高速公路梁板混凝土性能影响因素剖析

施力

1 绪论

近年来，随着国内高速公路的迅速发展，公路建设取得了辉煌的成就，公路桥梁作为公路工程的重要组成部分，其质量占主体地位的混凝土工程，对工程质量好坏起主要作用。

混凝土质量是通过原材料检验把关，配合比的设计，试配施工配合比调整，施工工艺控制，施工现场拌合站管理，混凝土浇筑等若干环节控制的。其中任一环节的疏忽或失误都会导致混凝土强度的降低，要控制好混凝土的强度。在高水胶比/水灰比（W/C≥0.6）时，颗粒间空隙大，混凝土早期结构早期强度取决于水化生成物的数量，而低水胶比/水灰比（W/C在0.3左右）混凝土拌合物中，水泥颗粒或水泥与掺合料颗粒间间距很小，需要填充的水化生成物量也大大减少。较少的水化产物也足以使结构致密，且拌和时粉煤灰吸附的一部分水份，对水泥的继续水化起到“内养护”作用。因此低水胶比下大掺量粉煤灰混凝土仍能获得良好的性能，然而要真正解决有掺合料混凝土的应用问题，首先应该从混凝土配合比的设计开始。

2 实例分析

某高速公路一直未见C50混凝土梁板强度不合格的情况，但进入6月后，若干标段相继出现了梁板混凝土强度（特别是回弹检测推定强度）不足的问题：如有的标段出现多个梁板混凝土的回弹值过低的问题；有的标段出现工地混凝土留样试件强度过低的问题；两个标段均发现有多组混凝土试件强度评定值达不到C50混凝土的要求。下面从减水剂方面入手进行分析。

C50混凝土所用配合比全部使用高性能减水剂，水泥为P·O42.5或P·O52.5，水胶比0.29～0.33，减水剂种类有萘系和聚羧酸两类减水剂；用量1.0～2.4%不等，大多实际用量为1.2%。掺合料为粉煤灰或磨细矿渣。

通过中心试验室、各驻地办试验室指导和监督，各施工单位试验室工作人员依据配合比在工地试验室进行试拌混凝土。各标段的试验结果见表1。

表1 C50混凝土试拌结果

从试验情况来看，减水剂质量下降，减水剂质量状况不容乐观，表中用加粗字做评价的减水剂是不合格的减水剂，如继续使用会带来严重的质量问题；表中用加粗的正体字做评价的减水剂基本合格，但为了施工方便和保证质量的稳定性应进行必要的调整；其中质量合格的可直接使用的只有少数几家，但今后也要严把进场质量关。

3 梁板混凝土性能影响因素剖析

目前出现的问题主要的原因可以归纳为如下几类：

3.1 减水剂采购和使用中存在的问题

（1）把关不严：一些单位存在减水剂质量把关不严的问题，甚至有的单位基本没能对减水剂进行必要的质量检验，建议每进一批减水剂要进行一次试拌，避免不合格减水剂混入工地；

（2）保管不善：一些减水剂长期存放在高温和日照条件下，容易导致变质。还有一些施工现场的减水剂的容器没有密封，雨水会进入到容器中，会导致减水剂浓度变化，其使用效果会不同程度的衰减；

（3）随意更换减水剂供应商：有施工单位在没有验证配比的情况下更换了减水剂情况，在更换减水剂时应进行试拌验证减水剂的适用性。

3.2 原材料使用时出现混乱

从某标段的芯样中可以看到梁板混凝土中有用于墩柱施工的集料，由于多数墩柱施工用的集料的粉尘拉高，可能也是导致混凝土强度不足的原因之一。

进场材料检验合格后应分类堆放，加标识牌，标施管理，水泥库设置要尽量标准，确保水泥不受潮，不结块，不同厂家水泥分别堆放，且要在保质期内使用完。施工中砂石材料存在材料不稳定性，因此应加强对砂石料的检测，并及时调整施工配合比的各项指标，以取得合理的混凝土流动度，满足混凝土强度的要求及施工工作性的要求。

3.3 水泥强度下降

前期梁板混凝土普遍使用P·O42.5水泥，从当年5月前现场抽样试验结果看水泥胶砂28d抗压强度为47.7～50.5MPa，达到国标规范的1.12～1.19倍，但在同年6月后部分批次水泥抽样结果水泥胶砂28d抗压强度为42.9～44.0MPa，只达到国标规范的1.01～1.04倍，水泥胶砂抗压强度明显富余不足。现场抽样水泥强度比混凝土配合比设计试配时所用水泥强度低，在混凝土配合比不变导致现场混凝土强度降低。

3.4 水胶比控制不严

水胶比是混凝土强度的核心，在大多数情况下，水胶比越低混凝土的强度越高，因此混凝土的水胶比的控制是质量控制的核心，水胶比是不可以随意改动和变化的，如果改变通常只能减少用水量，增加用水量会导致强度的不足。但由于种种原因，特别是由于近期温度高，混凝土的水胶比控制存在以下诸多问题：

（1）拌合站中水的计量不准确：比如某标拌合站加水的管道漏水严重，导致混凝土混合料中用水量失去有效控制，混凝土搅拌时间和用水量要控制好，及时检测坍落度，不满足时分析原因，及时处理使其符合要求。

（2）运输过程中随意加水：很多的混凝土搅拌车里都配储水罐及加水装置，有些司机过分担心混凝土不容易倒出而私自加水，在气温高坍落度损失大的时候这种情况尤为严重，据有的标反映这种情况时有发生。

（3）一些施工作业的工人担心难以振捣而加水：这部分的水没能经过搅拌，振捣后仍不可能和混合料均匀混合，形成比较虚弱的浮浆，形成局部强度过低，监理也曾发现有的标有过这种情况。

避免此问题的方法主要是保证减水剂的减水率，保证混凝土合理的坍落度；调整外加剂使其具有一定的缓凝性，降低坍落度损失。加强现场的组织和管理，杜绝随意加水。

3.5 养生不充分

混凝土混合料的失水速度和气温、风速成正相关，和湿度成负相关，前些天当地温度高、风速大、相对湿度低，在高位晴热的天气里混凝土的养生至关重要，但是很多单位的养生方式不科学也不经济，比如一些采用土工布（黑心棉）养生的单位，T梁的腹板以及顶板的下部根本就得不到洒水滋润，在极早期开始就长期处于干燥状态，而我们的混凝土的水泥用量高、一些单位的水泥强度等级也高、水化热大，在缺乏水化用水的表面极容易形成酥松的薄弱层，回弹作为一种无损检测方法，其数值与表面硬度相关，由于养生不充分导致回弹值和混凝土的实际强度有很大的差异，比如某标的T梁的回弹值换算的强度大约只有35MPa，而钻芯强度单个值可以达到77MPa，最低值也有45MPa。

因此要保证混凝土7d之前表面的湿润十分重要，建议采用喷淋的方式养生[2]，既可以减少劳动强度，节省养生用水，还可以保证养生的充分有效。

另外由于原材料温度高，水泥水化热大，混凝土的温度过高，加强洒水养生其实对降低构件的稳定也是十分重要的。

3.6 振捣工艺问题

目前有些标段仍没有真正执行业主要求的分层振捣、分层厚度不超过30cm的规定。由于布料和振捣的随意性，导致混凝土的离析十分严重，有的部位集料比较集中、而有的部位浆体比较集中，这现象可以从某标T梁的钻芯结果可以十分清楚的看到：三片T梁的钻芯强度值都是出现两个高，一个低的情形，最典型的一片梁的最大值达到77MPa，而最低值只有45MPa，足以见得由于振捣的不科学会导致混凝土内部的质量缺陷，构件的整体承载力取决于混凝土构件中的最低值，而不是平均值，如果内部离析现象严重，整个构件的服役寿命会大打折扣，因此应严格分层振捣。

3.7 计量误差

由于很多标段的设备长期使用而缺乏保养，会出现计量设备不准的问题，比如有的标水泥计量设备（喂料螺旋）的负偏差达到11.7%，远远超过水泥计量设备误差±1%的要求。尽管水泥的富余很大，水泥用量的减少对胶凝性性的影响不至于太大，但水泥用量的偏低会导致水灰比的混乱而导致混凝土强度的偏低；还有可能导致混凝土外加剂的实际剂量过大而影响混凝土的强度。

3.8 芯模拔出或梁板张拉时间的把握

图1 某标段板梁钻芯取样情况

一些施工单位由于过早的拔出芯模，空心板梁内部出现宽度约为2～3mm的裂缝（如某标就出现了空心板梁芯样内部的裂缝），还有一些张拉过早，顶面有很多的应力裂缝，这些都会导致混凝土内部质量的缺陷，还有过高的应力松弛系数而降低预应力的效用，应该十分慎重的对待由于施工时机的不科学导致的混凝土损坏。

4 梁板混凝土夏季施工的注意事项

如果当地夏季的气候炎热、气温高、日照强、多风，导致混凝土成品的失水过快，增加混凝土的干缩开裂的机率。在夏季里进行高强度的混凝土应做到如下几点：

4.1 加强养生

养生可能是目前很多施工标段的通病，采取自动喷淋的方法目前来讲是在现有条件下最充分有效并节约的方法。

4.2 降低原材料的温度

由于太阳的暴晒，集料、和拌合水的温度过高，会导致混凝土混合料的温度过高，水泥水化加速，混凝土的坍落度降低，坍落度损失加剧。应将集料和水进行适当的覆盖，严禁使用高温（超过60℃）的水泥，降低拌合物的温度，保证混凝土工作性能的稳定，主要是保证相同水灰比条件下混凝土的坍落度以及坍落度损失。

4.3 延长混凝土的凝结时间

根据夏季施工的特点，混凝土外加剂中要适当加入缓凝成分（敦促外加剂厂商对外加剂配比进行调整），延缓混凝土坍落度损失，减少一些施工人员随意加水的借口。

4.4 做好洪涝的预防

突然的阵雨会破坏正在施工的混凝土，增加混凝土中的用水量，建议采用有效的覆盖防雨措施，比如准备彩条布，在阵雨来时覆盖正在施工的梁板；另外雨水带来的洪涝会破坏梁板的支撑基础，如果出现支撑不均衡，会导致梁板特别是堆积过高的梁板的破坏，也是应该警惕的。

晴热条件下混凝土浇注施工出现的问题大多和高温天气有关，应针对目前出现的问题，进行改进和完善，避免和高温施工相关的混凝土病害的发生。

5 结语

通过对实例的分析，梁板混凝土施工是一项贯穿始终的工程，过程中的影响因素较多，一定要按规范和施组进行施工，确保混凝土质量满足设计及规范要求。

[1]薛文萍.混凝土强度的影响因素.山西建筑，2006（6）：140.

[2]覃维祖.利用粉煤灰开发高性能混凝土若干问题的讨论[J].粉煤灰，2000（5）：3～6.

[3]MehtaPK.Greening of the concrete industry for sustainable development[J].Concrete Internationnal，2002，24（7）:23～28.

[4]唐明述.水泥混凝土与可持续发展[J].中国有色金属学报，2004（14）：164～172.