桥梁清水混凝土的耐久性研究

桥梁清水混凝土的耐久性研究

赵丽娜

中铁一局五公司，陕西 宝鸡 721000

摘要：清水混凝土越来越广泛地应用于桥梁中，但是清水混凝土的施工难度系数相对较大，对施工的工艺精度要求高。清水混凝土的耐久性将直接关系着建筑结构的稳定性和安全性，因此，相关人员应加强有关清水混凝土耐久性的研究，总结耐久性影响因素及控制措施，以逐步提升混凝土制备水平。文章首先介绍了清水混凝土耐久性试验，然后探讨了清水混凝土耐久性控制措施，以期为相关技术与研究人员提供参考。 关键词：桥梁；清水混凝土；耐久性 中图分类号：U444 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)57-0166-02

引言

桥梁的整体结构及墩台的外观结构直接影响了人们的眼球。因此，在市政桥梁工程中清水混凝土被广泛的应用。清水混凝土为一次浇筑定型，并且不做任何的修饰，直接采用清水混凝土的浇筑面或者用透明保护剂处理后的混凝土为外表，因为是一次性浇筑而成，所以不会出现普通混凝土所具有的质量通病，其观感质量好，施工工艺较高。

1 清水混凝土的概述 清水混凝土是指混凝土一次浇筑成型，不做任何外装饰，而仅在构件表面涂一层或两层透明的保护剂，直接利用混凝土自然表面作为饰面的混凝土施工工艺。清水混凝土构件外观质量特征表现为表面平整、色泽均匀，在结构角部无缺棱掉角，接缝无明显痕迹等。清水混凝土通过对传统工艺、施工方法进行改进，消除了普通混凝土施工存在的蜂窝、麻面、漏筋、气泡等施工缺陷，因此，与普通混凝土相比，清水混凝土结构在耐久性等方面具有突出优势。

2 试验测试与分析 2.1 微观孔结构

微观孔结构是混凝土致密性的表征方式，混凝土微结构越密实，其强度越高，抗碳化、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能越好。采用气孔法，利用MIC. 840. O1型硬化混凝土孔隙结构测定仪，分析测试了桥梁清水混凝土28 d龄期时的孔结构分布(如表1所示)，具体气泡特征参数与测试结果。

表1 桥梁清水混凝土气泡特征参数

试验表明，C40,C50桥梁清水混凝土的含气量低，累计气泡面积与平均气泡直径较小，气泡间隔大，结构致密性较好。由于C50桥梁清水混凝土胶凝材料用量相对较多，浆体

166 2015年57期

赫度大，气泡不易排出，因而与C40混凝土相比，其含气量偏大，气泡个数偏多。可见，由于采用最密实骨架堆积设计最大限度减小了集料孔隙率;高掺粉煤灰发挥了良好的填充效应;另外采用清水混凝土专用减水剂提高混凝土工作性能、降低含气量。多种技术措施复合作用很好地改善了混凝土的孔结构，提高了其致密性。

2.2 清水混凝土抗渗试验 2.2.1试验方法 依据相关标准加工制成标准实验，养护 28d 晾干后，将一层融化的密封材料涂抹在其侧面，随后将其放入到螺旋加压装置的试件套内。待冷却后解除其压力，采用抗渗仪进行试验。

2.2.2结果分析

经过抗渗试验后，五组混凝土都未出现透水问题，说明各组混凝土抗渗性能均高于3MPa。另外检测其渗水高度，发现各组混凝土均具有较低的渗水高度。由此可表明：减水剂的不同可导致混凝土密实度出现差异，进而影响其渗水性能，相比使用萘系减水剂的试件，选用聚羧酸类高效减水剂的试件具有更好的抗渗性能；掺加20%的矿渣粉与粉煤灰不仅能降低水化热，还可增强混凝土的抗渗性。

2.3 抗硫酸盐侵蚀

(1)受150次干湿循环时，桥梁清水混凝土的抗压强度耐蚀系数在85%以上，较同配比的普通混凝土略高，具有很好的抗硫酸盐侵蚀能力。

(2)分析认为，由于桥梁清水混凝土配合比中粉煤灰掺量较高，粉煤灰具有火山灰效应、形态效应及微集料效应:一方面，粉煤灰颗粒本身阻塞硬化浆体中连通的孔隙;另一方面，粉煤灰水化反应的产物填充孔隙，从而细化了硬化水泥浆体的孔径，改善了孔结构的分布状态。另外，采用清水混凝土专用外加剂，其含气量低，进一步降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的整体密实性能，增强了混凝土的抗渗性能。因此，桥梁清水混凝土与同配比的普通混凝土相比，抗硫酸盐侵蚀性能更好。

2.4 清水混凝土抗冻试验

(1)选定冻结温度为-15～-20℃，冻结时间在4h以上。冻结后的试件即刻放入15～20℃的水槽内进行4h的融化。试验共进行400次循环冻融过程。

(2)结果分析：结果显示各组混凝土时间平均重量随冻融次数的增加而略微升高。原因为该清水混凝土轻度较高，其具有较密实的微观结构和较低的孔隙率，使得混凝土水渗透系数相对较小。在试验次数增加时，水分缓慢渗入到试件内会稍增大试件重量。

2.5 抗碳化

中国科技期刊数据库 工业C

由于采用了清水混凝土专用外加剂，C40,C50桥梁清水混凝土含气量低，同时高掺粉煤灰的微集料效应，优化了孔结构，降低了孔隙率，混凝土致密性好，56 d碳化深度分别为2. 3 mm和1. 8 mm，均小于同配合比采用普通外加剂制备的混凝土同龄期的碳化深度，其抗碳化性能更好。

2.6 数字图像

从计算机科学角度来看,所谓数字化图像可以理解为二维函数 yxf),( 进行采样和量化后得到的图像，因此，通常用二维矩阵来表示一幅数字图像。将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机内生成一个二维矩阵的过程。数字化过程包括3个步骤：采集、加载和量化。

(5)清水混凝土的配制应依照添加活性掺和料、选用高效减水剂、优化配合比参数等设计原则。利用水泥水化产物的改善、水灰比与孔隙率的降低、水泥石与集料界面的增强和密实度的提高来实现高耐久性与高性能。

3.2 制定施工方案

制定切实可行的四个施工方案：主要包括模板设计、加工制作、安装及拆除施工方案；钢筋加工、绑扎施工方案；混凝土浇筑振捣、养护及外观保护方案；缺陷修复方案。按制定的方案严格遵照执行，树立质量责任意识，确保清水混凝土施工质量的实现。

3.3 浇筑与振捣

墩身混凝土采用混凝土输送车运输、泵送入仓，一次浇筑成型，施工中需严格控制混凝土浇筑速度和混凝土分层厚度，确保不漏振，不出现分层现象。为了防止混凝土出现离析，浇筑时混凝土的自由下落高度不应超过2 m，局部自由下落高度超过2m时可采用导管配合浇筑，对大体积混凝土采用自然流淌。浇筑混凝土过程中要加强对模板的保护，振动棒不能接触模板，在混凝土振捣过程中严格控制振捣间距和振捣时间，使气泡充分上浮消散，以确保混凝土密实饱满。

3.4 质量标准

图像的采样

对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为 N个，则图像大小为M×N个像素，从而f（x,y)构成一个M×N的实数矩阵：

3.4.1 表面观感质量外观上

要求清水混凝土表面自然质朴、平整光滑；无锈迹、色斑等明显色差；表面无砂带，无大片气泡；梁柱节点或墙面交角、交线、交面清晰；颜色要求色泽均匀无明显色差；对拉螺栓位置排列整齐，模板拼缝有规律；预留、预埋位置准确，尺寸误差在允许范围之内等。

3.4.2 外形尺寸

由于清水混凝土相对一般需要粉刷处理的混凝土有着截然不同的外观质感要求，因此，其尺寸在垂直度、平整度的允许偏差上均严于《混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2011）的要求。

3.5 清水混凝土的养护 混凝土的养护做到专人负责，不让养护水污染混凝土表面。养护时间应满足混凝土硬化和强度增长的需要，混凝土早期养护过程中为了使混凝土处于湿润状态，可采用透水土工布或薄膜覆盖养护，遂广高速某桥梁圆墩柱薄膜覆盖。干硬性混凝土、高强度混凝土、炎热天气浇筑的混凝土以及桥面等大面积裸露的混凝土应加强初始保湿养护，养护时间不少于7 天，对于重要工程或有特殊要求的混凝土应酌情延长养护时间。

4 结束语 在建筑工程建设中，选用外观耐久性能较高的清水混凝土模板材料及配合比，虽然会增大混凝土土建筑物的成本及施工难度，但由于其使用寿命较长，可大幅度延长建筑物的正常使用年限，减少建筑维护成本，经济效益相对显著。

参考文献

[1]周孝军，牟廷敏，丁庆军，范碧琨.桥梁清水混凝土的耐久性研究[J].西华大学学报(自然科学版)，2015(3)：104-107.

[2]周孝军，牟廷敏，丁庆军，聂传振.桥梁清水混凝土设计方法与匀质性控制[J].土木建筑与环境工程，2015(1)：117-122.

[3]郑术锋.清水混凝土在桥梁工程中的应用[J].价值工程，2015(10):1-165.

其中，每个元素为图像f（x,y)的离散采样值，称之为像元或图像。

3 清水混凝土耐久性控制措施 3.1 做好原料控制

(1)调整水灰比：过高的水灰比会直接影响混凝土的耐久性，因为水灰比会影响混凝土的孔隙率、混凝土钢筋的锈蚀程度和混凝土碳化速率、空气内腐蚀性物质在孔隙内的扩散程度等。控制恰当的水灰比还可保证成型后的混凝土渗透性较低，冻融破坏程度较小，避免结构发生破坏。所以建筑工程中单方混凝土胶结材料的总量应控制在550kg/m3以内。

(2)选用恰当骨料：清水混凝土配制使用的骨料，应确保具有较低的碱活性、稳定的化学性质，级配优良，质量坚硬，且满足色泽要求。

(3)不同种类的减水剂可对清水混凝土的耐久性产生不同程度的影响。相比萘系减水剂，聚羧酸类高效减水剂具有更优良的作用效果。

(4)添加矿渣、粉煤灰等矿物掺和料可深度增强清水混凝土的耐久性。实际配制过程中可依据相应使用环境条件选用恰当的矿物掺和料。

2015年57期 167