交通基础设施项目清水混凝土外观质量控制研究

李福林，孙国帅，刘占坤，冯 娇

(1.辽宁铁道职业技术学院 铁道工程学院，辽宁 锦州 121001；2.辽宁工业大学 经济管理学院，辽宁 锦州 121001；3.中大建设股份有限公司 工程管理中心，广东 广州 510280)

近年来，随着我国经济建设的快速发展，交通基础设施建设领域取得了举世瞩目的成就。交通基础设施一般包括道路、桥梁、车站、机场、码头等与人们日常生活息息相关的项目，其建设规模反映了一个国家或地区的经济发展程度。例如：我国在桥梁建设领域工艺成熟、设备先进，内在质量不断提升，在技术与管理方面目前已处于国际领先地位。一座桥梁的建成，不仅服务了社会、造福了人类，而且也是当地的一道风景。

清水混凝土是建筑现代主义的一种表现手法，因其极具装饰效果也称装饰混凝土，是混凝土的“素颜”。凭借着美观环境、总体造价低、艺术观感良好的优点，清水混凝土正逐渐被人们重视，目前广泛应用于桥梁工程、市政工程等交通基础设施项目[1-3]。我国的清水混凝土技术相对于发达国家起步较晚，因此，在工程项目过程中还存在一些质量通病和缺陷。其中，考虑到清水混凝土的装饰功能，外观质量最先引起科研学者和工程技术人员的关注，如跨海桥梁从建筑材料入手，解决混凝土结构耐久性和外观质量的要求[4]；城市轨道交通项目采用过程控制和优化管理来解决U 形梁外观质量缺陷的问题[5]；而在冬季期间混凝土结构受冻融影响导致运营阶段外观破损问题，工程技术人员也进行了相关研究和实践[6-10]。

工程内部实际的问题和相关隐患已经越来越突出，这个问题始终苦恼着工程技术人员，工程技术人员也一直在寻找相关的技术进行改进。而一些交通基础设施工程建设项目中因为没有进行合理管控，进而导致建成的混凝土成品外观质量较差，目前交通基础设施领域已把混凝土外观质量作为优质工程建设的一项重要指标。本文针对交通基础设施项目清水混凝土外观质量常见问题进行分析，并提出有针对性的改进措施，得到的结论可以为工程技术人员预防混凝土外观质量问题提供参考。

一、外观质量常见问题

对于交通基础设施项目，通常都要进行现场监督和管理，但是混凝土的施工一般都会有风险，理想状态下也会有很多突发情况产生，混凝土在施工过程中，因为设计或者天气、人为因素可能造成断裂或者缺陷，如结构形式的特殊、气候条件的恶劣、施工工艺的不规范，等等。而对于“素颜”的清水混凝土结构，外观质量的缺陷将会对混凝土成品的验收和美观产生非常不利的影响。

一般混凝土制品的表面缺陷可以归纳为混凝土颜色缺陷(如色差、铁锈、黑斑等)、外表缺陷(如空洞、麻面、露筋等)和外形缺陷(如缺棱掉角、翘曲不平等)等几个大类。本文根据以上几个大类，针对交通基础设施领域清水混凝土工程项目中的常见的表面裂缝、表面破损、外观色差和表面露筋等几个方面进行分析。

(一)表面裂缝

混凝土是一种由粗骨料、细骨料、水泥、水以及各种外加剂材料混合而形成的非均质材料。因此，由于混凝土的材料特性，在施工、养护过程中及各种原因造成混凝土出现裂缝。而裂缝的存在和发展将会影响清水混凝土的美观、使用寿命，甚至严重时会威胁基础设施的安全。图1(a)为清水混凝土表面裂缝示意图片。

(二)表面破损

一般清水混凝土在浇筑时都应执行严格的振捣管理，如果在该环节疏忽将会对后期的混凝土制品产生深刻影响，如内部出现空隙、气泡，而表现在外观上最常见的就是蜂窝、麻面、缺棱掉角等，将会严重影响清水混凝土的外观质量。图1(b)为清水混凝土蜂窝麻面示意图片。

(三)外观色差

清水混凝土的颜色主要是水泥颜色决定的，但经常存在同一混凝土制品的不同区域外观颜色深浅不一，出现色差的现象，一直未能得到很好的解决。此外，有时清水混凝土表面破损后需用浆料进行修补，也会造成清水混凝土表面颜色不均匀。图1(c)为清水混凝土外观色差示意图片。

(四)表面露筋

交通基础设施建设领域在建设过程中较为常见的一个质量事故就是混凝土表面露筋，就是混凝土内部主筋、架立筋或箍筋裸露在构件表面，这也是大部分混凝土结构施工过程中常见问题，严重影响了清水混凝土结构的外观形象。图1(d)为清水混凝土表面露筋示意图片。

图1 清水混凝土外观质量常见问题

综上，不管是哪一种表面缺陷，都会对交通基础设施清水混凝土的外观质量带来不利的影响，既影响项目的竣工验收，又影响后续的使用、评优等。那么堡垒都是从内部攻破的，我们可以在内在方面找到一些原因或者采取相应的预防举措贯穿在施工或者管理过程中，要注重清水混凝土的施工质量和外观问题，有条件尽早的开展修复工作，必要时候可以更换材料。

二、外观质量问题分析与控制措施

在交通基础设施清水混凝土项目实际建设过程中，许多建设、施工单位组织相关人员成立外观质量专题攻关小组，深入项目，剖析外观质量通病成因，推出有针对性抢救和增补的措施。

(一)砼表面裂缝

砼的裂缝产生的原因有很多，主要分为两个方面的原因：第一类是砼表面水分因为刚刚成型所以变得非常干燥，导致裂缝出现；另一类是因为砼硬化时温差略大而产生的。

砼在浇筑的时候，外界的气温和内部温度的温差非常大，尽管空气中会蒸发一部分水分，但是毕竟是塑料之类的材质，可能有一些破碎的边缘产生，大概30cm 左右而且是对角线的形状，如果相当严重的话就可能穿透并且贯通。有没有好的预防措施呢？当然有了，可以保护好建筑表面然后铺盖一层塑料来避免风吹雨打，减少高温的照射，洒水和掺加必要的引气剂能够降低收缩面积，保证密度。

当裂缝位置比较深的话，可能会有一些问题出现，一般就是会在砼表面有下沉的现象出现，如果没有凝结完全的时候接触到了一些塑料或者钢铁等物质，就会产生一定的缝隙。包括模板的凹凸，螺栓连接不牢固时，摩擦力会带来一定的阻力，在垂直表面产生裂缝。那么显而易见的是，此种情况出现在砼柱和边边角角这些地方比较多，需要提前预防。最好的方法就是要进行二次加固，进一步巩固和完善。

砼的老化往往稀释水热的能量，使砼内部温度不断上升，温度上升往往是在几分钟或者几十分钟之内就完成了，在砼表面与内部之间形成很高的温度差，如果是特别大型的施工现场或者平台作业的话，最高的温差高达60℃以上都是有可能的。表层砼收缩时受到阻碍，收缩应变能力也是非常有限的，将会产生一个非常大的裂缝。如果想减少收缩，让材料能够有足够的抵抗力来应对其它力量，就需要降低速度，尽量保持一个平稳的速度，还可以参杂一些粉煤灰之类的粉末，来融合水能量，然后保持原材料的稳定，促进水循环来释放水化的热能。表1、表2 为C30 混凝土常用配合比数据对比。

表1 C30 混凝土配合比

那么我们也可以发现的是，使用什么品牌的材料和什么样的水泥都可能导致不同程度的开裂，也包括不同水泥的使用和化学混合性都有不同的差异，而且还可能有不兼容的情况出现。在砼施工时，应该禁止混合水泥的共用才是正确的途径。

表2 C30 混凝土参数对比

碱骨料也会存在不小的问题，包括裂开。由于其金属含量非常高，在水泥中的含量非常大，从而导致了砼内间中的一些化学因子含量非常高，容易和一些其它的活性因子发生非常大的反应，从而可能产生吸水现象，如果在反应过程中产生较大的冲力，最终结果就出现了裂缝和裂开现象。

那么对于浅层裂缝的修补，大部分工作程序是涂刷水泥浆或者用其它材料进行封堵工作，减少水分的渗透；裂缝裂得足够大而且面非常宽的话，要用其它技术进行技术修复了，包括灌浆等手段都可以使用。

(二)砼表面破损

砼表面的破碎情况非常广，一般来说包含的是峰窝表层、表面麻面、表面冲蚀、表面冲刷等，表面蜂窝通常是振捣力度不够导致的，在施工中要尽量做到尽善尽美，在这里笔者主要就表面麻面、气孔、冲蚀谈一下看法。

脱离模板后，砼的表面麻面会起粉，大概率是缓凝现象开始出现的征兆，也可能是一些用量的填充剂没有完全涂抹。使用不正确的话，可以产生例如减缓凝固的现象，还可能破坏表面和污染材料。此外，木制的模板非常脆弱，长时间的暴晒会使模板下溶解出一定的糖因子，而糖分有可能降低水泥的融合水平，必定会造成材料的延迟融合，而且会让表面非常的疏松影响材料连结。

砼表层一个个小的气孔是如何造成的呢？大概率是有水分沉淀产生的。另一方面来讲，吸附性差和强的模板有所差别，都是可能提高融合的程度，如果有不充分处理，可能就会导致上述现象的发生。纵使做得非常完美了，也有可能出现这一情况，特别是在砼的上层表面或模板向内倾斜的情况下，也不能阻止气泡产生。那么这个时候还是考虑采用脱模剂，如何和砼配合都会对于材料表面有一个影响，包括气泡孔，好的材料也可能产生更多的气孔。

水是可以流动的，在材料建筑面之间也是可以相互流通从上到下，从里到外，更重要的是，泥浆一般会形成一个三角形图形，高度可以像悬崖一样的高度，或使用的外掺剂不当有泌水现象，这些就是设计问题了，可以改善和避免的。但是我们要清楚，冲蚀就是冲刷在结构表层，可能造成一定的腐蚀材料或者降低强度，所以必要的话要进行一定量的修补或者加强钢筋表面的保护。

砼表面如果被冲刷得非常严重的话，我们可以考虑是因为鱼鳞斑的影响，而且破坏力往往很强，这就和模板有着非常大的关系了。如果模板刚度不足且浇筑垂直落差非常大的话，砼和易性一般也较差，浇筑的时候模板会受到极限的压力而且还会产生位移的状况，在模板与砼的相交处会有缝隙的产生，那么下层的水就会流进去，不断挤压空间，刺激材料产生鱼鳞斑纹。

砼在做一些修补的时候，可以选用合格材料先行做配合比试验，选择粗细合适的砂质与水泥，之后用砂浆块或者光滑的石板进行沫涂，然后进一步开展工作。

(三)砼外观色差

如果在施工中想要砼的表层颜色都相同是不太可能的，受到众多因素的影响，施工方法、材料的选用都会产生大的影响，而且砼如何养护，如何振捣，还有如何进行进一步的完善等等都是一个非常值得考虑的问题。

另外决定砼颜色主要因素有水泥和其它矿料结合等产物，如果粘结料其中的一点因素有所改变，可能都会产生一些问题，也可能会加速生锈现象发生。另外如果融合不完善，骨料在进行聚合的时候不充分，就可能使骨料非常的集中而且让颜色更加的不一致。

锈迹也算是一个大的影响因素，促使生锈情况发生有四种可能：第一个就是硫化铁在空气中发生了一些反应导致生锈褪色；第二种可能是钢筋表面的原因(比如模板拉杆钢筋、砼表面漏筋)和钢筋铁丝的冲突，长时间的暴露；第三个情况就是保存不当漏水或者暴晒；第四种可能是由于砼结构由于雨水的冲刷导致污染，然后锈迹就会产生进而导致了铁锈进一步的恶化。

模板拆卸也可能造成一定的变化，最大的变化就是对颜色会产生一些影响。人为氧焊气割用的氧炔焰，往往就有着极高的问题，在施工过程中可能不容易控制火焰温度，将氧炔焰进一步烤焰，会把原有的材料给消化掉。

颜色分布不是非常的明显的话，在表面我们也现要考虑如何修复，可以用不同的溶液相互稀释，然后慢慢的清洗，如果效果不是非常明显的话就可以用涂层进行表面的处理和稀释等。

(四)砼表面露筋

砼表面露筋往往是钢筋绑不稳或者是扎得不够紧凑，保护层叠放错误也可能出现这类情况。在砼浇筑过程中就出现了移动位置的情况，大多数时候都是在砼浇筑完成了，才发现出现位移的现象，致使砼表面钢筋保护层保护不到位。

表面露筋很大程度是由于蜂窝的挤压，让外体暴露产生了问题。

避免表面露筋的有效措施需要提高专业知识素养和专业技术来提高技术人员的能力，加强施工的监察程度，保证钢筋位置正确，保护层垫块绑扎牢固，不缺失。

出现外露的钢筋先不要着急，要对症下药，用最好的方法应对，修补后也要保持原样，尽量不破坏其他钢筋。

露出钢筋的话，修补必须先做一个切割槽，划分一定的空间，通过对空间的分析来逐个击破，分割成块，再用冲击工具去修补和完善，进一步减少破坏程度。必要的时候要移动钢筋，这样是因为保护层不够的原因。最后就是相关技术的运用完成最后修复。

总的来说，清水混凝土的质量在外观和内部都有着不小的问题，比如，因模板刚度不足或者精度的问题，都会产生接触不稳或者是膨胀缩小的现象。

三、结论

交通基础设施建设项目随着社会经济的发展而日益增多，清水混凝土在交通基础设施项目中以混凝土本色和自身质感体现美观效果，因此，其外观质量备受关注。清水混凝土外观质量问题很多种，包括颜色缺陷、外表缺陷和外形缺陷等方面，本文从表面裂缝、破损、色差和露筋等四个角度进行了系统的分析，并提出了有针对性的控制措施。研究结果表明：土木工程中清水混凝土质量与施工材料、管理方法、管理人员素质以及后期养护有直接关系，如果不能形成正确认识，势必会影响土木工程清水混凝土的施工质量。随着社会对清水混凝土外观质量重视程度的日益增强和工程精细化建设管理的全面推广，在工程材料、管理方法、工艺技术和人员素质等各方面的协调发展和保障下，交通基础设施项目清水混凝土外观质量问题将会得到进一步的解决。