扭王字塊體一般應用在防波堤、護岸、攔沙堤、導流堤等水工工程的護面結(jié)構(gòu)上, 其功能是消浪和護面, 使用功能決定了塊體外形比較復雜、肢桿較多, 因此, 預制構(gòu)件表觀質(zhì)量難以控制, 容易出現(xiàn)一些表觀質(zhì)量通病, 例如: 砂斑、砂線、氣泡、掉角、爛腳等表面缺陷。

本文分析扭王字塊體表面缺陷的成因及對策。

1 扭王字塊表面缺陷成因分析以及對策

1.1 扭王字塊預制施工工藝

扭王字塊預制通常采用定型組合鋼模板, 每套模板由2個相互對稱的單元組合拼裝而成; 混凝土分層入模, 采用插入式振搗器分層振搗, 澆筑完2h后進行二次振搗和二次抹面, 正常氣溫下( 25℃) , 20 h 后開始拆模板并進行養(yǎng)護。

1.2 表面缺陷原因及對策

扭王字塊有6個肢桿, 而且不全在同一平面,幾何形狀比較復雜, 通常出現(xiàn)的表面缺陷種類相對較多, 有邊棱掉角、砂斑、砂線、氣泡、爛腳等, 這些缺陷不一定都同時出現(xiàn), 表面缺陷成因各不相同, 要改善缺陷, 必須找出最根本原因,才能采取相應措施、對策。但是,表面缺陷的成因并不容易找, 既要通過理論分析, 也要在生產(chǎn)實踐中不斷地試驗、總結(jié), 直到找出成因。

1.2.1 邊棱掉角

1.2.1.1 原因

1) 拆模強度低, 未達到5 MPa的拆模強度就開始拆模, 這樣不但易使構(gòu)件破損, 而且相當于懸臂梁的上肢和中肢潛伏著斷肢的可能。

2) 由于原設計模板內(nèi)角很小, 模板內(nèi)側(cè)焊縫不平整, 并有焊渣, 模板內(nèi)的水泥漿層沒有清除干凈, 使模板內(nèi)側(cè)不光滑, 致使構(gòu)件與模板的黏著力和摩擦力增大。當用千斤頂脫模, 頂孔不平或附著力不平衡時, 就會偏心受力, 容易使中肢的端部和上肢的端部邊角破壞（圖1）。

3) 脫模時千斤頂頂離模板與構(gòu)件的距離太小, 而用撬棍平移模板時, 前傾的幅度過大, 使內(nèi)模角頂在上肢腋部使其破損（圖1）。

4) 吊模板時不小心碰撞構(gòu)件, 此時構(gòu)件砼強度比較低, 碰到哪里, 哪里就破損。

1.2.1.2 對策

1) 因為砼終凝（終凝約為5h）后早期強度增長最快, 每小時強度增長約為0.3~0.5 MPa。應充分利用早期強度, 在正常氣溫下（25℃）應滿足20h后才能拆模。若氣溫降低, 應延長拆模時間。

2) 用經(jīng)濟、合理的砼配合比施工時, 應盡量提高砼強度, 消除降低砼強度的因素。拌和樓后倉上料砂和各種規(guī)格石子混雜, 不能確保配合比的配料準確, 而且還存在石子里的石粉、小顆粒過多等不利因素。砂細度模量偏小時應及時調(diào)整砂率, 坍落度不能太大。不能因以上原因加水使水灰比增大而降低砼強度。此外在氣溫較低的情況下, 改用適宜的早期外加劑或延長拆模時間。

3) 對于模內(nèi)角偏小的地方加焊扁鐵, 作削角處理。打磨模內(nèi)粗糙的地方, 并定期清理模板內(nèi)側(cè), 使其光滑平整, 減小黏著力和摩擦力。

4) 脫模時用千斤頂盡量使模板頂離構(gòu)件, 打撬棍時幅度不能過大, 不能使模板碰到構(gòu)件。吊模板時要有人扶住, 絕不能碰撞構(gòu)件。

5) 應使用容易脫模,又不污染構(gòu)件的脫模劑。

1.2.2 砂斑、砂線

1.2.2.1 成因

1) 構(gòu)件的腰部和下肢頂面有較大面積的砂斑砂線, 構(gòu)件上部的垂直面中間和小斜面有時也有砂線（圖2）。

1) 通過室內(nèi)、現(xiàn)場的多次實驗, 發(fā)現(xiàn)江蘇京陽嘉新 PO32.5R水泥有個與其他品牌水泥不同的特點（圖3）。砼次振搗后泌水率較小, 產(chǎn)生類似“假凝”的現(xiàn)象。構(gòu)件體積縮小時, 豎向較小, 橫向較大。加上止?jié){縫用的是高密度泡沫板,密封性能非常好, 當砼收縮后, 砼與模板之間就有個幾乎真空的“負壓腔”, 為了達到壓力平衡,就會將砼拌和物中流動性大的水吸出來, 水又將砼表面尚未有強度的水泥顆粒沖洗掉, 這樣就形成了砂斑、砂線。

2) 振搗完畢后頂面會有一些泌水, 如果不排掉而積聚在上方, 就可能沿模板與砼之間的縫隙流下去, 形成砂線。

3) 負壓是吸水的條件, 而砼拌合物中的游離水太多, 就有了吸水的機會。因此盡量減少砼中水的含量, 也就會減少被吸水的可能。此外, 砼拌合物中的氣泡、空隙也易集聚泌水, 待有“負壓”條件時, 就有可能被吸出來?？障对酱? 集聚的水越多, 能夠形成的砂斑砂線也就越嚴重。

1.2.2.2 對策

1) 經(jīng)過改變材料(包括換不同品牌的水泥)、配合比來做各種實驗都還有不同程度的砂斑砂線產(chǎn)生, 不能徹底消除。經(jīng)分析“負壓吸水”是形成砂斑砂線的主要原因, 怎樣消除負壓, 達到壓力平衡是個關鍵。先是在模板上開孔, 但不斷有泌水流出來, 被沖掉的水泥漿把孔堵塞, 還是不能達到模板內(nèi)外壓力平衡。在一次偶然的機會,有一構(gòu)件的腰部螺絲因滑絲上不緊, 有極細小的縫隙, 在砼與模板離開而形成“空腔”時, 不斷有空氣補進去平衡壓力, 結(jié)果沒有出現(xiàn)一點砂斑砂線。后來通過局部實驗得出結(jié)論: 凡松過螺絲的構(gòu)件都不再有砂斑砂線。但這里要注意的是掌握好松螺絲的時間和松螺絲的度, 也就是只能讓空氣通過, 而不能讓水泥漿流出來, 不然又會形成新的砂斑砂線[1]。

2) 澆注完畢后, 砼頂面的泌水要及時排除,或引流在一起排走。邊緣不能有積水, 否則就可能在上部出現(xiàn)砂線。

3) 砼配合比盡量使用減水劑。坍落度應控制在便于施工的前提下盡可能小一點, 振搗也要充分密實, 不要給負壓提供吸水的機會。

1.2.3 氣泡

1.2.3.1 原因

下肢頂面和中肢頂面的斜面, 越平緩的地方氣泡越多越大 (圖4)。上部及其他地方也偶有出現(xiàn)。出現(xiàn)氣泡的原因, 總的來說是振搗不夠充分。此外, 分層太厚、砼黏稠, 氣泡也不容易排出來。主要還是存在于平緩的斜面, 雖然不能徹底排除,但要設法盡量減少氣泡的數(shù)量和不要出現(xiàn)大氣泡。

1.2.3.2 對策

1) 砼拌和物的坍落度不能太小,太小時砼黏稠,不利于氣泡的逸出。目前石子里(尤其是16~31.5mm 石)石粉含量太大,也會增加砼拌和物的黏稠性。砂偏細,細小顆粒多,因此應控制石粉含量,砂細度模量較小時要調(diào)整。砂率砼拌和物的坍落度控制在3~5 cm為宜。

2) 根據(jù)構(gòu)件高度(5t:h=1.875m, 7t:h=2.097 m, 9t:h=2.281 m) 和形狀, 分5~6層澆注 (圖5) , 保證每層厚度不超過50cm。尤其澆注下肢和中肢斜面部分時,分層太厚, 積聚在斜面的氣泡很不容易振出來。

3)充分振搗, 換用75振搗棒,并進行二次振搗。

4)盡量不用油性脫模劑。如用油性脫模劑也要經(jīng)過稀釋,不然油涂得太厚,振搗時就會形成一個個小油泡殘存在砼表面。

1.2.4 爛腳

1.2.4.1成因

為消除氣泡和防止出現(xiàn)爛腳, 除了將振搗棒頭加大以增加振搗力外,又延長了振搗時間。加上底層的砼拌和物過厚, 已達下肢的斜頂面, 這樣不斷將模板往上頂, 使模板“上浮”。鋼模板離開底模, 出現(xiàn)縫隙漏漿, 操作人員以為是振搗不夠,又加強振搗, 結(jié)果砼離析, 砂漿從縫隙流出,剩下石子露出來,形成爛腳（圖6） 。

1.2.4.2 對策

1) 爛腳的主要原因是模板上浮。形成原因是拌和物在振搗時有一定的力度, 等于是給模板與底模之間加“楔”。當它的力大于模板自重和砼與模板的摩擦力時（砼拌和物在振搗時的流動狀態(tài)下摩擦力很?。? 模板就會“上浮”。若第1層砼的分層厚度不高出斜面的起點（圖5）, 將第1層砼充分振搗, 避免產(chǎn)生蜂窩、麻面、氣泡。砼具有一定的“觸變性”, 應不再觸動或少觸動已振搗密實的砼, 砼與模板會形成一個整體（砼與模板之間有一定的摩擦力）。當再澆注上一層時, 就不容易使模板上浮, 即使有少量上浮, 底層的砼不被觸動, 它不具有流動性, 水泥漿也不會流失, 就不會露出爛腳了。

2) 底模必須平整, 模板與底模之間的止?jié){帶要嚴密。模板拼裝要在準備澆注的底模上進行。在不平整的地方拼裝好后再吊到底模上, 就可能形成錯牙和底部不平而導致漏漿, 形成爛腳。

2 預制扭王字塊體表觀質(zhì)量控制要點

通過分析扭王字塊表面缺陷的成因和對策,可以看出其中一些缺陷出現(xiàn)的原因基本相同, 例如: 砂斑、砂線、氣泡, 這幾項缺陷一直以來屬于表觀質(zhì)量通病, 通過前面分析, 改善砂斑、砂線缺陷的根本措施在于克服混凝土泌水特性, 泌水導致表面砂斑、砂線的機理如前面所述; 而消除氣泡的基本措施在于振搗和二次振搗。

2.1 減少混凝土泌水性措施

2.1.1 采用低泌水率水泥

水泥的泌水性無法從檢驗報告看出來, 一般是通過對比試驗確定, 不同品牌的水泥有不同特性, 應選擇適合其工程特點的品種, 擇優(yōu)選用。在材料問題上,某些水泥雖有橫向收縮大和“假凝”現(xiàn)象, 但是不能把它看成是水泥的缺點, 而應該看成是它的特性。因為水泥在次振搗后泌水較少, 具有較好的“觸變性”。只要適應了這種水泥,還是可以揚長避短的。如果換過另一種, 又會有個適應期。砂是天然材料, 不能人為改變其組成, 但可以選擇比較接近使用要求的砂。碎石是人工生產(chǎn)的, 對它的規(guī)格、質(zhì)量是可以人為控制的, 生產(chǎn)出符合要求的石料。

2.1.2 優(yōu)化混凝土配合比

優(yōu)化混凝土配合比可從多方面入手, 如摻合外加劑（減水劑、引氣劑等）, 盡量減少用水量,采用級配良好的骨料, 提高混凝土的保水性和黏聚性。

2.1.3 分層減水

分層減水要看是否具備條件, 如同時澆筑較多數(shù)量的構(gòu)件, 一般難以做到, 對于澆筑后的大體積混凝土, 就容易做到了。

2.1.4 避免混凝土離析泌水

混凝土離析泌水主要由運灰、入模和過振等環(huán)節(jié)造成, 澆筑混凝土過程中應采取措施, 避免在這些環(huán)節(jié)出現(xiàn)離析泌水。

2.2 采用摻和粉煤灰技術

摻和粉煤灰有等量替代水泥和超量替代水泥2種方法, 其中的超量替代方法可減少砂率, 對減少砂斑砂線一定作用。

2.3 振搗和二次振搗

混凝土施工規(guī)范對振搗工藝有具體的規(guī)定, 但《水運工程混凝土施工規(guī)范》 還要求“宜進行二次振搗”, 根據(jù)實際施工經(jīng)驗, 對于大體積混凝土, 二次振搗可有效提高表觀質(zhì)量。

2.4 及時排掉表面泌水

要完全克服泌水是不可能的, 混凝土一次振搗和二次振搗后應采取措施排掉泌水, 如加蓋吸水性良好的土工布。

3 結(jié)語

對于扭王字塊體構(gòu)件, 由于形狀復雜, 預制批數(shù)量繁多, 出現(xiàn)一些表面缺陷, 屬于正?，F(xiàn)象, 超過規(guī)范要求的缺陷應采用質(zhì)量分析方法進行統(tǒng)計, 一般采用“分層法”和“直方圖”方法, 找出主要問題、次要問題, 然后分析其產(chǎn)生機理, 找出原因, 并找出其是否具有規(guī)律性, 比如前面分析的扭王字塊表面缺陷表現(xiàn)為砂斑、砂線, 出現(xiàn)的部位均集中在底部和中間肢桿頂斜面、內(nèi)側(cè)面, 也就是泌水容易滲流經(jīng)過和積聚的部位, 找出此規(guī)律后, 采取的措施效果才明顯, 可以提高混凝土的黏聚性和保水、減少混凝土泌水, 是提高混凝土構(gòu)件表觀質(zhì)量的基本途徑。對于一些偶然出現(xiàn)的缺陷問題, 一般來說是人為或突發(fā)事件造成的, 加強管理也就能解決問題。

扭王字塊體的表面缺陷種類較多, 有些缺陷具有關聯(lián)性, 往往克服這個問題, 另一問題伴隨而來, 比如,為減少混凝土的泌水率, 提高了混凝土的保水性和黏聚性, 使灰變稠, 這樣一來,振搗工作量加大, 空氣難以排出, 表面氣泡增多。

如果過度振搗, 又可能會出現(xiàn)過振離析, 出現(xiàn)砂斑, 所以, 要解決這些問題都需要掌握一個度。有些表面缺陷不能因小而放過, 尤其是構(gòu)件肢桿的根部受拉區(qū), 容易出現(xiàn)收縮龜裂縫, 應控制拆模不能過早, 避免根部出現(xiàn)微裂縫, 造成斷肢隱患。

預制扭王字塊工藝有待于技術創(chuàng)新, 主要是改進模板材料, 現(xiàn)在預制扭王字塊體通常采用組合鋼模板, 鋼模板有許多優(yōu)點, 但也有缺點, 其缺點就是無法吸水和排氣, 這一點就比木模板差;現(xiàn)在國外已經(jīng)應用了一種新型的透水模板,  它能有效地克服砂斑砂線缺陷, 但是這種模板需從國外進口, 費用較高,極少采用。在現(xiàn)有條件下, 最經(jīng)濟的對策還是從優(yōu)化混凝土配合比、改進振搗工藝、采取有效排除泌水措施和加強管理措施等方面入手。