论文部分内容阅读
摘要：流砂是混凝土施工中经常遇到的一个质量通病，它不仅影响构筑物外观质量，更是影响混凝土的耐久性。造成流砂问题的因素很多，一直没有得到彻底解决。这里就某项目墩柱出现的流砂现象进行研究，探讨由于混凝土滞后泌水导致产生流砂现象的原因及解决措施。
关键词：混凝土流砂；滞后泌水；外加剂与水泥相容性
Abstract: The flow of sand is often encountered in concrete construction of quality problems, which not only affects the structure appearance quality, also affect the durability of concrete. The problem of sand flow caused by many factors, has not been completely resolved. Here is a project of pier column appeared the sand flow phenomena under study, study the concrete bleeding lead lag flowing sand phenomenon the reason and solving measures.
Key words: concrete sand flow lag; bleeding; admixture and cement compatibility
中图分类号：TU721+.3
前言
根据国家“十二五”规划，“十二五”期间将继续推进国家运输通道建设，基本建成国家快速铁路网,这既符合当前我国拉动内需的政策,也符合铁路作为国家经济大动脉及主要的基础设施的发展需求。高速铁路的质量安全,与人民群众的生命财产安全息息相关，容不得任何闪失。而确保高速铁路主体结构使用功能的质量安全，对铁路混凝土工程的施工质量也提出了更高的要求。当前，高性能耐久性混凝土已经普遍应用于铁路建设。但在实际工程施工过程中发现，由于混凝土原材料的复杂多变、施工过程控制不严、相关施工人员责任心不到位等因素影响，混凝土施工中出现了一些影响其质量安全的问题,比如流砂现象就是主要通病之一。严重的混凝土流砂，不但会影响混凝土工程的观感质量，同时也会对混凝土的耐久性造成一定的不利影响。
1.概述
某铁路工程项目特大桥墩柱开始施工时，发现部分墩柱出现了流砂现象，严重的砂子外露，局部呈长条树枝状或团状，细砂一摸易掉；较轻的局部有虫蚀状条痕。为此项目部成立了流砂治理攻关小组，对流砂问题的形成机理进行了深入分析，进行了试墩试验，最终很好地根治了流砂现象。
混凝土流沙（图一） 混凝土流沙（图二）
2.原因分析
该铁路工程项目的墩柱采用标号为C35的高性能混凝土。根据配合比设计，混凝土塌落度140mm-180mm，采用普硅42.5水泥用量290kg/m3，Ｉ级粉煤灰用量100 kg/m3，中砂细度模数为2.6，砂率为40%，水胶比0.38，减水剂掺量1.0%。
施工伊始发现混凝土出现流砂时，我们首先考虑的原因可能是现场原材料或拌合混凝土过程控制不严所致。中心实验室对各项原材料又重新进行了全检，发现检测结果全部符合规范要求。我们又对配合比进行了试配复核，发现实验室拌合物各项指标都符合要求，没有任何问题。我们又对拌合站进行了检查，搅拌记录显示混凝土严格按照配合比搅拌，原材料误差符合规定要求，搅拌时间也完全满足要求，也不存在问题。
排除配合比和原材料方面的问题后，我们开始考虑是否振捣工艺不合理。因此在同条件下做了一个4米高的试墩，在浇筑的过程中，加强对配合比、搅拌站、混凝土运输车和现场浇筑振捣全过程的监督观察，严格控制混凝土和易性、黏聚性，使各环节都符合要求。工人振捣全过程在攻关小组监督下，按照作业指导书操作，采用由内向外，快插慢拔的方式进行振捣，振捣时间按照混凝土表面无浮浆继续上升，而且混凝土也不再下沉为控制标准。拆模后，试墩混凝土流沙现象虽然较过去减轻，但并没有杜绝，这说明流砂与施工工艺有一定关系，但并不是根本性原因。
该铁路工程项目混凝土采用的是集中拌合、远距离运输、现场泵送的施工方式，由于浇筑现场的墩身普遍较高，再加上横截面相对偏小、钢筋较少等结构特殊性,泵送混凝土的浇筑速度相对较快。为不影响混凝土到达现场后的和易性，我们选用带缓凝成分的聚羧酸高性能减水剂。在试墩过程中发现随着混凝土浇筑面的升高，混凝土表面开始出现轻微泌水，混凝土浇筑完成1个小时后，表面形成了一层水膜，这表明混凝土存在着滞后泌水的问题。因此，我们认为可能是聚羧酸高效减水剂与水泥的相容性不好导致了滞后泌水。其形成机理如下：在混凝土浇筑初期，水份里自由水起着润滑的作用，混凝土和易性看上去很好，但浇筑到一定程度后，由于外加剂与水泥的不匹配，水泥颗粒被外加剂成分包裹着，部分水泥颗粒不能及时与混凝土中自由水进一步水化，此时由于骨料和水泥颗粒比重大于水，会逐渐下沉，混凝土中的自由水在上部混凝土的挤压下缓慢上浮，水分上浮过程中带走了部分浆体，从而发生了滞后泌水造成流砂现象。
据此，项目部将外加剂厂家技术人员请到现场，有其现场提取了水泥样品后返回厂里对外加剂成分进行了调整。我们用调整后的外加剂再次进行了试墩浇筑，所选用的原材料及施工工艺均与上次试墩时完全一样。在浇筑过程中没有再发生滞后泌水，拆模后墩柱表面也没有出现流沙现象。由此，基本证明了本项目墩柱的流砂现象是由于滞后泌水所造成的，也说明高效聚羧酸减水剂与水泥不匹配是造成流沙的根本原因之一。
3.加强混凝土施工质量控制采取的措施
根据以往试验，为使混凝土施工质量符合设计和规范要求，我们认为在施工中需要注意以下几个方面。
3.1采取的管理措施
对全体管理人员和施工人员加强质量意识教育，使其充分意识到保证工程质量的重要性。重视技术交底工作。对每一分项工程都要制定详细的施工工艺方法，明确技术要求、质量标准和注意事项，在施工前要对架子队管理人员、具体操作人员进行认真细致的技术交底，使每个人员都能够准确掌握。建立健全项目管理自检体系。明确各级质量负责人，明确其岗位要求、工作内容和质量责任，使工程施工的每个工序都处于受控状态；建立健全质量问题責任追究制，按规定落实奖惩措施。严格执行工序质量控制“三检”制度。
3.2采取的技术措施
3.2.1严格控制进场原材料的质量。对进场的粗细骨料要严格控制，尤其骨料级配不合理也容易造成泌水。加强进场原材料的验收把关，不合格物资一律清除出场。外掺料颗粒粗，含碳量高，也会直接影响拌合物的性能，所以外掺料的细度一定要低。
3.2.2合理选择混凝土配合比。按有关技术规范进行计算和试验，并在施工过程中经常检查。合理选用水泥标号，使水泥标号与混凝土设计强度等级之比控制在13～20之间。客观情况做不到时，可采取在混凝土拌合物中掺加外掺料或减水剂等措施，以改善混凝土拌合物和易性，增加混凝土密实度和光洁度。外掺料会延长混凝土的凝结时间，有可能造成滞后泌水，所以在选择配合比时要注意根据施工需求控制外掺料的掺量。
3.2.3混凝土搅拌阶段的控制措施。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就会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，出现混凝土振捣容易离析、泌水等非匀质现象。对拌和站原材料计量系统要及时进行校核，使计量误差在规范允许的范围内。要随时检查混凝土搅拌时间，混凝土延续搅拌最短时间（全部材料装入搅拌简中起到卸料止）应按施工技术规范相关标准严格执行。
3.2.4混凝土浇筑阶段的控制措施。严格控制混凝土的坍落度，在拌制地点及浇筑地点按规定检测混凝土坍落度。尽量缩短混凝土拌合物的停放时间，减小坍落度损失。混凝浇筑前技术人员必须确定混凝土和易性良好，当混凝土和易性差、易离析或塌落度不满足要求，严禁进行浇筑施工。
混凝土浇筑时当自身倾落高度超过2m时，要用串筒或溜槽等下料，避免混凝土离析。严格控制振捣间距，插入式振捣器不应大于其作用半径的1/5倍，对轻骨料混凝土，则不应大于其作用半径的1倍，振捣器至模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍。控制混凝土的浇筑层厚度在振捣器作用部分长度的1.25倍左右，振捣新的一层均应插进先浇筑的混凝土5～10cm，力求上下层紧密结合。严格控制振捣时间，做到不欠振，不漏振。合适的振捣时间可由下列现象判断：混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，混凝土表面出浆呈水平状态，并将模板边角填满充实。注意振捣方法，垂直振捣时，振动垂直混凝土表面；斜向振捣时，振动棒与混凝土表面40°～45°角；振捣棒要及时上下抽动，分层均匀振捣密实，振捣好后，要慢慢拔出振捣棒，使混凝土填满振动棒所造成的空洞。
4 结束语
混凝土表面出现流砂,原因复杂,影响因素众多。通过我们的观察和分析，可以发现混凝土的滞后泌水也是造成混凝土流沙的主要原因之一，尤其在外加剂与水泥不匹配这一方面而导致滞后泌水造成流砂现象。该铁路工程项目的治理方法值得同类工程借鉴。
关键词：混凝土流砂；滞后泌水；外加剂与水泥相容性
Abstract: The flow of sand is often encountered in concrete construction of quality problems, which not only affects the structure appearance quality, also affect the durability of concrete. The problem of sand flow caused by many factors, has not been completely resolved. Here is a project of pier column appeared the sand flow phenomena under study, study the concrete bleeding lead lag flowing sand phenomenon the reason and solving measures.
Key words: concrete sand flow lag; bleeding; admixture and cement compatibility
中图分类号：TU721+.3
前言
根据国家“十二五”规划，“十二五”期间将继续推进国家运输通道建设，基本建成国家快速铁路网,这既符合当前我国拉动内需的政策,也符合铁路作为国家经济大动脉及主要的基础设施的发展需求。高速铁路的质量安全,与人民群众的生命财产安全息息相关，容不得任何闪失。而确保高速铁路主体结构使用功能的质量安全，对铁路混凝土工程的施工质量也提出了更高的要求。当前，高性能耐久性混凝土已经普遍应用于铁路建设。但在实际工程施工过程中发现，由于混凝土原材料的复杂多变、施工过程控制不严、相关施工人员责任心不到位等因素影响，混凝土施工中出现了一些影响其质量安全的问题,比如流砂现象就是主要通病之一。严重的混凝土流砂，不但会影响混凝土工程的观感质量，同时也会对混凝土的耐久性造成一定的不利影响。
1.概述
某铁路工程项目特大桥墩柱开始施工时，发现部分墩柱出现了流砂现象，严重的砂子外露，局部呈长条树枝状或团状，细砂一摸易掉；较轻的局部有虫蚀状条痕。为此项目部成立了流砂治理攻关小组，对流砂问题的形成机理进行了深入分析，进行了试墩试验，最终很好地根治了流砂现象。
混凝土流沙（图一） 混凝土流沙（图二）
2.原因分析
该铁路工程项目的墩柱采用标号为C35的高性能混凝土。根据配合比设计，混凝土塌落度140mm-180mm，采用普硅42.5水泥用量290kg/m3，Ｉ级粉煤灰用量100 kg/m3，中砂细度模数为2.6，砂率为40%，水胶比0.38，减水剂掺量1.0%。
施工伊始发现混凝土出现流砂时，我们首先考虑的原因可能是现场原材料或拌合混凝土过程控制不严所致。中心实验室对各项原材料又重新进行了全检，发现检测结果全部符合规范要求。我们又对配合比进行了试配复核，发现实验室拌合物各项指标都符合要求，没有任何问题。我们又对拌合站进行了检查，搅拌记录显示混凝土严格按照配合比搅拌，原材料误差符合规定要求，搅拌时间也完全满足要求，也不存在问题。
排除配合比和原材料方面的问题后，我们开始考虑是否振捣工艺不合理。因此在同条件下做了一个4米高的试墩，在浇筑的过程中，加强对配合比、搅拌站、混凝土运输车和现场浇筑振捣全过程的监督观察，严格控制混凝土和易性、黏聚性，使各环节都符合要求。工人振捣全过程在攻关小组监督下，按照作业指导书操作，采用由内向外，快插慢拔的方式进行振捣，振捣时间按照混凝土表面无浮浆继续上升，而且混凝土也不再下沉为控制标准。拆模后，试墩混凝土流沙现象虽然较过去减轻，但并没有杜绝，这说明流砂与施工工艺有一定关系，但并不是根本性原因。
该铁路工程项目混凝土采用的是集中拌合、远距离运输、现场泵送的施工方式，由于浇筑现场的墩身普遍较高，再加上横截面相对偏小、钢筋较少等结构特殊性,泵送混凝土的浇筑速度相对较快。为不影响混凝土到达现场后的和易性，我们选用带缓凝成分的聚羧酸高性能减水剂。在试墩过程中发现随着混凝土浇筑面的升高，混凝土表面开始出现轻微泌水，混凝土浇筑完成1个小时后，表面形成了一层水膜，这表明混凝土存在着滞后泌水的问题。因此，我们认为可能是聚羧酸高效减水剂与水泥的相容性不好导致了滞后泌水。其形成机理如下：在混凝土浇筑初期，水份里自由水起着润滑的作用，混凝土和易性看上去很好，但浇筑到一定程度后，由于外加剂与水泥的不匹配，水泥颗粒被外加剂成分包裹着，部分水泥颗粒不能及时与混凝土中自由水进一步水化，此时由于骨料和水泥颗粒比重大于水，会逐渐下沉，混凝土中的自由水在上部混凝土的挤压下缓慢上浮，水分上浮过程中带走了部分浆体，从而发生了滞后泌水造成流砂现象。
据此，项目部将外加剂厂家技术人员请到现场，有其现场提取了水泥样品后返回厂里对外加剂成分进行了调整。我们用调整后的外加剂再次进行了试墩浇筑，所选用的原材料及施工工艺均与上次试墩时完全一样。在浇筑过程中没有再发生滞后泌水，拆模后墩柱表面也没有出现流沙现象。由此，基本证明了本项目墩柱的流砂现象是由于滞后泌水所造成的，也说明高效聚羧酸减水剂与水泥不匹配是造成流沙的根本原因之一。
3.加强混凝土施工质量控制采取的措施
根据以往试验，为使混凝土施工质量符合设计和规范要求，我们认为在施工中需要注意以下几个方面。
3.1采取的管理措施
对全体管理人员和施工人员加强质量意识教育，使其充分意识到保证工程质量的重要性。重视技术交底工作。对每一分项工程都要制定详细的施工工艺方法，明确技术要求、质量标准和注意事项，在施工前要对架子队管理人员、具体操作人员进行认真细致的技术交底，使每个人员都能够准确掌握。建立健全项目管理自检体系。明确各级质量负责人，明确其岗位要求、工作内容和质量责任，使工程施工的每个工序都处于受控状态；建立健全质量问题責任追究制，按规定落实奖惩措施。严格执行工序质量控制“三检”制度。
3.2采取的技术措施
3.2.1严格控制进场原材料的质量。对进场的粗细骨料要严格控制，尤其骨料级配不合理也容易造成泌水。加强进场原材料的验收把关，不合格物资一律清除出场。外掺料颗粒粗，含碳量高，也会直接影响拌合物的性能，所以外掺料的细度一定要低。
3.2.2合理选择混凝土配合比。按有关技术规范进行计算和试验，并在施工过程中经常检查。合理选用水泥标号，使水泥标号与混凝土设计强度等级之比控制在13～20之间。客观情况做不到时，可采取在混凝土拌合物中掺加外掺料或减水剂等措施，以改善混凝土拌合物和易性，增加混凝土密实度和光洁度。外掺料会延长混凝土的凝结时间，有可能造成滞后泌水，所以在选择配合比时要注意根据施工需求控制外掺料的掺量。
3.2.3混凝土搅拌阶段的控制措施。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就会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，出现混凝土振捣容易离析、泌水等非匀质现象。对拌和站原材料计量系统要及时进行校核，使计量误差在规范允许的范围内。要随时检查混凝土搅拌时间，混凝土延续搅拌最短时间（全部材料装入搅拌简中起到卸料止）应按施工技术规范相关标准严格执行。
3.2.4混凝土浇筑阶段的控制措施。严格控制混凝土的坍落度，在拌制地点及浇筑地点按规定检测混凝土坍落度。尽量缩短混凝土拌合物的停放时间，减小坍落度损失。混凝浇筑前技术人员必须确定混凝土和易性良好，当混凝土和易性差、易离析或塌落度不满足要求，严禁进行浇筑施工。
混凝土浇筑时当自身倾落高度超过2m时，要用串筒或溜槽等下料，避免混凝土离析。严格控制振捣间距，插入式振捣器不应大于其作用半径的1/5倍，对轻骨料混凝土，则不应大于其作用半径的1倍，振捣器至模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍。控制混凝土的浇筑层厚度在振捣器作用部分长度的1.25倍左右，振捣新的一层均应插进先浇筑的混凝土5～10cm，力求上下层紧密结合。严格控制振捣时间，做到不欠振，不漏振。合适的振捣时间可由下列现象判断：混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，混凝土表面出浆呈水平状态，并将模板边角填满充实。注意振捣方法，垂直振捣时，振动垂直混凝土表面；斜向振捣时，振动棒与混凝土表面40°～45°角；振捣棒要及时上下抽动，分层均匀振捣密实，振捣好后，要慢慢拔出振捣棒，使混凝土填满振动棒所造成的空洞。
4 结束语
混凝土表面出现流砂,原因复杂,影响因素众多。通过我们的观察和分析，可以发现混凝土的滞后泌水也是造成混凝土流沙的主要原因之一，尤其在外加剂与水泥不匹配这一方面而导致滞后泌水造成流砂现象。该铁路工程项目的治理方法值得同类工程借鉴。