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清水混凝土桥墩色差控制施工技术

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：孙乾隆龚节美蔺三春廖科王春庆

[导读] 摘要：清水建筑展现的是一种朴素的自然美，厚重沉稳，低调奢华，随着人们生活水平的提高，大众的审美情趣不断呈现新的取向，越来越重视内涵，强调自然，注重环保，欣赏清水混凝土建筑的人也越来越多，桥梁设计从墩柱开始至附属外露部分也开始采用清水设计，按照施工规范要求，桥梁墩柱高于10m应进行分次浇筑，10m即为界限，在施工过程中往往浇筑后会发生色差，本文通过阐述色差控制技术，实现桥墩分层浇注无色差，发扬清水混

        中建八局西南公司成都市 610041
        摘要：清水建筑展现的是一种朴素的自然美，厚重沉稳，低调奢华，随着人们生活水平的提高，大众的审美情趣不断呈现新的取向，越来越重视内涵，强调自然，注重环保，欣赏清水混凝土建筑的人也越来越多，桥梁设计从墩柱开始至附属外露部分也开始采用清水设计，按照施工规范要求，桥梁墩柱高于10m应进行分次浇筑，10m即为界限，在施工过程中往往浇筑后会发生色差，本文通过阐述色差控制技术，实现桥墩分层浇注无色差，发扬清水混凝土建筑之美。
        关键词：清水混凝土桥墩色差控制
        1工程概况
        该项目为机场内市政高架桥梁，7座桥梁，桥梁总长2393.124m，共计墩柱99个，墩柱最高为18.6m，墩柱设计形式为矩形墩柱、花瓶墩墩柱，墩柱设计混凝土标号为C40清水混凝土。

        图1 墩柱形式BIM模拟图
        2墩柱施工技术
        由于墩帽钢筋较复杂，设计间距较小，如果采用一次性浇筑，窜筒无法安装，振捣器长度较长，底下振捣不密实，导致标准段成型效果较差，墩帽有4层钢筋网片、支座垫石还有4层钢筋网片、还有挡块埋钢筋、支座预埋管，一次性浇筑高度较高风险性较大，分两次浇筑。混凝土采用测绳控制分层浇注，共布设9台15米ZN70振捣器振捣，备用2台，采用了防止混凝土离析措施，采用分层浇注，用测绳控制，每层为50cm，振捣时间为35秒左右，采用快插慢拔的方式进行振捣。浇筑过程中设专人看模，并检查螺栓螺杆是否松动，并敲打模板，检查混凝土是否密实，浇筑完成后对表面进行收光，并采用塑料布进行覆盖。

        图2 墩柱浇筑示意图
        3墩柱“戴帽”现象
        清水混凝土首根墩柱拆模，整个桥墩以十米线为界，上下出现很大色差，出现“戴帽”色差问题，10m线为二次浇注界线，按照施工规范，桥墩柱一次浇注高度规定是10m，高于10m需要二次浇注，所以上部3m高的墩帽是在十米高混凝土浇注完成4天后浇注，形成较大色差，成型效果见图3所示。

        图3 墩柱浇筑成型效果图
        4墩柱色差原因分析
        4.1 混凝土本身原因
        10m界限颜色不一致，一般主要受粉煤灰、矿粉颜色、掺量发生变化影响较大，此次混凝土生产过程中配合比也进行了旁站监督。坍落度差异会造成一定颜色差别，现场多次测试坍落度，满足浇筑要求。骨料颜色往往没有水泥影响大，普通硅酸盐水泥具有青灰色，其余硅酸盐水泥颜色叫发白，通过两次封样情况来看，基本无色差。水灰比较大（一般坍落度大于160mm）导致发生灰白色。清水混凝土搅拌时间一般较普通混凝土应延长，但是混凝土本身原因
        4.2分层浇注
        由于墩帽钢筋较复杂，设计间距较小，如果采用一次性浇筑，串通、振捣器无法安装，导致标准段成型效果较差，墩帽有4层钢筋网片、支座垫石还有4层钢筋网片、还有挡块预埋钢筋、支座预埋管，一次性浇筑高度较高风险性较大，分两次浇筑，存在一定时间间隔
        4.3模板拆除过早
        按照设计和配方要求，本次清水混凝土色泽要求浅灰色。刚拆模时，墩帽部位从10m线以上为浅白色，主要原因：因为工程影响，帽子部位拆模时间过早，养护期短。本次桥墩截面长宽都为2m，属于大体积混凝土，混凝土胶凝材料430kg/m3，早期水化放热量大。墩帽浇注后到拆模时间为不到两天，表面混凝土的水化反应和毛细孔致密化过程还在继续发展过程中，加上拆模时混凝土表面温度约45-50摄氏度，和空气的温度差使混凝土表面水分快速蒸发，表面呈现快速干燥状体，导致视觉上混凝土表面呈现浅白色。
        4.3十米线下两米左右富水深黑色
        本次桥墩刚拆模时，出现十米线下两米左右富水，主要原因：钢模顶端排气被封，冷凝聚集水汽。从混凝土绝热温升的过程来看，前三至四天因胶凝材料快速水化产生的温度基本上达到高峰，过后处于热量散失阶段，在非绝热情况下温度逐渐下降。伴随着温度下降和水分散失，硅酸盐基混凝土会发生一定的温度收缩干缩，从而在钢模和混凝土之间产生一个很小的空隙，在蒸汽压力下，表面水气将通过空隙排出，混凝土整体表现为表面半干状态。本次3m高的墩帽浇注时间为底部浇注后第四天，这个时间刚好对应十米线下混凝土降温阶段，也是钢模和混凝土出现微缝隙的阶段。墩帽混凝土刚浇注时为低温阶段，对上部混凝土和钢模形成一个强的热交换降温作用，同时上部新浇混凝土对下部钢模和混凝土出现微缝隙进行了封闭。随着下部混凝土表面水汽不断蒸发并在十米线下的冷钢模内表面冷凝聚集，就出现在拆模后十米线下两米左右的混凝土表面大量富水状态。
        墩柱清水按照要求外观色泽为浅灰色，出现十米线下两米左右深黑色主要原因：混凝土材料本身是含有大量的毛细孔等微孔的多孔材料，通常情况下，当混凝土在表面有水的情况下，毛细孔内被水浸润后，表面颜色将变深。本次混凝土材料干燥后浅灰色，当吸水后将变成深黑色，因此对应两米高度富水段就表现为深黑色。
        在拆模后随着表面水分散失，色差情况在不断变小。施工方也按照要求对混凝土表面进行薄膜包裹养护，墩帽部位的颜色将在一定时间内经过养护，逐渐变深，缩小整体色差，但因为前期的富水部位混凝土水化进程受到了一定影响。
        5墩柱色差控制措施
        5.1混凝土本身质量控制
        加强对商混站硅粉、粉煤灰等抽查，粉煤灰必须使用Ⅰ级粉煤灰，采用色卡检查其颜色一致性，不定期抽查掺量，取样并送检。严格控制水灰比，尤其是用水量的准确，确保水灰比在标准范围内波动。严格控制商混站水泥稳定性，必须采用同一品牌、同一厂家、同一窑水泥，检查其颜色。严格控制坍落度，每车混凝土记录其坍落度。
        5.2施工过程中控制
        新模板进行预拼，预拼后涂刷水泥浆再进行多次打磨，保证模板洁净度，脱模剂采用水溶性脱模剂，控制浇筑间隔时间，分层浇筑，加快模板安装、浇筑速度，缩小间隔时间，减少差异性。墩帽-标准段浇注间隔时间不得超过一天或者等下方底柱彻底冷至周围空气温度浇注。做好顶部防水，严禁浇注实体顶部钢模缝隙渗水。墩帽拆除时间应在3天后，采用薄膜包裹养护，严禁洒水。
        6结论
        该工程清水混凝土通过采取源头控制与施工过程中的控制，解决了色差问题，整个工程墩柱外观成型效果好，混凝土施工涉及到模板、浇筑施工，与很多因素有关，包括原材料、外加剂、配合比、混凝土状态控制、模板及脱模剂、浇筑工艺、脱模剂养护等系统工程，对各个环节的控制和工人操作水平、自觉性、管理水平等都有关系，通过管控及改进基本能保证墩柱混凝土外观达到一致，颜色均匀一致，结构外观达到清水混凝土自然、和谐外观的需求，该清水混凝土墩柱色差控制技术可以用于推广其它清水混凝土施工，避免发生色差，造成外观缺陷。