箱梁混凝土表面色差成因分析與防治

檀軍鋒

(中鐵二十二局集團 第四工程有限公司，河北 高碑店 074000)

混凝土是人類文明建設中不可或缺、廣泛應用的建筑材料，隨著經濟的發展以及觀念的更新，人們不僅重視其內在質量，對其外觀質量要求也愈來愈高。混凝土施工中，常會出現蜂窩、麻面、孔洞、露筋、氣泡、色差等表面缺陷［1］，嚴重影響混凝土的外觀質量。關于蜂窩、麻面、孔洞、露筋、氣泡等混凝土外觀缺陷成因分析及防治措施的相關文章已很多，在此就不再贅述。筆者以本單位近期箱梁混凝土施工中出現的表面色差缺陷現象為實例，對混凝土表面色差的成因及防治措施談幾點體會，希望能對今后類似工程有所裨益。

1 表面色差的主要特征

近期我單位兩個箱梁預制場(即1#梁場和2#梁場)在箱梁預制施工過程中，混凝土表面都產生了較為嚴重的色差缺陷，但表現特征卻明顯不同。

1#梁場混凝土表面色差主要特征:箱梁不同部位顏色差異明顯，顏色深淺“分層”分布顯著，頂板下表面及腹板外側表面有較多白色斑點不規則分布。

2#梁場混凝土表面色差主要特征:箱梁表面出現多處大面積不規則塊狀“藍色斑斕”，見圖1。

2 表面色差成因分析及防治措施

2.1 1#梁場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顏色形成機理:混凝土各組分經充分攪拌，硅酸鹽水泥與水發生水化反應，生成氫氧化鈣飽和溶液，確切地說是堿和氫氧化鈣過飽和溶液，氫氧化鈣從過飽和溶液中結晶析出。隨著水泥水化反應的進行混凝土內的自由水逐漸減少，在混凝土內形成許多毛細孔，毛細孔內的氫氧化鈣晶體經過光的折射，在混凝土表面顯現白色或灰白顏色，析出的晶體越多，則顏色越白越淺。從水泥水化反應的化學方程式可知，氫氧化鈣晶體生成量取決于水泥和用水量，水泥和用水量越多，則生成氫氧化鈣晶體越多。

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

通過對1#梁場預制箱梁混凝土施工過程的跟蹤調查，發現該混凝土在澆筑成型約0.5 h后即出現大量的泌水，結合在試驗室內進行的混凝土各組分的材料試驗、混凝土施工配合比的驗證試驗，以及外加劑和水泥的相容性試驗結果，研究分析了混凝土表面色差主要成因如下:

1)水泥和外加劑相容性差，混凝土分層澆筑振搗結束約0.5 h后即產生嚴重“滯后泌水”。泌水上涌的同時帶走了大量的水泥漿，致使混凝土的上部水泥漿量明顯多于下部。依據混凝土表面顏色形成機理可知，水泥漿量越多則生成氫氧化鈣晶體越多，造成上部混凝土顏色比下部淺，使混凝土表面顏色產生顯著深淺“分層”。

2)頂板下表面及腹板外側表面白色斑點的形成是由于混凝土振搗施工過程中振搗棒(工頻50 Hz)觸及鋼模板，迫使觸點部位小范圍鋼模板產生低頻振動。鋼模板的低頻振動致使粒徑較大、自振頻率較低的骨料產生較大的振幅遠離鋼模板［2］，觸點附近混凝土組成材料發生分離，骨料減少水泥漿量增多，導致觸點部位混凝土表面產生白色斑點，同樣符合混凝土表面顏色形成機理。

針對上述成因分析結果，在后續施工中采取了下述有效防治措施:

1)更換外加劑，采用與水泥相容性良好的外加劑，杜絕混凝土發生泌水。

圖1 2#梁場箱梁混凝土表面的典型“藍色斑斕”

2)加強攪拌站過程監管，確保計量精確、下料準確;嚴控混凝土攪拌時間，確保混凝土拌合均勻。

3)對混凝土振搗工進行培訓，提高操作能力，加強責任心，振搗施工時避免振搗棒觸及鋼模板。

2.2 2#梁場混凝土表面色差成因分析及防治措施

通過對梁場所有已拆模預制箱梁的跟蹤觀察，發現2#梁場混凝土表面“藍色斑斕”特點有:①剛拆模時顏色較深，隨時間的推移逐漸變淺;②拆模時間越早，顏色變淺速度越快;③通氣孔周邊、頂板混凝土上表面、底板混凝土頂面等與外界空氣接觸部位的混凝土表面沒有“藍色斑斕”分布。

上述特點非常符合礦粉的特性，因此判定混凝土表面的“藍色斑斕”是由于所用磨細礦粉硫化物含量較高造成的。礦粉水化硬化過程中有微量FeS和MnS生成，該含水化合物呈藍色，致使混凝土表面呈現藍色。隨著混凝土暴露在空氣中一段時間后，上述微量化合物會進一步氧化變成 FeSO4和 MnSO4，“藍色斑斕”顏色也逐漸變淺。

針對上述成因分析結果，在后續施工中采取了下述有效防治措施:

1)加強所用礦粉的化學分析檢驗，盡量采用硫化物含量低的合格礦粉。

2)縮短混凝土的帶模養護時間，達到拆模強度后爭取早拆模。

3)改變原先采用的噴涂養護劑封閉混凝土表面養護方式，采用傳統的覆蓋灑水自然養護方式，使混凝土表面與空氣充分接觸以加速硫化物的氧化反應。

4)加強攪拌站的過程監管，確保計量精確、下料準確;嚴控混凝土攪拌時間，確保混凝土拌合均勻。

3 結語

隨著混凝土應用技術的不斷創新，混凝土組成材料日益復雜。混凝土表面色差的的影響因素更加錯綜復雜，處理起來比較棘手，但只要能夠結合現場的實際情況，認真分析查找成因，對癥下藥采取有效的防治措施，處理混凝土表面色差的難題同樣可以迎刃而解。

［1］馮乃謙.實用混凝土大全［M］.北京:科學出版社，2001.

［2］于恒，王宗義，劉幼軍.混凝土中頻振搗及其設備的研制［J］.工程建設與設計，2007(1):70-72.

［3］劉中強，劉貴清.高性能混凝土的試驗研究［J］.鐵道建筑，2003(7):58-60.

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

［5］王品華，李鵬.混凝土現場施工質量控制［J］.鐵道建筑，2006(9):94-95.