混凝土挡土墙表面缺陷的成因及防治

PAGE混凝土挡土墙表面缺陷的成因及防治1工程概况汉（口）十（堰）高速公路某段是湖北省境内建设的第一条山岭重丘高速公路。为了降低工程造价，少占用农田和山林，高填方路段全部设计有路堤（路肩）式片石混凝土挡土墙。挡土墙为仰斜式，混凝土强度等级C15，建筑高度H=12～20m（截面见图1）。施工初期，承包商由于缺乏施工经验，加之技术准备不足，致使成品挡土墙表面缺陷较多，严重的甚至炸掉返工。后经多方会诊分析，并在实践中不断改进和完善，摸索了一套行之有效的防治措施。2缺陷的成因［1，2］2.1蜂窝——因混凝土骨料间存在空隙而导致的蜂窝状窟窿。(1)碎石过多，砂率过小；(2)水灰比小，漏振或振捣不足；(3)混凝土混合料严重离析；(4)模板严重漏浆。2.2气泡——混凝土中未能逸出的气体或浇注过程中多余的水被蒸发后留下的小孔洞。(1)水泥用量偏少，用水量偏多；(2)砂率偏大；(3)搅拌和振捣时间短，振捣方法不正确；(4)浇注时，分层过厚；(5)油类脱模剂涂刷过多；(6)采用了不吸水模板；(7)前墙模板为反坡模板，阻碍气泡逸出。2.3麻面——混凝土表面呈现无数的小凹点。(1)用水量过多，砂偏粗,模板漏浆；(2)混凝土混合料离析，振捣不足；(3)碎石偏多,砂率过小；(4)模板表面粗糙；(5)脱模剂涂刷不均匀或失效；(6)浇注过程中，溅到模板上的水泥浆斑点干硬结壳；(7)脱模时间过早。2.4砂线——泌水沿模板拼接缝将水泥砂浆中的水泥冲走，只剩下砂子的现象。(1)用水量偏多，砂偏粗，模板稍许漏浆。2.5鱼磷纹——混凝土表面呈现鱼鳞状波纹。(1)砂偏细，砂率偏大，用水量稍许偏多；(2)油类脱模剂过于粘稠或涂刷过多。2.6分层线——混凝土表面呈现明显的层次界线。(1)振动棒没有深入到下层足够的深度或振捣不足；(2)分层浇注时，下层混凝土已无法重塑；(3)过度振捣造成混凝土严重离折。2.7错台——混凝土表面不平整呈台阶状。(1)模板安装时拼接缝错位；(2)模板及支撑系统的刚度不够，在浇注过程中缓慢变形下沉。如混凝土施工缝附近的螺杆松动变形，U型卡松动，支撑数量不足或基础下沉导致前后墙模板的间距逐渐变大等。2.8污渍、色斑，颜色深浅不一(1)原材料的来源发生了变化；(2)配合比发生了较大改变；(3)用振动棒推赶找平混凝土，使得混凝土严重离析，造成水泥砂浆向低处的模板附近流淌，并粘附在模板上；(4)浇注过程中，水泥砂浆溅到模板上；(5)模板表面不洁净；(6)油类脱模剂涂刷过多，或使用了不同颜色的脱模剂；(7)处治混凝土表面缺陷时，过度擦抹，或所用材料的颜色与周边混凝土的颜色不一致；(8)预埋铁件的外露部分生锈。3预防措施3.1模板及支撑系统一次立模高度3m。模板采用1.5×1.0m组合钢模，面板厚2.5mm；肋高55mm，肋厚3mm；纵肋距25cm，横肋距30cm。立档、横档采用由2—[10槽钢焊结而成的I字形钢，立档间距1.5m，横档间距1.0m。钢模之间用φ16U形卡拼接，钢模与立档、横档之间采用φ16钩头螺杆锚固，螺杆的垫板焊结在立档、横档上，厚4mm。模板外部用φ48×3.0mm钢管支撑，钢管下端用扣件固定在牢固可靠的钢管桩上，模板内部用φ25钢筋作辅助斜撑。仰斜式挡土墙的前墙模板为非承重模板，背墙模板为部分承重模板，两侧模板所承受的压力不平衡，因而要对后墙模板的外部支撑进行加密，并利用对拉螺杆和顶部搭头钢管将两侧模板连成整体，共同受力。为防止片石和混凝土入模时碰撞到对拉螺杆，造成走模，将部分对拉螺杆改为斜拉螺杆。提升模板到上一节时，其下口与已浇注的墙体搭接50cm，并在施工缝的上部和下部15cm处各设置一排斜拉螺杆。钢模侧面用万能胶粘贴1.0cm厚的橡胶海绵条。钢模表面打磨抛光后，涂刷JM—10乳化油类脱模剂，浇注混凝土前再用抹布将模板表面的灰尘和多余的脱模剂擦拭干净，混凝土浇注过程中，应留意将溅到模板上的水泥砂浆擦去，并抹少许脱模剂。前墙模板拆卸时的混凝土强度应以保证混凝土表面及棱角不致因拆模而受损伤为准，一般为1.2Mpa。后墙模板拆卸时的混凝土强度经计算达到1.2Mpa即可。3.2混凝土配合比及原材料(1)混凝土配合比针对低等级普通混凝土存在的缺陷，在混凝土配合比优化设计时，决定采用掺粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，同时碎石级配由一级单粒级改为二级单粒级；由于挡土墙为片石混凝土结构，片石表面会粘附一部分砂浆，故砂率相应增大5%～8%。经过试拌和强度试验调整后得到混凝土配合比：水泥﹕砂﹕碎石﹕水﹕粉煤灰﹕缓凝减水剂（防冻减水剂）=186﹕632﹕1307﹕105﹕136﹕0.93（3.72）。水灰比0.56，坍落度3～5cm。(2)原材料①葛洲坝水泥厂生产的三峡牌普硅42.5级水泥；②粒级为40～20mm（比例68%）、20～10mm（比例32%）的本地产弱风化辉绿岩碎石；③主要矿物成分为石英、长石，细度模数为2.4的汉江产中砂；④襄樊火电厂生产的Ⅲ级干粉煤灰（掺量30%），符合GB1596—91《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求，并且安定性合格；⑤荆门外加剂厂生产的JM—11型高效缓凝减水剂（掺量0.5%）、JM—5型防冻减水剂（掺量2.0%），符合GB8076—97《混凝土外加剂国家标准》的要求；⑥拌合用水为可饮用水。3.3施工工艺要点［2，3］提前洒水湿润砂石料。将粉状减水剂称重并分装成小袋备用，掺入前兑成水溶液，溶液用水量和砂石料含水量计算在拌合用水之内。砂石料采用微机控制的配料机计量，500L强制式搅拌机搅拌，搅拌时间不少于2.5min。混凝土混合料（片石）用5t汽车运到现场，再用16t吊车配漏斗垂直运输，混凝土漏斗配备可拆卸的象鼻软管。混凝土按水平分层浇注，每层铺设厚度不超过振动棒长度的2/3，实际控制在30cm以内，混凝土入模后采用人工摊铺，严禁用振动棒推赶。因混凝土的坍落度小，选用HZ6X—50高频插入式振动器振捣，振动棒插入下层混凝土10cm，移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍（作用半径与振动棒的振动力、频率和混凝土坍落度有关），实际控制在40cm以内。振捣时间根据混凝土表面的流动状况，模板接触面或片石附近的泛浆情况，振动棒响声接近于恒定，操作人员的手感等来判定。加大外墙反坡模板附近的振动量，并配合扁铲在混凝土与模板之间上下抽动，或者轻轻敲击模板以帮助气泡逸出。由于泌水现象，片石下易产生积水层，混凝土硬化后形成孔隙，故采用二次振捣法将泌水提升至混凝土表面，然后用海绵吸附排除。下层混凝土能重塑前完成上层混凝土的浇筑，否则按施工缝处理。收工前，在施工缝表面埋设石榫和斜拉螺杆钢筋，并将施工缝的外墙线抹成直线。第一层混凝土振捣密实后，将清洗干净的片石入模，并按规定间距大头朝下均匀摆放。严禁抛放片石，以免砂浆溅到模板上。片石埋放数量不超过结构体积的25%，片石的实际埋放数量通过片石料斗容积、料斗投放次数和片石松方系数三者之间的关系估计。当气温低于0℃时，停止埋放片石。混凝土顶面采用草袋覆盖洒水养护，冬季施工时，采用塑料薄膜和草袋双层覆盖保温，不洒水。混凝土侧面采用TC型树脂类乳白色养护剂养护，拆模后，先进行简单的表面处治，然后洒水使混凝土表面充分吸水饱和，接着交错喷涂两遍养护剂，使混凝土侧面形成一层密封薄膜，28天养护期内薄膜如有破损需及时补喷养护剂。混凝土强度达到0.5Mpa后，用高压水枪冲毛，直到露出碎石。再次浇注前，冲洗干净施工缝表面并将残留的积水排除，然后铺一层1.0cm厚的1﹕2（体积比）软水泥砂浆。砂浆的用水量以拌出的砂浆便于均匀摊铺而又不流淌离析为准。砂浆联结层不能太厚，以免与混凝土颜色明显不一致。4表面缺陷处治［4］4.1气泡、麻面、蜂窝修整工作应在拆模后尽快开始，24小时内必须结束。先用钢丝刷清理缺陷表面并充分洒水湿润，然后用橡胶海绵抹子擦抹砂浆，以填满所有的凹坑，待砂浆初凝后，再干抹一遍。为了使修整表面与周围混凝土的颜色协调一致，所用砂浆为每次混凝土浇注时预留的砂浆。砂浆的保存方法为：将由混凝土混合料中筛分出的砂浆装入容器内，放入冰箱备用，需要时解冻并掺入一定量的“108”胶水调匀。处理蜂窝时，先用1﹕2（体积比）粘稠砂浆将孔洞基本填满，待砂浆初凝后，再照前述方法修整。4.2污渍、色斑情况不严重，一般不要急于处理，待一段连续的挡土墙全部完工后再统一处理不也不迟。因为混凝土表面经过一段时间的风化后，颜色可能会趋于一致。清除污渍、色斑常用的方法有机械法和化学法，不管选择哪种方法，都应遵循尽量减少对混凝土表面的损伤和避免二次污染的原则。(1)油污渍用去污粉或洗涤剂擦洗。如果污渍比较牢固，可采用溶解法。即用三氯乙烯制成的轻膏，涂到污渍处，直到软膏完全干燥，必要时可重复涂抹，再用去污粉或洗涤剂擦洗，最后用水冲洗干净。不能用撒干水泥在潮湿的混凝土表面上反复擦抹的方法清除污渍，否则会引起变色。(2)铁锈污渍浅层的用细砂纸轻度打磨去除，对于污染较深的，可用1﹕10草酸溶液擦洗处理。(3)色斑用磷酸溶液擦洗处理。擦洗工具为硬毛刷。擦洗后混凝土表面稍带白色，以后将逐渐恢复。5结语5.1粗心大意和缺乏必要的常识是造成挡土墙缺陷的主要原因，承包商应注重提高全员质量意识和技能，建立健全岗位责任制和奖惩办法，并认真落实。通过试验段，可以发现存在的问题，积累施工经验，是提高工程质量的有效途径。5.2模板及其支撑系统应具有足够的强度、刚度和稳定性，各受力构件的设计应以刚度为控制指标。橡胶海绵不仅可以防止模板漏浆，还具有一定的吸水效果，减少气泡的发生。乳化油类脱模剂是目前取代纯油类脱模剂的理想材料，脱模性能好，不污染混凝土表面，脱模后表面平整光洁。由于钢模板不透气不吸水，完全消除表面气泡尤其是反坡模板下的气泡难度很大，即使模板内衬了吸水土工布或面板，效果也不理想。随着对构造物外观质量的要求越来越高，亟待研制一种性能优越的新型模板。5.3应保证原材料来源尤其是水泥、砂子和粉煤灰来源的一致性，否则不仅影响混凝土内部质量的稳定性，还会引起混凝土表面颜色的改变。与普通混凝土相比，“双掺”混凝土具有良好的粘聚性和均匀性，坍落度损失小，泌水少，更便于运输、振捣；同时初凝时间延缓4～5小时，有利于高温季节的正常施工；挡土墙的表面质量也有明显提高。C15级混凝土中水泥数量偏少，和易性差，容易产生表面缺陷。建议在构筑物设计时，能兼顾外观质量来确定混凝土的强度等级。5.4砂石料表面潮湿，可以减少吸附的气体含量，使搅拌时水泥颗粒能与砂石料更好地粘附。浇注中要经常检测混凝土的坍落度，坍落度值合格后，尚应通过坍落试体进一步检查混合料的粘聚性和保水性。出现超振现象时，应减小坍落度,而不是减少振捣量。为取得好的振捣效果，振动棒应插至混凝土混合料表面稍下一些振捣，并随着上面铺注的混凝土