢模板其脱模剂需满足液剂呈碱性、易成膜、亲水性差、无毒、对钢板及混凝土无腐蚀、无色或接近硬化混凝土自然色等要求。有些施工单位使用废旧机油作为脱模剂，这对构件的表观质量控制非常不利。

对于马蹄部位尤其是外八字处模板的脱膜剂还应具有一个特殊要求，即强烈的消泡作用。笔者使用透明玻璃钢制作了马蹄部位的简易模型，以便于观察混凝土表观变化。试验中发现使用具有强消泡作用的脱模剂在混凝土成型振捣过程以及硬化拆模后混凝土表观光滑平整几乎没有肉眼可见的气泡，与使用废旧机油及市面上常见的无消泡作用的脱膜剂形成了鲜明对比。