砼構(gòu)鏡面施工研究論文

時間:2022-07-06 09:28:00

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砼構(gòu)鏡面施工研究論文

摘要:結(jié)合*市*東路立交橋施工實踐,對砼構(gòu)件表面普遍存在的缺陷進行剖析,通過技術(shù)創(chuàng)新,突破了傳統(tǒng)工藝,使砼構(gòu)件外觀達到鏡面效果,具有一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞:砼構(gòu)件工藝創(chuàng)新外觀鏡面效果

一、概述

在混凝土工程中,砼構(gòu)件的外觀一般存在著氣泡、露砂、缺角細裂縫等缺陷,其抗風化、抗碳化程度低,不僅影響了砼的耐久性,而且突出表現(xiàn)在表面粗糙,外觀工藝相對較差,影響了砼的美觀。不少地方為了達到美化工程,提高砼外觀質(zhì)量,對砼結(jié)構(gòu)的外露表面進行了二次處理,但易剝皮脫落,未使砼的生產(chǎn)工藝得到根本性提高。隨著砼施工技術(shù)和工藝的不斷創(chuàng)新,在同等條件下,砼表面不僅達到鏡面效果,砼的強度也有了一定的提高。我處試驗室經(jīng)過30余次試驗,并在*市*東路立交橋東標段工程中,通過技術(shù)創(chuàng)新,工藝改進,總結(jié)探索出改善砼外觀質(zhì)量的施工方法,投資20多萬元,從方型立柱入手,經(jīng)過六次試澆,終于取得了成功,使砼施工在傳統(tǒng)工藝上有了新的突破,技術(shù)上有了新的改進,開創(chuàng)了砼表面鏡面效果的先例。

二、砼構(gòu)件表面缺陷剖析及對策

2.1砼構(gòu)件表面缺陷成因分析

根據(jù)施工經(jīng)驗總結(jié),砼構(gòu)件外觀質(zhì)量存在的缺陷,其主要成因是受砼的原材料,配合比的選擇,外加劑與脫模劑的配伍,以及選用的模板和施工工藝等因素的制約。因此,只有通過優(yōu)選砼原材料及外加劑來改善砼性能、通過優(yōu)選模板來解決表面的平整度、通過改進脫模劑使砼表面具有光潔度等一系列方案,才能實現(xiàn)砼表面的鏡面效果。

2.2砼原材料及外加劑對成品構(gòu)件的影響及其對策

(1)水泥。實驗表明,如果用高標號水泥配制低標號砼,則會使水泥用量過少,W/C增大,使用過程中砼表面因起砂而失去鏡面效果的意義,如果用低標號水泥配制高標號砼,則會使水泥用量加大,砼收縮變形增大,直接導(dǎo)致砼表面微裂縫的產(chǎn)生,更談不上砼鏡面效果的問題,因此,合理選用與砼環(huán)境和砼強度等級相適應(yīng)的水泥品種及標號十分重要;目前市場上的水泥品種較多,但由于水泥的種類不同,其性能差異較大,由于水泥的生產(chǎn)廠家不同,同一標號同一規(guī)格的水泥富余強度也相差很大。我處在鏡面效果研究時,經(jīng)比較分析,認為*市地產(chǎn)32.5級水泥性能可靠、指標穩(wěn)定,確認選用。為砼鏡面效果創(chuàng)造了第一基礎(chǔ)條件。

(2)骨料。根據(jù)有關(guān)資料和施工實踐,我們對砼骨料選用問題作了探討。①粗骨料最大粒徑。從經(jīng)濟角度出發(fā),粗骨料最大粒徑大,砼混合料坍落度相同時,單位用水量可降低,從而可節(jié)省水泥用量,但隨粗骨料最大粒徑增大,強度呈下降趨勢;實驗證明,碎石最大粒徑從20毫米升到40毫米時,立方體強度下降14%~17%,而較接近砼在結(jié)構(gòu)中的實際受力狀態(tài)的棱柱體強度提高約46%~51%。粗骨料最大粒徑增大造成砼強度下降的原因在于粗骨料增大,使界面過渡層結(jié)構(gòu)弱化,砼中原始微裂縫特別是界面縫相對也較寬較長。這種弱化同時也會降低砼耐久性,所以國內(nèi)外許多學者建議,配制高性能砼(HPC)最大粒徑不宜超過20毫米,中等強度最大粒徑不宜超過40毫米。②改善級配集料。骨料級配合理,能滿足混凝土最大密實度的要求;在抗?jié)B混凝土中可以加入一定數(shù)量粒徑小于0.15毫米的細粉料,不僅可以使混凝土更加密實,而且可以堵塞混凝土表面的毛細孔,但摻量不宜過多,一般其重量宜占骨料總重量的6%~8%。為此,我們確定:砂選用級配在二區(qū)內(nèi);碎石選用5—31.5的連續(xù)級配的石子,為砼鏡面效果創(chuàng)造了第二基礎(chǔ)條件。

(3)配合比中外加劑的確定。

控制用水量。在水泥用量不變的情況下,W/C增大即用水量增加,砼成型后表面氣泡孔增多,會直接導(dǎo)致砼表面粗糙。因此,在保證砼強度的前提下,盡量減少單位用水量,就必須解決砼和易性、流動性問題,而解決這二個問題的途徑是:選用高效減水劑控制用水量、加大砂率,以增加砼坍落度。

解決砼和易性的理論基礎(chǔ)是:加大砂率,就必須調(diào)整水泥用量;要保證水灰比不變,就應(yīng)加入減水劑。

解決砼流動性的理論基礎(chǔ)是:加大用水量或加入減水劑,以增加砼坍落度。而加大用水量,要保證水灰比不變,就必須調(diào)整水泥用量,但不經(jīng)濟;加入減水劑,一樣保證水灰比不變。

通過以上分析,必須加入適量減水劑,而目前市場上減水劑的品種很多,我處經(jīng)多次試驗、比較和分析,確定選用:以萘磺酸亞甲基高級縮合物和特種保塑劑為主體的復(fù)合添加劑;①對于要求坍落度較小(40~70mm)的砼施工,配合比中摻JM-VI型減水劑;②對于要求坍落度較大(160~200mm)的砼施工,配合比中摻JM-II型減水劑;從而解決了緩凝、保坍、增強等一系列問題,為砼鏡面效果創(chuàng)造了第三基礎(chǔ)條件。

2.3模板對成品構(gòu)件的影響及其選用

用普通鋼模成型的砼構(gòu)件,在拆模后,砼表面的接縫和油污明顯,平整度和光潔度差,也直接影響砼構(gòu)件的外觀和耐久性。因此,砼表面要達到鏡面效果,模板的選用十分重要。實踐證明不宜選用普通鋼模,宜采用竹膠板或自制鋼結(jié)構(gòu)定型大模板;但鋼模相對笨重,投資大,表面磨光度要求高,而竹膠板質(zhì)地較輕,表面自然光潔,只要按砼構(gòu)件的斷面下料拼裝即可,無需復(fù)雜性制作,投資相對較低。經(jīng)比較分析,我們選用了以竹膠板為主,定型模板為輔的施工方案,為砼鏡面效果創(chuàng)造了第四基礎(chǔ)條件。

2.4脫模劑對成品構(gòu)件的影響及其研制

常用脫模劑,目前市場上的品種很多,它在構(gòu)件砼形成中,易出現(xiàn)剝皮、脫落、露砂、銹斑等不良現(xiàn)象,直接影響了砼構(gòu)件的外觀和耐久性,為此,要使砼達到鏡面效果,我們需要這樣一種脫模劑:①具有最基本的脫模功能,②在砼構(gòu)件成型后,表面必須高密度光潔,其平整度可與鏡面玻璃相比,③砼構(gòu)件成型后,在砼表面形成鋼化型保護層,其硬度超過砼內(nèi)在強度。圍繞這一課題,我處經(jīng)試驗室多次實驗,創(chuàng)造性地研制成以凡士林為主要原料的自制液體臘型脫模劑,集脫模、光潔、護面等一體,為砼表面達到鏡面效果起到了決定性作用。我們稱之為護面脫模劑。

三、砼構(gòu)件鏡面效果施工工藝

在分析了影響砼構(gòu)件表面缺陷的原因,我們總結(jié)出具有鏡面效果的砼其工藝原理:通過優(yōu)選砼原材料及外加劑來改善砼性能、通過自制脫模劑使砼表面具有光潔度、通過改進砼施工工藝來克服砼表面缺陷等一系列工作原理來實現(xiàn)這一目標,從而使砼表面達到鏡面效果。

3.1具有鏡面效果的砼施工工藝,其工藝流程詳見附表。

3.2改進模板的施工工藝,是克服砼表面缺陷達到鏡面效果的途徑之一

(1)竹膠板和托架的制作拼裝。是砼表面達到鏡面效果主要因素之一。在竹膠板制作過程中,必須保證邊線平直精致;由于竹膠板與托架的拼裝是通過螺栓直接聯(lián)接,因此,板架之間連接的關(guān)鍵是:鉆孔過程中孔眼劃線、對位準確,板面無劃傷、無開皮、無破裂等不良現(xiàn)象。

(2)竹膠板制作拼裝后的縫、洞處理。模板初步成型后,客觀存在板縫和洞眼,在大模板中還存在模板接縫錯角、線性差等不良因素。如何最大限度地消除這些不利因素,使砼表面平整、光潔、無明顯缺陷,也是砼表面要達到鏡面效果的重要因素之一。我們所采取的方式是:A、在模板之間夾海棉,注意使海綿凹在模板平面以下1~2mm;B、對板縫、洞眼壓玻璃膠,且突出板面,待硬結(jié)后,再用刨口鏟平,如此循環(huán)修補數(shù)次,直至表面平整;C、必要時可在接縫處貼透明膠帶;D、縫、洞處理后進行第一次全面找補。

(3)竹膠板面的護面脫模劑施工。良好的涂層是砼表面能否達到鏡面效果的決定性因素。上脫模劑要求按油漆工工藝進行操作:用漆刷或柔質(zhì)的粗毛巾醮脫模劑均勻擦拭二遍,使護面脫模劑涂層達到平整、光潔,無流墜,無紋跡;操作過程中,小件模板在板外操作,大件模板脫腳在板上操作,并按由前往后,由內(nèi)向外的順序進行。護面脫模劑擦拭后,模板面必須出現(xiàn)臘面狀態(tài),如局部達不到要求的必須返修,直至達到要求。方可保證鏡面效果的實現(xiàn)。

(4)竹膠板安裝。立模條件具備后,即進行模板拼裝。安裝前:要求對角縫夾海綿,防止漏漿;安裝時,應(yīng)盡量避免碰撞,防止板面被破壞;安裝后:要求支架、模板穩(wěn)定牢固,防止變形、偏位。

(5)驗收找補。模板正面:要求平整、光潔,無劃傷;角線規(guī)則,無縫洞;鋼筋籠穩(wěn)固,無顫動。模板背面:要求模板牢固,無隱患。驗收后,對存在的問題進行第二次全面找補。

(6)拆模。為避免砼鏡面效果被破壞,拆模過程中,應(yīng)防止砼面被撞;個別部位要用107膠調(diào)制水泥進行處理。

3.3改進砼澆筑的施工工藝,是克服砼表面缺陷達到鏡面效果的途徑之二

(1)砼澆筑主要包括:配料、拌和、運輸、入倉、平倉、振搗、擦模、養(yǎng)護、試塊制作等幾個方面。

(2)配料、拌和:由于料場上層砂料與下層砂料含水率不一樣,沖洗石子與未沖洗石子含水率不一樣,配料時要根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整砼加水量,嚴格按配料單控制W/C。

(3)運輸、入倉:防運距過長砼離析,防超高砼離析。

(4)平倉均勻、層厚適中。

(5)振搗、擦模:由于欠振會造成砼表面不實,過振則會導(dǎo)致砼漿上泛,表面無漿而麻面;因此,①在振搗過程中,不僅要防止砼欠振和過振,而且要嚴禁振搗器振碰到竹膠板,以免影響砼鏡面效果。②砼澆搗過程中,入倉的砼漿不可避免的要濺到模板上,并且有可能形成初凝,倉內(nèi)操作人員如不清理,則會使先后不同時間入倉的砼發(fā)生離散,砼在脫模后,由于濺點砼凝結(jié)不牢而脫落,形成麻面現(xiàn)象,而影響砼鏡面效果。為此,要求操作人員隨著澆筑高度的上升、位置的變化、不斷用粗毛巾抹去濺點,保持模板面清潔。

(6)抹面:應(yīng)經(jīng)過多次的反復(fù)抹壓和收光。

(7)試塊制作:砼鏡面效果形成后,不適宜破壞性檢查,所以在砼澆筑過程中,應(yīng)嚴格按規(guī)定置試塊。

(8)養(yǎng)護:為避免砼鏡面效果被破壞,拆模后,不宜用“水澆法”養(yǎng)護砼,要用聚乙烯薄膜將砼件包裹,以保持砼中原調(diào)和水不蒸發(fā),形成自然真空養(yǎng)護。且在交工前應(yīng)注意成品保護。

3.4砼鏡面效果施工注意事項

(1)砼構(gòu)造柱的施工。宜將模板拼裝后采用吊裝法入模,安裝前應(yīng)在鋼筋籠上口用麻袋或其它柔軟制品將鋼筋籠包裹,同時在立柱的棱角位置綁扎三角木,以防入模過程中,板面被劃傷,從而影響砼成型后的表面鏡面效果。

(2)鋼筋砼保護層的布置。由于鋼筋保護層的需要,施工中需要設(shè)置墊塊,正常墊塊采用方型結(jié)構(gòu),但其拆模以后的表面有明顯的痕跡,為此對現(xiàn)澆表面砼宜采用月牙形預(yù)制砼墊塊,對立柱宜采用圓柱體內(nèi)空墊塊,從而最大限度地消除表面斑跡。

(3)模板和托架有鋼、木二種,但無論是選用哪一種材料制作,均應(yīng)根據(jù)模板所在砼構(gòu)件的部位和竹膠板的性能對其撓度進行驗算,以防發(fā)生漲模。

(4)鞏固措施。為確保達到施工工藝效果。項目部要積極采取以下措施加以鞏固:①加強人員技能培訓(xùn);②加強生產(chǎn)過程控制、原材料篩選、配合比優(yōu)化、模板制作安裝、砼澆筑振搗、養(yǎng)護等。

四、砼構(gòu)件鏡面效果的效益分析

4.1效果評價

砼鏡面效果的產(chǎn)生,相對于常規(guī)砼而言,不僅提高了砼的耐久性,延長了砼構(gòu)件的使用壽命;而且它具有天然大理石的觀感,美化了環(huán)境,相對于貼面磚裝飾的砼來講也節(jié)約了投資。為此,無論從經(jīng)濟效益上,還是社會效益上來講,具有一定的推廣價值。

(1)感觀:砼表面色質(zhì)均勻,具有天然大理石感觀、砼表面光亮具有鏡面效果。

(2)性能:高密度、抗?jié)B、抗凍能力強。砼強度與常規(guī)砼相比提高15%左右;表面硬度可與鋼化玻璃相比,抗碳化程度高。

(3)周期:由于砼表面無任何空隙、砂眼,抗風化能力強,其使用周期相對一般砼要長。

(4)質(zhì)量:一次性成型,具有線性良好、無錯角、表面平整、無色差等優(yōu)點,其外觀質(zhì)量超過交通部JTJ041-89第10.10.7條(P141)和JTJ071-98第6.13.3條(P67)規(guī)定的施工驗收和質(zhì)量評定標準。

(5)經(jīng)濟分析:一次投資,終身享受,與面磚裝飾的砼工程相比,較經(jīng)濟。

(6)適用范圍:因其無需裝飾即有天然大理石感觀,廣泛適用于水利、交通、市政、電力、工民建中:鋼筋砼柱、梁、板工程。

4.2應(yīng)用實例

在*市市區(qū)×東路立交橋工程實施中,鋼筋砼柱、梁、板表面均達鏡面效果,其中:方型立柱698m2,蓋梁1600m2,連續(xù)梁5780m2,大空板5280m2,節(jié)約成本153萬元,砼外觀質(zhì)量均超過交通部JTJ041-89第10.10.7條(P141)和JTJ071-98第6.13.3條(P67)規(guī)定的施工驗收和質(zhì)量評定標準,得到社會各界的好評。在工程交工驗收會上,該工程獲得94.6分的評定得分,被評為優(yōu)良等級,并獲得2002年度江蘇省水利系統(tǒng)“優(yōu)質(zhì)工程獎”。

五、結(jié)語

實踐說明,砼構(gòu)件施工通過技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進,其表面能夠達到鏡面效果,其技術(shù)方案和改進措施是切實可行的,各項經(jīng)濟技術(shù)指標均能超過施工技術(shù)規(guī)范的要求,突破了傳統(tǒng)工藝,開創(chuàng)了砼表面鏡面效果的先例,為砼工程運用提供了新的途徑。

參考文獻:

1、《橋梁工程》姚玲森人民交通出版社1984年

2、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-89

2、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-98

3、《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》葉見署人民交通出版社1996年4月

4、《公路施工手冊(基本作業(yè))》楊理準、武吉中、余軍人民交通出版社1992年

砼構(gòu)件表面鏡面效果施工工藝流程