箱梁混凝土表面色差成因分析与防治

檀军锋

(中铁二十二局集团 第四工程有限公司，河北 高碑店 074000)

混凝土是人类文明建设中不可或缺、广泛应用的建筑材料，随着经济的发展以及观念的更新，人们不仅重视其内在质量，对其外观质量要求也愈来愈高。混凝土施工中，常会出现蜂窝、麻面、孔洞、露筋、气泡、色差等表面缺陷［1］，严重影响混凝土的外观质量。关于蜂窝、麻面、孔洞、露筋、气泡等混凝土外观缺陷成因分析及防治措施的相关文章已很多，在此就不再赘述。笔者以本单位近期箱梁混凝土施工中出现的表面色差缺陷现象为实例，对混凝土表面色差的成因及防治措施谈几点体会，希望能对今后类似工程有所裨益。

1 表面色差的主要特征

近期我单位两个箱梁预制场(即1#梁场和2#梁场)在箱梁预制施工过程中，混凝土表面都产生了较为严重的色差缺陷，但表现特征却明显不同。

1#梁场混凝土表面色差主要特征:箱梁不同部位颜色差异明显，颜色深浅“分层”分布显著，顶板下表面及腹板外侧表面有较多白色斑点不规则分布。

2#梁场混凝土表面色差主要特征:箱梁表面出现多处大面积不规则块状“蓝色斑斓”，见图1。

2 表面色差成因分析及防治措施

2.1 1#梁场混凝土表面色差成因分析及防治措施

首先了解混凝土表面颜色形成机理:混凝土各组分经充分搅拌，硅酸盐水泥与水发生水化反应，生成氢氧化钙饱和溶液，确切地说是碱和氢氧化钙过饱和溶液，氢氧化钙从过饱和溶液中结晶析出。随着水泥水化反应的进行混凝土内的自由水逐渐减少，在混凝土内形成许多毛细孔，毛细孔内的氢氧化钙晶体经过光的折射，在混凝土表面显现白色或灰白颜色，析出的晶体越多，则颜色越白越浅。从水泥水化反应的化学方程式可知，氢氧化钙晶体生成量取决于水泥和用水量，水泥和用水量越多，则生成氢氧化钙晶体越多。

2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22(3CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

通过对1#梁场预制箱梁混凝土施工过程的跟踪调查，发现该混凝土在浇筑成型约0.5 h后即出现大量的泌水，结合在试验室内进行的混凝土各组分的材料试验、混凝土施工配合比的验证试验，以及外加剂和水泥的相容性试验结果，研究分析了混凝土表面色差主要成因如下:

1)水泥和外加剂相容性差，混凝土分层浇筑振捣结束约0.5 h后即产生严重“滞后泌水”。泌水上涌的同时带走了大量的水泥浆，致使混凝土的上部水泥浆量明显多于下部。依据混凝土表面颜色形成机理可知，水泥浆量越多则生成氢氧化钙晶体越多，造成上部混凝土颜色比下部浅，使混凝土表面颜色产生显著深浅“分层”。

2)顶板下表面及腹板外侧表面白色斑点的形成是由于混凝土振捣施工过程中振捣棒(工频50 Hz)触及钢模板，迫使触点部位小范围钢模板产生低频振动。钢模板的低频振动致使粒径较大、自振频率较低的骨料产生较大的振幅远离钢模板［2］，触点附近混凝土组成材料发生分离，骨料减少水泥浆量增多，导致触点部位混凝土表面产生白色斑点，同样符合混凝土表面颜色形成机理。

针对上述成因分析结果，在后续施工中采取了下述有效防治措施:

1)更换外加剂，采用与水泥相容性良好的外加剂，杜绝混凝土发生泌水。

图1 2#梁场箱梁混凝土表面的典型“蓝色斑斓”

2)加强搅拌站过程监管，确保计量精确、下料准确;严控混凝土搅拌时间，确保混凝土拌合均匀。

3)对混凝土振捣工进行培训，提高操作能力，加强责任心，振捣施工时避免振捣棒触及钢模板。

2.2 2#梁场混凝土表面色差成因分析及防治措施

通过对梁场所有已拆模预制箱梁的跟踪观察，发现2#梁场混凝土表面“蓝色斑斓”特点有:①刚拆模时颜色较深，随时间的推移逐渐变浅;②拆模时间越早，颜色变浅速度越快;③通气孔周边、顶板混凝土上表面、底板混凝土顶面等与外界空气接触部位的混凝土表面没有“蓝色斑斓”分布。

上述特点非常符合矿粉的特性，因此判定混凝土表面的“蓝色斑斓”是由于所用磨细矿粉硫化物含量较高造成的。矿粉水化硬化过程中有微量FeS和MnS生成，该含水化合物呈蓝色，致使混凝土表面呈现蓝色。随着混凝土暴露在空气中一段时间后，上述微量化合物会进一步氧化变成 FeSO4和 MnSO4，“蓝色斑斓”颜色也逐渐变浅。

针对上述成因分析结果，在后续施工中采取了下述有效防治措施:

1)加强所用矿粉的化学分析检验，尽量采用硫化物含量低的合格矿粉。

2)缩短混凝土的带模养护时间，达到拆模强度后争取早拆模。

3)改变原先采用的喷涂养护剂封闭混凝土表面养护方式，采用传统的覆盖洒水自然养护方式，使混凝土表面与空气充分接触以加速硫化物的氧化反应。

4)加强搅拌站的过程监管，确保计量精确、下料准确;严控混凝土搅拌时间，确保混凝土拌合均匀。

3 结语

随着混凝土应用技术的不断创新，混凝土组成材料日益复杂。混凝土表面色差的的影响因素更加错综复杂，处理起来比较棘手，但只要能够结合现场的实际情况，认真分析查找成因，对症下药采取有效的防治措施，处理混凝土表面色差的难题同样可以迎刃而解。

［1］冯乃谦.实用混凝土大全［M］.北京:科学出版社，2001.

［2］于恒，王宗义，刘幼军.混凝土中频振捣及其设备的研制［J］.工程建设与设计，2007(1):70-72.

［3］刘中强，刘贵清.高性能混凝土的试验研究［J］.铁道建筑，2003(7):58-60.

［4］刘小利.水泥混凝土路面的平整度控制［J］.铁道建筑，2005(6):103-104.

［5］王品华，李鹏.混凝土现场施工质量控制［J］.铁道建筑，2006(9):94-95.