桥梁工程下部结构混凝土外观质量控制

摘要:结合沈阳绕城高速公路改扩建苏北大桥的工程实践，从模板选择与施工、混凝土配合比、浇灌方法、拆模养护等方面，较详细地介绍了桥梁工程下部结构混凝土外观质量的控制方法。

关键词:下部结构模板混凝土外观质量控制方法

中图分类号：TV331文献标识码： A

前言

文中结合沈阳绕城项目苏北大桥下部结构工程实例，从混凝土配合比、混凝土浇筑的施工工艺、模板的选择与施工、拆模养生、外在环境等方面讲述了桥梁工程下部结构混凝土外观质量的控制方法。

1 苏北大桥施工简介

沈阳绕城高速公路改扩建工程桥梁第四合同段苏北特大桥（K65+137.7）起点位于K64+457.2，终点位于K65+818.2，共41跨，全桥总长1361m，桥下跨雪莲街、两条浑河支流、沈大线、苏抚线、长轨基地、编组站、焊轨基地。上部结构孔径4-30+5-30+(30+40+40+30)+5-30+5-30+4-25+（55+80+80+55）+（30+25+3-30）+（3-25+30+25），共9联，主桥跨越1-3号线、编组站、焊轨基地，预制预应力混凝土T梁工程量较大。该桥下部结构以柱式墩、桩基础，肋板台为主。

2 混凝土配合比

施工前，应做原材料的送检和混凝土的试配工作。混凝土试配，同时做7d和28d的抗压试件，并先做样板，经过验收混凝土外观满足要求，再全面实施施工。

不同种类的水泥及其用量对混凝土构件表面颜色影响也很大，实际施工表明，采用粉煤灰水泥的系梁(承台)，混凝土成型后表面色泽较浅白，而采用普通硅酸盐水泥的墩柱和盖梁，混凝土成型后表面色泽较深黑。即使是同一种水泥随着水泥水化反应和强度的增长以及各种环境的变化影响，混凝土内的水分蒸发，在混凝土构件内形成许多毛细孔，而在形成毛细孔的同时，在毛细孔内析出Ca(OH)2等晶体，这样透过光的折射，在混凝土表面形成白或灰白颜色，析出的晶体越多则颜色越白。

不同的坍落度和水灰比的混凝土成型后，其表面气泡数量和大小不同，颜色也有差别。坍落度或水灰比较小的混凝土料，成型后表面气泡少而大，色泽较深；坍落度或水灰比较大的混凝土料，成型后表面气泡小而密集，色泽较浅。因此在施工过程中，应严格控制混凝土的坍落度，同一构件、相接或相邻构件，混凝土坍落度相差不宜超过3mm。每一构件混凝土浇灌时，在后盘和浇灌点实测坍落度，并不少于两次。坍落度损失不大于2cm。

不同的施工用水或不同的地方材料拌和的混凝土，浇灌后外观也会有一定的差异。为确保施工质量，应认真取样送检，严格控制中砂与碎石的含泥量，选择良好级配的碎石，地下水或非饮用水先检测合格才可使用。严禁在现场加水。

2.1 水泥用量

延长混凝土的模内养护期或加大水泥用量，有利于混凝土表面的自然光洁度。施工现场对结构混凝土模板的成套数量，总是结合拆模使用周期重复使用的原则（额定拆返次数）来考虑，故当模板使用要加快周转，不便延迟拆模，据施工气温，或混凝土浇毕24 h左右或3 d过后，当混凝土强度达到2.5MPa的短时内就要拆除侧模。既然混凝土在模内养护期较短而又要使混凝土拆模后表面仍有好的自然光泽，则可考虑采用比通常情况略为加大或维持一定的水泥用量，对无外加剂的混凝土也可略微降低水灰比来考虑，但在任何情况下都不宜以增大用水量（随意加大坍落度）来增大水泥用量。

2.2 含砂率

砂石骨料含砂百分率除与级配、孔隙率相关外，还与砂的粗细程度（细度模数）相关。最佳含砂率是指在砂石骨料级配的规定条件下，选择能同时满足混凝土质量和工作和易性要求的砂最佳含量：为了促使混凝土达到均匀密实质量和充分改善混凝土拌和物的和易性，使混凝土中细骨料含量较通常的最佳含量稍为增大一点。因为混凝土的匀密过程是以和易性为前提的，和易性包括混凝土拌和物流动性、粘聚性和保水性，而这些性能还在于混凝土中有足够的水泥砂浆起主要作用。当减水剂（水剂约在1% ，粉剂1．5%左右）掺量不大的情况下，砂石含砂率较通常情况稍提高1%～2%（如原有用砂率37%提高到38% ～39% ，原32%提高到33% ～34%），混凝土的浇捣塑性明显改善，混凝土成型后粗骨料被砂浆包裹覆盖层厚度均匀，混凝土表面避免出现“相料色差”。

2.3 坍落度

对有外观质量要求的混凝土，坍落度较通常采用的坍落度略减少1～2 cm，使混凝土拌和物稠一点粘一点，振捣效果好一些，有利于混凝土外观质量。为此，需将通常的非泵送混凝土的坍落度由7～9 cm，调整为（7 ±1） cm，泵送混凝土由12～16 cm，调整为11～14 cm。施工时，要求混凝土搅拌运送对混凝土坍落度波动严格按照上下限限差控制，以保证混凝土的塑性稳定。

3 模板的选择与施工

结构混凝土施工，能否达到工程整体美观的要求，首先取决于模板，模板的制作安装质量是关键，混凝土的平整度、光洁度、色差度都与模板直接相关，如模板不平顺，板缝不严密，发生渗水、漏浆，甚至支架松动，模板跑模、变形等都将引起混凝土质量不良或外观粗糙现象。模板宜采用优质大平面组合钢模板，或自身没有色差高质量的竹胶模板，本工程采用定型组合钢模板。准确投测模板线并与钢筋位置协调一致，是保证结构外观质量的第一步。桥梁工程的模板定位控制方法:标高用水准仪、边线用全站仪、垂直度用吊线坠法控制，在进行下一工序前用全站仪外控法校核。

钢模板在初次使用前或长时间放置后重新使用前，对模板进行精密加工，可进行粗磨、中磨、细磨、精磨、微磨、抛光等六道工序的镜面加工，同时保证模板具有足够的强度、刚度。模板在安装前，应均匀涂刷脱模剂，省内高速多年来的经验脱模剂是比例为1：2～3的轻机油和柴油，避免使用废机油等不合格材料作为脱模剂，影响混凝土表面色泽。在模板的周转过程中，每次拆模后应清理干净，并尽快涂刷脱模剂。

模板支撑应牢固，接缝严密、尺寸准确，不因模板漏浆产生蜂窝、麻面和模板变形、胀模产生混凝土表面翘曲、边线不顺的外观质量通病，立好的模板放置时间不宜太长，应采取措施避免或减少下道工序操作时造成的污染和大气中灰尘的污染。因此，对模板从设计到安装，必须严密策划、细化实施，在质量上必须达到苛刻标准，决不能仅满足于一般钢结构（或模板）质量条件，必须牢固树立高标准、严要求的精品意识，制订内容明确、施工自控的质量标准。

桥梁工程下部结构的钢筋保护层控制，宜采用塑料垫块，不宜采用水泥砂浆垫块，否则会在混凝土表面留下形似膏药或补丁状的外观缺陷。对于墩柱，也可不使用保护层垫块，但应采取措施:先制作钢筋笼，其加劲箍间距不大于2m，在钢筋笼侧面焊接定位筋，定位筋靠近模板处应预先用钢筋切断机切出坡口，准确安装钢筋笼并校核垂直度，再安装模板并再次校核垂直度后，才能浇灌混凝土;浇灌混凝土时，每隔一定高度，用吊线坠法观察控制钢筋与模板相对位置，确保保护层厚度准确。

4 混凝土搅拌

混凝土搅拌必须达到3个基本要求:计量准确、搅拌透彻、坍落度稳定。否则混凝土拌和物中必然出现水泥砂浆分布不匀或水泥浆分布不匀，给混凝土灌注带来先天性不足，会在混凝土表面留下“胎记”色差，或出现混凝土振捣容易离析、泌水等非匀质现象。

一般，当水泥用量达350 kg/m3 以上的混凝土，可称之为富水泥混凝土，混凝土的搅拌时间要适当延长。采用强制式搅拌机时，搅拌时间控制为1.5～2min；当掺有外加剂时，搅拌时间应增加1min。

5 混凝土浇筑与振捣

混凝土的浇筑主要包括：运输、人仓、平仓、振捣、拆模等几个方面。在各个构件浇筑混凝土前，应先计算混凝土总量和每层混凝土用量，并控制每次下料的混凝土数量。如果混凝土下落高度超过2m要使用串筒，防止下落的混凝土离析。混凝土布料要均匀，分层进行，每层厚度控制小于30cm(如采用高频插人振捣器可控制小于40cm)。在混凝土的入仓和振捣过程中混凝土浆不可避免地要溅到模板上，并且有可能形成初凝，仓内操作人员如不清理，则会使先后不同时间人仓的混凝土发生离散，混凝土脱模后，由于溅点凝结不牢而脱落，形成麻面现象，而影响混凝土外观质量。为此，要求操作人员随着浇筑高度的上升，位置的变化，不断用干净的粗毛巾抹去溅点，保持模板表面的清洁。

5.1 分段分层、限时接茬

混凝土的浇筑，无论是按从一端开始向另一端，或从中部开始向两端对称的，呈斜面层次，全断面而推进的浇筑方法，还是按从下向上一层层的，呈水平层次浇筑方法，都必须分段、分层地进行浇筑作业，如图1所示。

所谓分段，是指混凝土灌筑进程范围的划分，确定分段长度的原则：（1）在混凝土拌和物未初凝的可重塑时间内，完成混凝土的分层拼茬和分段接茬，而混凝土搅拌、运送能力能确保混凝土供料跟得上；（2）根据混凝土浇筑时气温条件，防止混凝土浇捣面上水分蒸发过多造成接茬不良。若发生混凝土拌和物表面失水而初凝的“假凝”现象时，可先用振捣棒振动，使其液化后再接茬浇筑。

所谓分层，是指混凝土灌筑过程中，按断面处自下而上分次进行的混凝土虚铺厚度， 40～50 cm一层为宜（约为振动棒作用半径1.25倍），每层混凝土顺次、连续进行等厚浇铺。结构模板有限角度倒坡时，混凝土铺至内侧倒坡以下5 cm，把坡顶留出，便于排气泡。

混凝土分段分层的后段与前段或上下层之间的浇筑（接茬）间隔时间，在常温气候条件下，以2．5 h为宜。虽然水泥初凝时间不早于45 min，终凝时间不迟于10 h，但混凝土拌和物（不掺缓凝剂时）的初凝时间一般为4 h左右。因为当水泥初凝时混凝土失去塑性，终凝时混凝土开始产生强度，如果比初凝时间少1h的时间内拌和物接茬，振捣时透入下层混凝土5～10cm振捣，混凝土表面不会留下接茬痕迹。如果超过了3 h或4 h；当混凝土已经接近其初凝，或混凝土失水过多上下层间插捣困难，即使勉强振捣，混凝土中水泥（砂）浆的塑性差异过大，难于均匀分布，结果形成色差带或冷缝式色差；如果当下层混凝土已经失去塑性而达到完全初凝状态式混凝土接茬，则必然造成冷缝。

5.2 浇前振后，切莫早振

混凝土振实过程，是混凝土拌和物在所浇部位上进行：一是液化，二是振动，三是捣实。为达到混凝土均匀密实性，首先是前面浇后面振的配合步骤，切忌早振。

所谓“早振”，有两种情况:一是指本层混凝土厚度未铺足或本层浇铺不到位或两侧模之间未全范围铺满（横向未到边，纵向不连贯），即混凝土拌和物层次不清、顺序零乱，往往出现中间高、两边低，或一边高、一边低的堆积和低洼现象。此时，如果依然随浇就急于振捣，则称为早捣。二是对本层混凝土浇铺段前沿临空部分，不等下段混凝土浇铺衔接，就过早振捣，也称为早捣。特别是箱梁和盖梁以及防撞墙护栏等混凝土浇筑，要切实注意对每层混凝土振捣作业时，始终保持“浇”与“振”前后相差一定距离，若浇铺长度为10 m，则振捣长度为9m，即最前沿一段至少相当于振捣棒作用半径2倍的范围内混凝土，不要急于振捣，待下一段浇铺接茬后再振。早振的结果是：

混凝土拌和物有流动现象，砂浆与骨料分离或水泥砂浆泛出向低处漫溢；

再浇混凝土时，随混凝土浇筑量增加，混凝土液化面上升，则富水泥浆上浮，紧靠侧模面，形成色差带；

倘若振捣时过振，会出现水波纹似的云状或鲮状色斑。

5.3 快插慢提，振速控制

当振捣棒的棒头直径和振动频率一定，而施加于混凝土拌和物的振实力度，可以按每一点插棒位置的振捣时间或上提速度来定。

一是模内看得见的混凝土，以现象观察为准，混凝土振实特征表现为:混凝土已无显著沉落、表面呈现平坦，混凝土已不冒气泡、混凝土开始泛浆。二是对能见度低或阴角部分，以快插慢提的速度为准，一般塑性混凝土采用通常的插入式振捣棒，整个过程的累计振捣时间为25 s左右，即按本层混凝土厚度做振捣动作：①“快插”，用1～2 s时间尽快插入后上下抽动2～3次，以助混凝土沉落稳定；②“振捣”，振捣棒于插点不提动，用10 s左右时间振捣；③“慢提”，振捣棒往上提时慢速提动约用15 s时间（即按每次3～5 cm速度上提，每提一次停1～2 s时间） ，振实并排气。振捣棒提快了，混凝土中的气泡排除不好。

5.4 振捣作业注意事项

振捣棒插点间距，最大不超过振捣棒作用半径1.5倍。中型50 振动棒通常控制为40 cm等距离移动，便可防止漏振现象发生。如前后2根振捣棒工作，其互相距离，一般为3～5 m。

要离开模板拼装缝20 cm左右，因拼缝处是容易渗水漏浆的薄弱环节。

振捣棒作为混凝土的振捣工具，切莫用于振赶混凝土流动，防止砂浆散失而失去均匀性。亦不得将振捣棒卧下来（呈水平状态）振捣，否则表面泛浆严重，导致产生层次（带状）色差。

掌握振捣时间或速度，如拌和物较稀时，相应缩短振捣时间，减少抽动次数，防止过振。

6 混凝土的拆模和养护

拆模的时间控制不好会对混凝土外观造成影响，拆模过早会导致混凝土面粘模、缺棱掉角;过晚会增加拆模难度。一般系梁、盖梁和高度在3m以内的墩柱，混凝土强度达到1.2Mpa才能拆除侧模，而高度在3m一12m的墩柱，则混凝土强度达到25Mpa能拆除侧模。为此宜在施工现场放置同条件养护试块，通过试验确定拆模时间。在拆模过程中，应防止混凝土面被撞；个别部位要用107胶调制水泥进行处理。混凝土拆模后的养护对保证混凝土质量至关重要。养护不及时或不到位都会造成混凝土强度不达标，还会造成混凝土表面裂缝、起皮等缺陷。系梁、承台可用撒砂遮蔽，盖梁表面可用棉毡覆盖，墩柱可用塑料薄膜包裹。在遮蔽、覆盖或包裹之前和养护过程中，应经常洒水保持湿润。养护应在拆模后立即进行，对普通混凝土的养护时间不少于7d。养护使用的砂、棉毡、薄膜应保持干净，如使用非饮用水或地下水养护，也应先做水质化验合格才能使用。混凝土拆模后应注意做好成品保护工作，防止施工机械、工具碰撞墩柱和盖梁等施工成品。万一碰坏表面，则应凿毛、清洗并用同颜色的混凝土认真修补。

7 环境等外在条件

混凝土在施工中，水泥的水化反应受环境的影响较大，尤其是受温度的影响较大。当环境温度较低时，混凝土原材料、水的温度较低，同时受拌合机具、容器、模板等的吸热影响，混凝土最终入模的温度亦较低，水化反应较慢，强度增长较慢，在混凝土达到较高强度时花费的时间较长，水化反应不充分，析出的Ca(OH)2较少，因此混凝土成型后的外观颜色就呈现青色。相反，当温度较高时，混凝土最终入模的温度较高，水化反应较快，较高的水化热导致混凝土内部温度升高，析出的Ca(OH)2较多，因此颜色较多的表现为灰白色，混凝土虽然短时间可以达到较高的温度，但是后期增长有限。在实际的施工中由于工期等的影响，同时为了降低成本，而采取蒸汽养护或其他保温措施养护，但值得注意的是:升温不应只对混凝土加热而忽视了原材料的温度，保温的措施应该双管齐下。选择一个合理的入模温度和养护温度，对混凝土的强度增长最为有利，满足整个施工进度的需要，也就是说在条件许可的情况下，尽可能采用自然养护，在环境温度较低时，应对原材料和机具加热，成型后对混凝土加热养护，保持一定的湿度;在环境温度较高时，应对原材料、机具等降温，必须加强保水养护。

结束语

随着高速公路的现代化建设发展进程，人们对桥梁外观质量越来越重视，但是要严格控制外观质量还是比较困难的，因为这其中涉及的环节太多，每一个环节控制不好都有可能导致外观的缺陷。

参考文献:

[1] JTG/T F50－2011，公路桥涵施工技术规范；

[2]JTGF80/1一2004，公路工程质量检验评定标准；