預制扭王字塊體表面缺陷的成因及防治措施解析

王世賢

(浙江水專工程建設監理有限公司，杭州 310051)

1 施工背景

扭王字塊是一種異形混凝土材料，通過模板一次澆筑成型，用于一些水利工程或航運港口的防波堤施工，將扭王字塊擺放在防浪堤的外側，能夠起到很好抵抗海浪對防波堤作用力的作用。扭王字塊的制作材料主要為混凝土或水泥，原料成本較低，但對模板的要求非常高，選擇的扭王字塊模板材料要優良，要具備較好的抗壓性和熱穩定性，以保證澆筑的扭王字塊質量。在實際澆筑施工中，因為扭王字塊形狀不規則、對模板的要求高導致有些澆筑的扭王字塊表面缺陷嚴重，影響后期施工質量，因此在防波堤施工中，保證扭王字塊的澆筑質量是非常有必要的。

2 工程概況

某沿海地區需要新建一座防波堤水工建筑，防波堤結構為斜坡堤，分為上部結構、護面、堤身三部分組成，護面的施工采用扭王字塊進行。設計防波堤全長5363m,計劃使用扭王字塊3.8萬件左右，總用混凝土方量42.4km3，根據工程設計防波堤兩側坡面護面塊體共分六部分進行施工，使用扭王字塊重量分別為4t、4t、11t、20t、26t、28t。此防波堤工程設計為永久性防波堤，位置相對偏僻，另外該施工區的自然條件較差，波浪及海流較大，所以必須保證扭王字塊的質量，保證防波堤工程的服務年限。該工程扭王字塊使用量比較大，需要在預制場提前預制，以保證施工用量。預制時利用吊機和吊罐進行混凝土入倉，再利用插入式振搗器進行分層振搗施工。扭王字塊一次澆筑完成后，需要噴涂抗腐蝕氧化劑進行養護，轉運至堆場后也要進行養護操作。

3 扭王字塊主要表面缺陷情況調查

用20d時間調查扭王字塊共計1000余件的質量情況，發現其表面缺陷主要表現為表面氣泡、崩角、漏漿爛根、表面漏石、砂斑砂線、蜂窩等，具體統計情況見表1。扭王字塊蜂窩缺陷是指混凝土表面水泥砂漿缺失，形成局部蜂窩狀或表面成片的粗骨料外漏，影響扭王字塊質量。表1顯示的扭王字塊表面缺陷情況，部分不合格扭王字塊含多個不合格缺陷。

表1 扭王字塊表面缺陷情況統計

3.1 表面氣泡、蜂窩

扭王字塊形成表面氣泡、蜂窩的主要原因是：配合比出現偏差，導致混凝土過于黏稠振搗施工比較困難混凝土內氣泡不容易排出，造成表面出現氣泡或蜂窩，具體施工時砂率偏大、注水太少、膠結料偏多、增稠劑使用不合理均會導致扭王字塊出現表面氣泡或蜂窩缺陷；扭王字塊混凝土澆筑時澆筑的分層太厚，氣泡無法穿過較厚的混凝土排出，即使振搗時間足夠也無法排出混凝土內多余氣泡；引氣劑的質量不合格也是導致扭王字塊出現氣泡、蜂窩缺陷的主要原因，引氣劑的不能發揮較好作用，在混凝土中形成較大氣泡，振搗時間不充足，大氣泡排出困難；脫模劑質量不合格，在氣溫比較低時，在進行扭王字塊灌注施工時，混凝土內氣泡在振搗作用下與模具上黏稠的脫模劑接觸，導致無法上升排出，形成氣泡、蜂窩；模板在灌注前未及時清理干凈，里面沾附一些水泥碎屑，脫模劑在模具上涂抹不均勻或局部漏刷；混凝土振搗施工時振搗時間過短或不及時，氣泡沾附在模板上不易排出，導致扭王字塊斜面、豎直面空洞，為了避免出現表面氣泡、蜂窩缺陷，增加振搗次數導致混凝土離析，砂漿從縫隙內流出、沙子裸露，形成蜂窩缺陷；扭王字塊是不規格形體，混凝土氣體容易沾附在角落模板上，不易排出，在下肢、中肢位置氣泡較多(圖1)；混凝土配比時和易性較差，造成離析現象，為了避免混凝土分層，沒有充分振搗混凝土，造成混凝土內氣泡較多；模板質量不合格，出現縫隙，造成漏檢；采用的助磨劑不合格，具有引氣性，混凝土內產生大量氣泡。

圖1 扭王字塊氣泡較多部位位置

3.2 邊棱掉角

扭王字塊形成邊棱掉角的主要原因是：拆模時間控制不合理，如果拆模時間過早會產生掉皮掉角，甚至斷肢，如果拆模時間過晚，模板不容易拆除，最終造成扭王字塊表面損傷；混凝土強度不夠，拆模時掉角；模板設計不合理內角較小、模板內焊縫凸凹不平、模板內有焊渣或水泥碎屑，導致模板內粗糙，澆筑時混凝土與模板內黏附力較大，脫模困難；脫模時千斤頂位置不合理，撬棍前傾幅度太大，內模角頂在上肢腋部破損；施工時氣溫較低，混凝土局部低溫凍裂；吊模板、轉運時觸碰扭王字塊，導致掉角。容易掉角部位見圖2。

圖2 扭王字塊容易掉角部位

3.3 漏漿爛角

在進行下肢混凝土澆筑時，混凝土振搗給下肢頂模和底膜加楔，但如果振搗力度把握不準確，向上作用力高于模板自重和摩擦力時，模板會出現裂縫，導致模板漏漿，混凝土離析，模板內砂漿量減少，石子黏結松散，出現爛角；模板拼接有縫隙或支設不牢固，振搗時模板移位，造成漏漿爛腳。

3.4 表面裂縫

扭王字塊在混凝土硬化過程中需要進行養護，如果養護方式不當，表面的水分流失快，表面體積收縮大，內部水分流失慢，收縮小，張拉力不平衡出現表面開裂，根據表面養護水平開裂的程度也不同；混凝土水化操作時內部水化熱揮發不及時，內外溫差大，熱量分布不均，混凝土形變超過極限造成表面裂縫；混凝土加水拌和施工時內部堿性物質和氧化硅發生化學反應，生成膠狀堿性物質(硅膠)，其會吸水膨脹，導致混凝土內體積增大，導致裂縫；水泥量使用不合理，水泥用量過高時混凝土內產生的水化熱會增加混凝土溫度，導致性能不穩定；混凝土原料質量不過關，采用含泥沙量大的粉砂作為施工原料，澆筑的扭王字塊抗拉強度低、收縮大，容易出現表面裂縫；混凝土過度振搗施工時，混凝土離析，表面形成一層砂漿層，導致澆灌的扭王字塊收縮量較大；混凝土振搗次數不夠、擠壓不徹底、養護不及時，會導致塑型裂縫。

3.5 砂斑砂線

混凝土振搗施工后上層會有水分流出，這時需要排出上方沁水，如果沁水排出不及時，沁水會隨著模板縫隙留到下方形成砂線；混凝土內氣泡較多，排出不及時，形成沁水，在壓力作用下水分集聚到模板附近，形成砂斑砂線；混凝土內由于外力作用形成負壓環境，吸取混凝土內的游離水，形成砂斑砂線。

3.6 松頂

影響出現扭王字塊松頂的主要原因是：混凝土原料配置時砂率配比不合適，水灰比例太大，在振搗施工時混凝土離析石子沉入底層，造成上部松頂；混凝土上部水分沒有排除干凈，形成砂漿層，導致松頂；混凝土配比砂漿量比例過高，形成浮漿。

4 表面缺陷主要影響因素分析

通過分析討論對比，確定影響扭王字塊表面缺陷的原因主要有：①混凝土原料質量問題。②混凝土配比不合理。③施工前沒有進行技術培訓。④施工環境晝夜溫差大，溫度控制不合理。⑤混凝土澆筑施工時，混凝土坍落度施工控制不合理。⑥拆模時間不合理，過早或過晚拆模。⑦模板質量不合格，拼裝時有縫隙，造成漏漿。⑧拆模技術人員操作不規范。⑨振搗施工時間較短、振搗不夠或振搗過量。⑩養護液質量不合格。模板未清理或清理不干凈，有碎屑殘渣。

5 預制扭王字塊體表面缺陷施工控制

5.1 施工控制

原料在進場使用之前必須按一定比例抽樣試驗檢測，檢測的原料質量合格符合設計和規范要求后才能投入使用；對混凝土的配比進行試驗室試塊試驗，檢測試塊的強度及表面質量，最后得出混凝土的配比為：水泥：石：砂：粉煤灰：減水劑：水=293:1149:765:52:2.76:162，采用此配比制作的扭王字塊符合工程質量要求；扭王字塊在澆筑施工前要進行技術交底，在施工前要對相關技術人員進行專業施工流程培訓，以保證扭王字塊的施工質量；嚴格控制施工溫差，例如夏季氣溫較高，扭王字塊施工時能夠在規定時間內達到施工要求強度，澆筑的扭王字塊合格率較高，但在冬季溫度較低時，扭王字塊質量問題有所增加。所以在施工時盡量控制扭王字塊的施工溫度，如果工期要求在溫度較低時，要根據實際情況盡量延長拆模時間，減少扭王字塊表面缺陷問題；通過統計分析，扭王字塊的氣泡一般多集中在中肢頂面的斜面位置及下肢頂面位置，這些位置的氣泡密集且大，在振搗施工時，由于扭王字塊的不規則形狀，氣泡也不易排出，所以在進行振搗施工時，要保證振搗質量，充分將混凝土內氣泡擠出；施工現場勘查發現，模板數量有限且需要重復使用，另外工期較緊，所以常出現拆模時間過早現象。在具體施工時要增加模板數量，嚴格控制拆模時間，不能過早或過晚拆模；施工現場重復使用的扭王字塊模板使用一段時間后會發生一定程度變形，施工現場地面不平整也會導致模板底部和地面接觸不徹底，導致澆筑的扭王字塊出現質量問題，所以要保證扭王字塊模板的質量，要具備較好的抗壓性和熱穩定性，每次施工前檢查模板質量，保證質量合格才能投入使用。另外施工場地在施工前要進行整平，避免影響扭王字塊的澆筑質量；現場施工技術人員培訓合格后才能正式上崗，施工時嚴格按照施工流程進行；振搗時間應根據施工現場情況進行實驗，把控好合適的振搗時間后嚴格執行；養護液要保證質量，施工前對養護液進行檢測，全部合格后才能投入使用；模板內保證干凈，施工前檢查，避免出現水泥殘渣。

5.2 具體施工控制

5.2.1 表面氣泡、蜂窩控制措施

要保證混凝土合適的坍落度，有利于混凝土內氣泡排出；混凝土分層澆筑厚度要小于50cm，尤其注意下肢和中肢斜面位置；引氣劑使用前與水按一定比例混勻后再放入混凝土攪拌倉中；避免使用油性脫模劑，必須使用時控制油刷厚度；振搗采用插入式振搗棒，振搗方式應快插慢拔、上下抽動，振搗棒和模板的距離應小于10cm左右，并不能觸碰模板；斜面的振搗方式采用吊棒送棒振搗；控制模板質量，拼裝要加上止漿條。

5.2.2 邊棱掉角控制措施

根據施工氣溫情況嚴格控制拆模時間；保證混凝土強度；模板內邊角和粗糙要進行打磨，保證無凸起；拆模要利用千斤頂進行，禁止使用大錘拆模；冬季澆筑施工完畢后，做好保溫覆蓋工作；拆模后扭王字塊強度達到60%以上才能轉運至堆場。

5.2.3 漏漿爛角控制措施

嚴格控制混凝土分層，底層混凝土分層厚度應小于下肢斜頂面的起點線；要保證底膜平整，止漿帶要嚴密防止漏漿；澆筑施工過程中，要實時監測支架、模板、堵縫等情況，避免出現模板滑動、漏漿等情況發生。

5.2.4 表面裂縫控制措施

抹面施工后及時覆蓋塑料膜，進行保溫避免水分散失過快出現裂縫；冬季溫度較低施工嚴格控制拆模時間，控制室內外溫差；優化混凝土配比，避免過量使用粉砂原料；拆模后也要采取保溫措施，及時進行養護，根據季節溫度不同，養護方式也不一樣，夏季應增加養護時間，冬季要搭設溫棚，降低養護溫差；選擇中低熱水泥(礦渣硅酸鹽)，降低水化熱量；嚴格控制二次振搗及抹面時間，注意扭王字塊表面的二次抹壓。

5.2.5 砂斑砂線控制措施

及時清理混凝土面層沁水；控制負壓，保證混凝土施工壓力平衡，澆筑完成后稍松模板腰部位置螺絲，使空氣進入平衡壓力；少量使用減水劑。

5.2.6 松頂控制措施

混凝土的振搗時間應在20s以內，要保證振搗質量；混凝土選擇30-50mm之間坍落度材料，不易產生大量浮漿；及時排除混凝土頂部沁水，要進行2次振搗及2次抹面施工，避免松頂；混凝土材料配比要保證砂率及水灰配比合理，減少混凝土沁水增加保水性及和易性；澆筑完成后進行頂部混凝土的壓實、抹光施工，避免松頂。

6 結 語

該工程通過優化混凝土原料配合比，保證施工原料質量，嚴格控制分層施工、振搗施工程序，進行2次振搗及抹面施工控制，及時排除沁水，注意保溫和養護質量，保證了工程所需扭王字塊施工質量，滿足工程施工要求。