清水混凝土在地鐵高架橋工程中的應(yīng)用

 
摘要:在廣州地鐵四號線高架橋工程橋墩施工前,針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面的模擬試驗(yàn),將試驗(yàn)結(jié)果用于正式施工,保證了清水混凝土的工程質(zhì)量,取得較好的外觀效果。

關(guān)鍵詞:清水混凝土;模擬試驗(yàn);外觀質(zhì)量
 
      清水混凝土建筑作為一種建筑表現(xiàn)形式,能夠完整而有效地保留混凝土建筑本身具有的顏色和機(jī)理。它的特點(diǎn)是混凝土一次成型,直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然色作為飾面。

      廣州地鐵四號線有長達(dá)21km的高架線路,為了盡量減輕地鐵高架橋?qū)Τ鞘芯坝^與周邊環(huán)境的影響,對高架橋外觀質(zhì)量提出了較高的要求,并首先在高架試驗(yàn)段土建工程一標(biāo)開展了有關(guān)清水混凝土的一系列試驗(yàn)研究,本文結(jié)合該工程應(yīng)用清水混凝土的實(shí)踐,對清水混凝土技術(shù)進(jìn)行介紹與探討。

1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
      現(xiàn)行國家規(guī)范對清水混凝土并沒有明確的定義和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),通常根據(jù)國外的標(biāo)準(zhǔn)或根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)制訂清水混凝土的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。針對地鐵高架橋工程的特點(diǎn),通過多次專家論證,最終制訂了廣州地鐵四號線高架橋工程混凝土特殊技術(shù)要求,明確了要達(dá)到的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

1.1表面觀感質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
      (1)顏色:要求清灰色且色澤均勻,無明顯色差。
      (2)表面:混凝土密實(shí)整潔,面層平整,陰陽角的棱角整齊平直,節(jié)點(diǎn)或交角、交線、交面清晰,起拱線、面平順。無油跡、無銹斑、無粉化物,無流淌和沖刷痕跡;無明顯裂縫、無漏漿、無跑模和脹模,無爛根、無明顯錯臺,無冷縫,無夾雜物;無蜂窩麻面、裂紋和露筋現(xiàn)象;無明顯的氣泡、砂帶和黑斑現(xiàn)象。
      (3)結(jié)構(gòu)工程保持拆除模板后的原貌,無剔鑿、磨、抹或涂刷處理的痕跡。
      (4)穿墻預(yù)埋管孔眼整齊,孔洞封堵密實(shí)平整,墩臺、梁體外觀色澤基本一致。
      (5)混凝土保護(hù)層準(zhǔn)確,無露筋;預(yù)留孔洞、施工縫、變形縫整齊平整。
1.2外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)
      (1)結(jié)構(gòu)軸線通直、幾何尺寸準(zhǔn)確,陰陽角的棱角整齊、角度方正;所有結(jié)構(gòu)線條規(guī)則順直,無明顯的凹凸及錯位。
      (2)模板拼縫嚴(yán)密平整)無明顯錯臺痕跡。
      (3)垂直度、平整度的允許偏差應(yīng)小于混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的要求。

2試驗(yàn)研究
2.1室內(nèi)試驗(yàn)研究
      為達(dá)到清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),由混凝土攪拌站針對混凝土的色澤、和易性、含氣量及外觀質(zhì)量等方面做了大量的室內(nèi)對比試驗(yàn)。試驗(yàn)情況及結(jié)論如下:
      (1)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的“青灰色”標(biāo)準(zhǔn),首先針對不同品牌水泥進(jìn)行了大量試驗(yàn),對混凝土試塊進(jìn)行對比,最終選定一種顏色符合要求且貨源穩(wěn)定、質(zhì)量有保證的水泥品牌,以及兩種備選品牌。
      (2)為確保混凝土的和易性良好,選用了不同的水泥、粉煤灰、外加劑進(jìn)行了大量的對比試驗(yàn)。在減水劑方面,對不同品牌進(jìn)行了不同摻量的對比試驗(yàn),試驗(yàn)表明,可通過調(diào)整減水劑的摻量來控制混凝土的保水性。同時(shí),也選用了不同等級、不同摻量的粉煤灰來試驗(yàn)粉煤灰對混凝土和易性的影響,結(jié)果表明以I級粉煤灰為好,且摻量控制在40kg/m3以下時(shí)對混凝土的外觀影響較小。
      (3)為找出對混凝土外觀的關(guān)鍵影響因素,在室內(nèi)對不同品種的減水劑、脫模劑,不同的砂率和細(xì)度模數(shù),不同的拆模時(shí)間和養(yǎng)護(hù)條件做了幾十組的對比試驗(yàn)。結(jié)果表明:減水劑對混凝土的含氣量影響較大,應(yīng)選用緩凝效果明顯、減水率高、坍落度損失小的減水劑;使用不同的脫模劑時(shí),混凝土表面的氣泡含量不同;一定程度上脫模劑越厚,混凝土表面越光滑、氣泡越少;選用細(xì)度模數(shù)為2.5~2.9的砂時(shí),混凝土的用水量及含氣量控制較好;不同的拆模時(shí)間會導(dǎo)致混凝土表面強(qiáng)度及脫模劑發(fā)揮的效果不同,對混凝土的外觀質(zhì)量影響也不同;不同的養(yǎng)護(hù)條件對混凝土外觀質(zhì)量也有影響。

2.2模擬試驗(yàn)
      在橋墩正式施工前,針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面的模擬試驗(yàn)。從2004年8月17日到2004年9月23日,先后進(jìn)行了7次墩柱試驗(yàn),采用大塊定型鋼模板、吊裝澆筑、插入式振動器振搗,外包塑料薄膜補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)的施工工藝,最終采取第0次試驗(yàn)結(jié)果作為正式施工的數(shù)據(jù)及配合比,取入模溫度30℃;坍落度80mm;水泥品種P.II 42.5;配合比為:水泥390kg,砂645kg,碎石1130kg,水175kg,粉煤灰20kg(I級),外加劑5.33kg;模板面用PVC卷材處理;采用該配合比的坍落度損失在30mm/h以內(nèi),含氣量為2.6%。經(jīng)過多次模擬試驗(yàn),正式施工的墩柱取得了較好的外觀效果。

3原材料要求及配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1原材料要求
      (1)水泥的選擇主要考慮兩個因素,首先應(yīng)選應(yīng)低堿、低水化熱的水泥;其次是混凝土顏色要符合要求。同時(shí)生產(chǎn)過程中要做到水泥同一廠家、同一品種,以確保混凝土顏色一致。
      (2)砂子為細(xì)度模數(shù)大于2.4的中砂,含泥量不大于1%;石子為5~25mm粒徑級配良好的碎石,含泥量不大于0.8%,針片狀石子的含量不大于10%。含泥量大將會影響混凝土的顏色,針片狀石子含量過大將會影響混凝土的強(qiáng)度及流動性。砂石原材料產(chǎn)地也必須固定。
      (3)若為改善混凝土的和易性,降低水化熱,控制開裂,經(jīng)配合比試驗(yàn)需摻加粉煤灰時(shí),必須選用同一廠家I級粉煤灰,燒失量小于5%,細(xì)度8%~12%。
      (4)應(yīng)選用引氣成分低、緩凝適中的高效減水劑,減水率>20%,含氣量≤3%。在使用前應(yīng)進(jìn)行與水泥相容性試驗(yàn)。
      (5)拌和用水宜采用飲用水,當(dāng)采用其他水源時(shí),水質(zhì)應(yīng)符合我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ63)的規(guī)定,不得使用循環(huán)水。

3.2配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)
      (1)應(yīng)控制每立方米混凝土用水量在170~180kg;水灰比不得大于0.55。
      (2)應(yīng)保證有足夠的細(xì)粉料含量以改善混凝土的和易性,提高混凝土的表面質(zhì)量,膠凝材料總量視混凝土強(qiáng)度等級而異,建議C30~C50混凝土的膠凝材料總量控制在380~500kg/m3范圍內(nèi)。
      (3)摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰可改善混凝土和易性,便于澆筑成型,但是摻量大將造成混凝土表面缺乏光澤、色澤不勻。因此應(yīng)嚴(yán)格控制粉煤灰用量,試驗(yàn)表明粉煤灰摻量控制在10%以下為好。
      (4)砂率應(yīng)比普通的混凝土提高1%~2%。
      (5)理論上,只要能滿足施工的振搗要求,則混凝土坍落度越小,混凝土的泌水越少,氣泡也越少,建議非泵送混凝土的坍落度控制在8-10cm,泵送混凝土控制在12-14cm,坍落度每小時(shí)損失值不應(yīng)大于30mm。

4施工技術(shù)措施
4.1模板工程
      (1)必須保證模板的剛度和穩(wěn)定性,在混凝土側(cè)壓力作用下不允許變形;優(yōu)先選用定型鋼模板且應(yīng)進(jìn)行拋光處理,以保證混凝土表面的光潔度。
      (2)模板應(yīng)盡可能減少接縫,接縫位置應(yīng)盡量隱蔽。模板制作的幾何尺寸應(yīng)精確、拼縫嚴(yán)密,模板面拼縫高差、寬度應(yīng)≤1mm,模板間接縫高差及寬度≤2mm。
      (3)模板的拼縫宜填實(shí)后打磨平整、嚴(yán)密,使接縫平順;模板的支撐必須牢固、嚴(yán)密,以免發(fā)生跑漿和漏漿。
      (4)模板不宜采用對拉螺栓作為固定件,宜用鋼構(gòu)件組成的鋼圍檁固定模板。模板應(yīng)試拼組裝,經(jīng)驗(yàn)收合格后再整體吊裝。
      (5)模板一般周轉(zhuǎn)3次后應(yīng)進(jìn)行全面檢修一次。
      (6)選用專業(yè)脫模劑,嚴(yán)禁使用廢機(jī)油作為脫模劑,脫模劑應(yīng)涂刷均勻。根據(jù)試驗(yàn)情況,鋼模板內(nèi)表面優(yōu)先采用內(nèi)貼自粘PVC薄膜。
4.2鋼筋工程
      (1)鋼筋保護(hù)層厚度用硬質(zhì)塑料墊塊進(jìn)行控制。
      (2)綁扎鋼筋的扎絲多余部分應(yīng)向構(gòu)件內(nèi)側(cè)彎折,防止外露造成銹蝕。
      (3)鋼筋端頭加不銹鋼帽,豎向鋼筋端頭纏塑料布,以防銹蝕。
      (4)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙加工、下料,使配制的各種鋼筋和箍筋平直、方正及彎鉤準(zhǔn)確;確保鋼筋位置準(zhǔn)確、預(yù)埋件固定牢固。

4.3混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸
      (1)生產(chǎn)拌制混凝土?xí)r,必須嚴(yán)格按經(jīng)審批的混凝土配合比進(jìn)行配料,不得隨意更改。供應(yīng)混凝土前對生產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行全面檢查,確保供料期間機(jī)組正常運(yùn)作。
      (2)混凝土攪拌站應(yīng)根據(jù)氣溫條件、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸距離、砂石含水率的變化、混凝土坍落度損失等情況,及時(shí)適當(dāng)?shù)貙υ浜媳冗M(jìn)行微調(diào)。
      (3)攪拌站質(zhì)檢員必須嚴(yán)把混凝土質(zhì)量關(guān),監(jiān)控好混凝土出場坍落度和溫度,檢查每車混凝土拌合物的性能符合要求后,方準(zhǔn)混凝土出場。
      (4)混凝土的入模溫度應(yīng)控制在30℃以下。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應(yīng)大于25℃,混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應(yīng)大于25℃。
      (5)攪拌站與工地應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào),確?;炷猎谶\(yùn)抵工地后能及時(shí)入模澆筑。
      (6)嚴(yán)格執(zhí)行混凝土進(jìn)場交貨驗(yàn)收制度,試驗(yàn)員對每車混凝土的坍落度進(jìn)行取樣試驗(yàn),如遇坍落度超出允許范圍的混凝土,嚴(yán)禁使用。

4.4混凝土澆筑施工
       (1)清水混凝土施工難度大,質(zhì)量要求高,應(yīng)制定相應(yīng)的混凝土施工方案。最好利用夜間澆筑,以減少混凝土坍落度損失。
      (2)下料時(shí)避免混凝土沖擊鋼筋和模板,保證下料點(diǎn)分散布置,嚴(yán)禁一次性下料過多或集中某一點(diǎn)下料。
      (3)澆筑混凝土要連續(xù)進(jìn)行,并嚴(yán)格控制混凝土的澆筑時(shí)間。因選用較低坍落度的混凝土,其流動性損失較快,如澆筑時(shí)間過長會影響混凝土的分散能力,容易形成蜂窩等缺陷。
      (4)振搗要求快插慢拔,每棒均深入下層混凝土5cm,振搗時(shí)間為30s左右,每棒的移動距離宜為40cm。

4.5養(yǎng)護(hù)
      混凝土如果不及時(shí)養(yǎng)護(hù),表面極易因失水而出現(xiàn)微裂縫。建議清水混凝土構(gòu)筑物在拆模之前就應(yīng)對混凝土充分灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù),使水分通過混凝土和模板的間隙滲入混凝土中。拆模后先在混凝土表面灑一遍水,保證塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水,然后用塑料薄膜包裹嚴(yán)密并壓實(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于14d。

4.6表面缺陷的修補(bǔ)
      在施工的全過程中,有可能存在少量氣泡及模板拼縫痕跡等細(xì)小弊病,處理方法為:先用與結(jié)構(gòu)混凝土同強(qiáng)度等級,同品種的水泥,摻一定量的白水泥配成專用膩?zhàn)?,堵塞進(jìn)小氣泡內(nèi),再連同模板痕跡用細(xì)砂紙輕輕打磨,直至與結(jié)構(gòu)物表面色澤、光潔度一致時(shí)為止。但實(shí)施以前必須對材料的配合比先作試驗(yàn)。
5結(jié)語
      為了保證高架橋的外觀質(zhì)量,首次明確了清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),最終取得了較為滿意的效果。主要有以下幾點(diǎn)體會:
      (1)原材料控制和配合比設(shè)計(jì)是清水混凝土的質(zhì)量控制重點(diǎn)。應(yīng)該采用同一廠家、同一品種的水泥、粉煤灰和外加劑,使用同一產(chǎn)地的砂和碎石,同時(shí)應(yīng)通過試驗(yàn)確定最佳的混凝土配合比,以確保混凝土拌合物的性能優(yōu)良、外觀色澤均勻。
      (2)清水混凝土的質(zhì)量絕非僅決定于混凝土材料本身,還必須從模板體系的設(shè)計(jì)、制作與安裝,鋼筋綁扎,混凝土澆筑質(zhì)量,入模溫度,拆模時(shí)間,養(yǎng)護(hù)方式和缺陷修補(bǔ)等全過程采取有效措施加以控制,才能保證清水混凝土的外觀質(zhì)量效果。
      (3)正式施工前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場模擬試驗(yàn),以掌握清水混凝土的施工技術(shù)要點(diǎn),同時(shí)通過模擬試驗(yàn)來達(dá)到人員、機(jī)具與材料供應(yīng)、現(xiàn)場管理的最佳配合,惟有如此才能保證清水混凝土的施工質(zhì)量。
      (4)混凝土表面如不作任何保護(hù),在長時(shí)間遭受來自陽光、紫外線、酸雨、油污等的破壞后,其表面效果將日趨污濁。因此,還應(yīng)重視后期保養(yǎng)及處理。
 
參考文獻(xiàn)
【1】季云聰,徐偉,不涂裝混凝土施工的外觀質(zhì)量控制研究3建筑施工,2004(6).
文章來源: 《建筑技術(shù)》原作者:黃輝 

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