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淺析道路和地坪混凝土表面起灰成因及預(yù)防措施
一、引言
在車(chē)流量及運(yùn)輸荷載較大的場(chǎng)所對(duì)混凝土道路及地坪的耐磨性能要求較高，且要求表面平整、美觀、不起灰、不跑砂。但在實(shí)際過(guò)程中常常會(huì)遇到道路和地坪混凝土表面起灰、跑砂等工程質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響混凝土路面和地坪的美觀性、耐磨性及抗?jié)B性，引起質(zhì)量糾紛與投訴，給施工單位和混凝土企業(yè)帶來(lái)不同程度的損失。因此，本文結(jié)合我公司在道路及地坪混凝土工程中實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，從原材料、配合比、施工質(zhì)量等角度出發(fā)，對(duì)道路和地坪混凝土表面起灰成因進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防混凝土表面起灰的技術(shù)措施，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)同類(lèi)工程具有一定參考價(jià)值。
二、成因分析
道路和地坪混凝土表面起灰的根源是混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度不足、耐磨性差。導(dǎo)致混凝土表層結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度不足及耐磨性差的主要原因有兩方面：一是混凝土保水性差導(dǎo)致泌水，使混凝土表層的水灰比大于混凝土內(nèi)部，表層水泥水化程度較高，表層水化產(chǎn)物之間搭接不致密，形成較大孔隙率；其次是混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，致使混凝土表層水分散失過(guò)快，表層水泥水化程度較低，形成大量水孔[3]。從大部分工程案例統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，因泌水導(dǎo)致混凝土表面起灰的案例占多數(shù)。
1.1 原材料因素
⑴水泥
受潮結(jié)塊及強(qiáng)度不合格的水泥膠結(jié)性能差，易造成混凝土強(qiáng)度、硬度和耐磨性都顯著降低。安定性不良的水泥會(huì)造成混凝土體積變形過(guò)大，從而大大降低混凝土的整體強(qiáng)度和耐磨性，在外力作用下，混凝土表面起灰極易發(fā)生起灰現(xiàn)象。水泥的品質(zhì)、礦物組成、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度及顆粒分布也會(huì)直接影響混凝土的泌水性能，從而影響道路和地坪混凝土的耐磨性能[4]。礦渣硅酸鹽水泥的保水性較普通硅酸鹽水泥差，容易引起混凝土泌水和表面起灰。采用C3A含量較高的水泥可以提高保水性，降低混凝土泌水和表面起灰。水泥初凝時(shí)間偏長(zhǎng)，容易導(dǎo)致混凝土沉降和泌水增加，最終引起混凝土表面起灰。水泥細(xì)度偏大，小于5μm的細(xì)顆粒含量偏少，早期水化速率慢，增加泌水可能性，從而增加混凝土表面起粉的可能性。
⑵骨料
骨料含泥量較多會(huì)嚴(yán)重影響混凝土單位用水量并導(dǎo)致混凝土表面泌水增多，同時(shí)嚴(yán)重影響水泥水化，降低混凝土表層強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土表面起灰。石子粒徑越大，混凝土越易泌水和表面起灰。砂的細(xì)度模數(shù)和顆粒級(jí)配對(duì)混凝土表面起灰具有顯著影響，尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的顆粒含量。細(xì)度模數(shù)大于3.1的砂易引起混凝土泌水；細(xì)度模數(shù)小于2.3的砂易引起混凝土需水量增加、干縮變大、表面開(kāi)裂、粘結(jié)強(qiáng)度降低，混凝土表面起灰的可能性增加。
⑶礦物摻合料
粉煤灰、礦粉等礦物摻合料對(duì)混凝土泌水、耐磨性能及表面起灰的影響主要取決于其品質(zhì)[4]。優(yōu)質(zhì)粉煤灰含有較多微珠，可以改善混凝土的粘聚性、保水性；低品質(zhì)粉煤灰活性低，微集料效應(yīng)減弱，會(huì)增大混凝土的泌水量，從而易引發(fā)混凝土表面起粉的質(zhì)量問(wèn)題。礦粉可以降低水泥漿體的屈服應(yīng)力，改善混凝土和易性，但礦粉中玻璃體保水性較差，水化速率相對(duì)水泥顆粒較慢，比表面積較小時(shí)會(huì)增加混凝土泌水和表面起灰的可能性。
⑷外加劑
混凝土減水劑摻量過(guò)高時(shí)，會(huì)造成混凝土離析和釋放大量的游離水；減水劑中的緩凝成分較高時(shí)，會(huì)引起混凝土超緩凝和泌水增加。在滿(mǎn)足混凝土的力學(xué)性能和耐久性的前提下，摻加引氣劑并合理控制混凝土含氣量，可以顯著降低混凝土泌水和表面起粉。
1.2 配合比設(shè)計(jì)因素
⑴強(qiáng)度等級(jí)
混凝土耐磨性能與強(qiáng)度成正比關(guān)系。一般情況下，抗壓強(qiáng)度達(dá)到C30的普通路面及地坪混凝土才有足夠的抗磨性能[5]。因此，普通路面、地坪的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。但施工單位為降低工程造價(jià)，盲目降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)至C20~C15，嚴(yán)重降低混凝土的抗磨性能，引起混凝土表面起粉。
⑵水膠比及單位用水量
水膠比及單位用水量顯著影響混凝土的耐磨性。混凝土水膠比過(guò)大時(shí)，游離水含量增加，游離水的蒸發(fā)會(huì)在混凝土內(nèi)部及表層產(chǎn)生大量毛細(xì)孔，顯著降低密實(shí)性及表層強(qiáng)度，造成混凝土起灰。水膠比固定，單位用水量增加，混凝土坍落度增加，稠度降低，易泌水導(dǎo)致混凝土起灰。有關(guān)研究表明：用水量固定時(shí)，混凝土的耐磨性隨水泥用量的增大先降低后提高；固定水泥用量時(shí)，混凝土的耐磨性基本隨用水量的增加而下降；采用降低用水量的途徑較采用提高水泥用量的途徑來(lái)改善混凝土的耐磨性更具經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性[1]。
⑶砂漿體積分量及砂率
路面及地坪混凝土主要靠表面砂漿層來(lái)承受磨耗，因此砂漿體積分量會(huì)直接影響混凝土施工的均勻性及表面砂漿層的性質(zhì)。研究表明：耐磨性隨砂漿體積分量的增大總體呈提高趨勢(shì)，在低水灰比條件下更為明顯[1]。在保證混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求及施工性能的前提下，應(yīng)盡量降低砂率。砂率越大單位用水量越大，泌水幾率增加，導(dǎo)致混凝土表層起灰。
1.3 施工質(zhì)量因素
⑴振搗
混凝土振搗應(yīng)以混凝土均勻密實(shí)、表面平整、便于收漿抹面為目的?；炷吝^(guò)振或局部過(guò)振會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)不均勻，出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象，引起混凝土表面起粉。尤其是大摻量粉煤灰混凝土，過(guò)振造成自重較輕的粉煤灰在混凝土表面富集，出現(xiàn)起灰現(xiàn)象。
⑵收光抹面
混凝土收光抹面時(shí)間過(guò)早容易使混凝土表面泌水，影響表層強(qiáng)度，阻斷泌水通道，在壓實(shí)層下形成泌水層，造成修光層起殼?；炷潦展饽鏁r(shí)間過(guò)遲會(huì)擾動(dòng)或損傷水泥凝膠組織結(jié)構(gòu)，影響砂漿強(qiáng)度增長(zhǎng)，造成表面起灰。施工人員為便于收光抹面，在混凝土面層隨意灑水，致使混凝土面層水灰比增大，強(qiáng)度嚴(yán)重降低，從而出現(xiàn)“起灰”現(xiàn)象。
⑶養(yǎng)護(hù)
養(yǎng)護(hù)方法未根據(jù)氣候條件、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和水泥品種而及時(shí)調(diào)整，致使養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，致使混凝土表面強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生“起灰”現(xiàn)象。在高溫低濕環(huán)境下，未在混凝土終凝后及時(shí)采取保濕養(yǎng)護(hù)，混凝土表面水分大量蒸發(fā)，表層水泥漿體未充分水化而起灰?；炷帘韺铀嗌形茨Y(jié)硬化就進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，或雨季為加強(qiáng)防范措施造成表面受到雨水的沖刷，致使混凝土表面水灰比增大或水泥漿流失，事后隨意撒水泥粉處理，從而造成路面“起皮”或“起砂”現(xiàn)象。
三、預(yù)防措施
2.1 嚴(yán)格原材料質(zhì)量控制
⑴水泥。嚴(yán)禁使用受潮結(jié)塊的水泥，盡量采用質(zhì)量穩(wěn)定、凝結(jié)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，比表面積不宜過(guò)小的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥。P·O 42.5水泥應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》GB 175的規(guī)定，P·R 42.5水泥應(yīng)符合《道路硅酸鹽水泥》GB 13693的規(guī)定。
⑵礦物摻合料。粉煤灰應(yīng)選用I、II級(jí)灰，?；郀t礦渣粉應(yīng)選用S75、S95和S105級(jí)礦粉，其質(zhì)量應(yīng)分別符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596和《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046的規(guī)定。
⑶骨料。粗骨料宜優(yōu)先選用粒徑5mm～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量不大于1%。細(xì)骨料不宜選用細(xì)砂，宜選用級(jí)配良好的Ⅱ區(qū)中砂，機(jī)制砂石粉含量不應(yīng)超過(guò)10%。粗、細(xì)骨料的其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52和《人工砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 241的規(guī)定。
⑷減水劑。減水劑宜選用引氣早強(qiáng)型聚羧酸減水劑，選用時(shí)應(yīng)考慮與水泥的相容性及控制含氣量在2.5%~3.0%。減水劑技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《混凝土外加劑》GB 8076和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB 50119的規(guī)定。
2.2 嚴(yán)格配合比設(shè)計(jì)與管理
⑴根據(jù)《水泥混凝土路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ97-87），用于公路、城市道路和廠礦道路的混凝土最大水灰比不應(yīng)大于0.50，水泥用量不應(yīng)小于300kg/m3。在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格控制水泥用量、水膠比、砂率等技術(shù)指標(biāo)，使之滿(mǎn)足施工、設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。礦物摻合料合理?yè)搅繎?yīng)經(jīng)試驗(yàn)試配確定，減水劑不得超摻。
⑵在生產(chǎn)之前應(yīng)制定專(zhuān)項(xiàng)方案和技術(shù)交底下發(fā)攪拌站，并對(duì)攪拌站技術(shù)人員、相關(guān)生產(chǎn)人員和管理人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底工作，明確質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。
⑶每次開(kāi)盤(pán)前應(yīng)對(duì)攪拌站原材料準(zhǔn)備情況進(jìn)行落實(shí)，確認(rèn)原材料備料是否充分，原材料品種是否與設(shè)計(jì)要求一致以及質(zhì)量是否滿(mǎn)足要求。開(kāi)盤(pán)前對(duì)砂石含水率進(jìn)行測(cè)定，每天劃分3個(gè)時(shí)段對(duì)含水率進(jìn)行檢測(cè)，遇到下雨應(yīng)增加測(cè)定次數(shù)，并及時(shí)調(diào)整含水量，滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度等級(jí)和施工和易性的要求。
⑷生產(chǎn)時(shí)應(yīng)對(duì)開(kāi)盤(pán)混凝土計(jì)量誤差進(jìn)行鑒定，攪拌站試驗(yàn)室技術(shù)人員對(duì)第一盤(pán)混凝土進(jìn)行工作性指標(biāo)檢測(cè)。攪拌站出廠檢驗(yàn)員必須對(duì)每車(chē)混凝土進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，工作性滿(mǎn)足要求方可放行。
2.3 嚴(yán)格施工質(zhì)量控制
⑴混凝土運(yùn)抵工地后，施工方應(yīng)仔細(xì)核查混凝土類(lèi)別和等級(jí)，防止與普通混凝土相混用，同時(shí)施工方應(yīng)在監(jiān)理方的陪同下進(jìn)行取樣。
⑵施工基層不能有積水，運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中不得往混凝土攪拌車(chē)內(nèi)加水，不可過(guò)量灑水做面層，杜絕任何增大混凝土水膠比的行為，從而影響路面強(qiáng)度和耐磨性。
⑶施工過(guò)程中不漏振、不過(guò)振，及時(shí)抹面；出現(xiàn)泌水時(shí)不能簡(jiǎn)單采用撒干水泥粉的處理方法。
⑷注意壓平、收漿時(shí)間，這是施工中的重點(diǎn)，對(duì)地坪的成型質(zhì)量極為重要。用收漿滾進(jìn)行壓實(shí)收漿完成后，應(yīng)進(jìn)行均漿工藝施工，使混凝土漿層均勻，避免產(chǎn)生厚漿和薄漿表面。最后應(yīng)進(jìn)行真空吸水，降低混凝土水灰比，增加地坪混凝土強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度[6]。真空吸水完成后，宜在混凝土初凝后、終凝前使用磨光機(jī)對(duì)混凝土進(jìn)行磨光修平處理。
⑸混凝土完全終凝1-2小時(shí)后，安排專(zhuān)人進(jìn)行分區(qū)養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用水不得直接沖淋混凝土表面，用水養(yǎng)護(hù)至少14天。混凝土澆筑后28天內(nèi)不能投入使用，車(chē)輛等重物不能對(duì)混凝土進(jìn)行碾壓和拖拉。
四、結(jié)語(yǔ)
道路和地坪混凝土表面起灰“起灰”原因具有多面性和復(fù)雜性。結(jié)合多年的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)深入的原因分析和預(yù)防措施探討，只要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、嚴(yán)格配合比設(shè)計(jì)、優(yōu)化與管理，嚴(yán)格控制混凝土的生產(chǎn)及施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工組織管理，可以避免或減少道路和地坪混凝土表面起灰“起灰”現(xiàn)象，確保路面的設(shè)計(jì)和使用要求，降低經(jīng)濟(jì)損失。
