浅析清水混凝土在市政道路工程中的作用

　　摘要:为了改变城市综合面貌,推广市政道路桥梁清水工程中混凝土的应用。本文作者根据混凝土配制、生产、施工、养护等方面分析清水混凝土施工中的重要问题。
　　关键词:清水混凝土施工；清水混凝土配合比；市政道路设施
　　
　　1清水混凝土配合比设计和生产控制
　　新拌清水混凝土必须具有极好的工作性和粘聚性,绝不允许出现分层离析现象。在材料和浇筑方法允许的条件下,应采用尽可能低的坍落度和水灰比。根据现场实际要求,坍落度一般控制在(90±100)mm,以减少泌水的可能性。同时控制混凝土含气量不超过1.7%,初凝时间6～8h。
　　清水混凝土在原材料方面有严格的限制。水泥应首选硅酸盐水泥,并要求确定生产厂商、强度等级和批号,同一单位工程要能做到采用同一水泥。粗骨料要求选用强度高、粒径5～31.5mm、连续级配、同颜色、含泥量小于1.0%和不带杂物的碎石,也要求定产地,确定规格和颜色。细骨料应优先选用中粗砂,细度模数2.5以上,含泥量小于2%,不得含有杂物,要求确定产地、砂子细度模数、颜色。外加剂应采用高效减水剂,要求确定厂商、品牌及掺量,且应重视解决外加剂和水泥的适应性,以减少混凝土的泌水率和混凝土坍落度的损失。矿物掺合料作为混凝土不可缺少的成分,在考虑掺合料活性的同时,应充分利用各种掺合料的不同粒径,在混凝土内部形成紧密充填,增强混凝土的致密性。因此,为改善清水混凝土的流动性和后期强度,可掺入粉煤灰,宜选用细度达到Ⅱ级以上的粉煤灰产品,并保持确定的供应厂商,且不得含有任何杂物。
　　清水混凝土生产过程中应使用同一种原材料和相同的配合比,必须严格按试验确定的配合比投料,不得带任何随意性,并严格控制水灰比和搅拌时间,随气候变化随时抽验砂子、碎石的含水率,及时调整用水量。水灰比的控制是关键之一,因为不同水灰比将导致硬化后混凝土颜色变化。另外,骨料对外观的影响也不可忽视,因此砂、石的色泽和颗粒级配要求均匀,同一个视觉面的混凝土工程应采用相同类型的骨料。
　　为了确保每块混凝土所用的配合比严格一致,应加强清水混凝土生产过程的监督。对首批进场的原材料,经监理取样抽检合格后,应立即进行“封样”,以后进场的每批来料均与“封样”进行对比,发现有明显色差的不得使用。
　　2 清水混凝土施工控制
　　清水混凝土在施工过程中,其模板体系的设计、制作与安装,钢筋绑扎等要求相当严格,其中模板工程是关键技术之一。清水混凝土施工用模板需根据建筑物具体构造进行设计订做,且所用模板多为一次性的,成本较高。模板设计应充分考虑拼装和拆除的方便性,支撑的牢固性和简便性,并保持较好的强度、刚度、稳定性及整体拼装后的平整度,确保在混凝土侧压力作用下不产生任何变形,以保证结构物的几何尺寸均匀、断面一致,防止浆体流失。模板材料也有很高的要求,表面要平整光洁、强度高、耐腐蚀,并具有一定的吸水性。要求根据构件的规格和形状,合理选用不同的模板材料。对圆形构件选择钢模板,对E形、T形等截面形式复杂的构件可采用强度较高的竹胶板和自制钢模板。钢模板内表面均应进行抛光处理,以保证混凝土表面光洁度。对模板的接缝和固定模板的螺栓等,要求接缝严密,固定模板的拉杆需带金属帽或塑料扣,以便于拆模,减少对混凝土表面的破损。模板面板拼缝高差、宽度应不大于1mm,模板间接缝高差、宽度不大于2mm。另外,模板内板缝用油膏批嵌,外侧用硅胶或发泡剂封闭,同时要加密封条以防漏浆。模板脱模剂应采用吸水率适中的无色轻机油。值得注意的是,在施工过程中,模板拼缝部位、对拉螺栓和施工缝的设置位置、形式和尺寸均须经监理工程师认可。
　　在清水混凝土浇筑过程中,应落实施工技术保证措施、现场组织措施,严格执行有关规定;合理调度混凝土罐车送料时间,逐车测量混凝土的坍落度;严格控制每次下料的高度和厚度,保证分层厚度不超过50cm;每次浇筑前必须先打料块,对比前次色彩,通过仪器检测后才可继续进行浇筑;振捣方法要正确,不得漏振和过振,保证振捣均匀。可采用2次振捣法,以减少表面气泡,即第1次在混凝土浇筑时振捣,第2次待混凝土静置一段时间再振捣,而顶层一般在0.5h后进行第2次振捣。严格控制振捣时间和振捣棒插入下一层混凝土的深度,保证深度在5~10cm,振捣时间以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起为止。清水混凝土对施工温度要求十分严格,适合在4—10月之间进行施工。
　　3 清水混凝土养护与表面修补控制
　　清水混凝土如养护不当,表面极易因失水而出现微裂缝或产生表面色差,影响外观质量和耐久性,因此加强混凝土早期硬化期间的养护十分重要。清水混凝土各构件的侧模要根据当地气候条件与混凝土强度发展情况而定,应在预留混凝土试块试压强度达到要求规定时方可拆除。模板拆除后,其表面养护的遮盖物不得直接采用草垫或草包,以免造成永久性黄颜色污染,而是应采用塑料薄膜严密覆盖养护。在有条件的情况下,可采用喷涂型养护膜覆盖,进行保湿养护,并且养护时间一般不得少于14d。
　　由于混凝土内部一定范围内的含气量对混凝土的耐久性有利(特别是在北方地区),因此混凝土中应常掺一些引气型高效减水剂,并允许混凝土表面有气泡。另外,尽管已采取了各种措施,但拆模后由于混凝土的泌水性、模板的漏浆等,清水混凝土表面局部仍可能会产生一些小的孔眼和砂带等缺陷。需对这些缺陷进行适当修复,方法是:拆模后,应立即清除清水混凝土表面浮浆和松动的砂子,采用相同品种、相同强度等级的水泥拌制成水泥浆体,修补这些部位。待水泥浆体硬化后,用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁,并用水冲洗洁净,以确保表面无色差。
　　由于混凝土属于多孔物质,表面吸水率很大,很容易吸收水分,而吸水后颜色就会变深,且混凝土吸水率不同将出现颜色差别。因此市政道路设施如桥梁、路基、道路隔离墩等,在下雨中和刚刚下雨后,表面颜色差异很大,有些甚至会造成很污浊的视觉。另外,混凝土在自然环境下会遭受来自阳光、紫外线、酸雨、油气、油污等破坏,逐渐失去其本来面目;也会随着时间推移而逐渐被中性化和破坏,其表面效果将日趋劣化。因此,为了保持清水混凝土建筑历久常新,展示自然的浅灰色效果,不受外界因素的影响,必须采取相应措施对其进行保护,即在混凝土表面进行透明保护性喷涂。实际施工时,在透明涂料中加入比混凝土自然颜色稍浅的颜料(2%~10%),就形成了可以消除混凝土色差的着色透明工法。这是日本现今最流行的工法。如果采用丙烯酸树脂及聚胺酯树脂涂料,则其耐久性有限,几年后混凝土表面会变黄,因此应尽量采用常温氟树脂涂料。
　　4清水混凝土在市政高架桥中的应用实例
　　笔者针对清水混凝土的原材料、配合比、模板、浇筑、养护等环节进行了全面控制,并进行了模拟试验。经多次墩柱试验,最终确定采用大块定型钢模板、吊装浇筑、插入式振动器振捣、外包塑料薄膜补水养护的施工工艺。确定清水混凝土正式施工的数据及配合比:入模温度取30℃,坍落度80mm,水泥为42.5级普通硅酸盐水泥,配合比为水泥400kg、砂650kg、碎石1120kg、水175kg、Ⅱ级粉煤灰50kg、外加剂5kg。由于聚羧酸系减水剂与水泥相对有更好的相容
　　性,即使在掺量较低时也能使混凝土具有高流动性,同时还有相当的减水和增稠效果,使混凝土分层和泌水现象得到较大改善,抗离析能力大大提高。另外,对于低水灰比具有低粘度和较好的坍落度保持性能。通过配合比试验发现,相对萘系减水剂,聚羧酸系减水剂更适宜清水混凝土的配制。采用该配合比的坍落度损失在30mm/h以内,含气量为2.5%。混凝土表面处理剂采用日本进口产品,其干燥时间25℃条件下,表干小于8h;耐磨性优良,在500g加荷、500转条件下,质量损失小于3mg;在饱和Ca(OH)2溶液中不起泡、不脱落;耐热、耐腐蚀。该产品涂膜坚硬,施工简单,涂刷一道即可,在工程中综合效益良好。经过多次模拟试验后,正式施工的墩柱取得了较好的外观效果。
　　清水混凝土施工费用与传统施工费用基本持平。尽管清水混凝土施工造价比普通混凝土每m3增加约20%,施工投入的人力略有增加,施工工期也约增加10%,还需考虑保护液的费用,但由于清水混凝土不需抹灰、吊顶、装饰面层,且结构梁、板、柱及相关基础材料也可减少,维保费用也少,因此采用清水混凝土其经济性也是可行的。
　　5结语
　　清水混凝土产生于上世纪20年代,在80年代后期,在德国、美国等欧美国家及日本得到广泛应用。随着人们环保意识的不断提高,返朴归真思想的深入人心,现在世界上越来越多的建筑结构采用了清水混凝土工艺。近年来,我国的清水混凝土工程明显。由于清水混凝土60%取决于混凝土浇筑的质量,40%取决于后期的透明保护喷涂施工,因此“清水混凝土”对建筑施工水平是一种极大的挑战,其难点主要体现在项目管理要求科学、严谨。我国目前具备清水混凝土施工能力的企业仍然有限,因此应加快我国清水混凝土施工机械化、标准化进程,以彰显其在市政工程建设中的优越性。

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