扭王字塊體一般應用在防波堤、護岸、攔沙堤、導流堤等水工工程的護面結構上, 其功能是消浪和護面, 使用功能決定了塊體外形比較復雜、肢桿較多, 因此, 預制構件表觀質量難以控制, 容易出現一些表觀質量通病, 例如: 砂斑、砂線、氣泡、掉角、爛腳等表面缺陷。

本文分析扭王字塊體表面缺陷的成因及對策。

1 扭王字塊表面缺陷成因分析以及對策

1.1 扭王字塊預制施工工藝

扭王字塊預制通常采用定型組合鋼模板, 每套模板由2個相互對稱的單元組合拼裝而成; 混凝土分層入模, 采用插入式振搗器分層振搗, 澆筑完2h后進行二次振搗和二次抹面, 正常氣溫下( 25℃) , 20 h 后開始拆模板并進行養護。

1.2 表面缺陷(xian)原因及對策

扭王字塊有6個肢桿, 而且不全在同一平面,幾何形狀比較復雜, 通常出現的表面缺陷種類相對較多, 有邊棱掉角、砂斑、砂線、氣泡、爛腳等, 這些缺陷不一定都同時出現, 表面缺陷成因各不相同, 要改善缺陷, 必須找出最根本原因,才能采取相應措施、對策。但是,表面缺陷的成因并不容易找, 既要通過理論分析, 也要在生產實踐中不斷地試驗、總結, 直到找出成因。

1.2.1 邊棱掉(diao)角

1.2.1.1 原因

1) 拆(chai)模(mo)(mo)強(qiang)度(du)低, 未達到5 MPa的(de)(de)拆(chai)模(mo)(mo)強(qiang)度(du)就(jiu)開始拆(chai)模(mo)(mo), 這樣不但易(yi)使(shi)構件破損, 而(er)且相當于懸臂(bei)梁(liang)的(de)(de)上肢和(he)中肢潛(qian)伏著(zhu)斷肢的(de)(de)可能。

2) 由于(yu)原(yuan)設計模板(ban)(ban)內(nei)(nei)角很小, 模板(ban)(ban)內(nei)(nei)側(ce)焊(han)縫不(bu)平整, 并有焊(han)渣, 模板(ban)(ban)內(nei)(nei)的(de)水泥漿層(ceng)沒有清除干(gan)凈, 使模板(ban)(ban)內(nei)(nei)側(ce)不(bu)光滑, 致使構件與模板(ban)(ban)的(de)黏著力(li)(li)和(he)摩擦力(li)(li)增大。當用(yong)千斤頂脫模, 頂孔不(bu)平或(huo)附著力(li)(li)不(bu)平衡時, 就會(hui)偏心(xin)受(shou)力(li)(li), 容(rong)易使中肢的(de)端部(bu)(bu)和(he)上肢的(de)端部(bu)(bu)邊角破壞（圖1）。

3) 脫模時千斤頂頂離模板與構件的距離太小, 而用撬棍平移模板時, 前傾的幅度過大, 使內模角頂(ding)在(zai)上肢(zhi)腋(ye)部使其破損（圖1）。

4) 吊模板時不小心碰撞(zhuang)構(gou)件, 此時構(gou)件砼強度比較(jiao)低, 碰到(dao)哪(na)里, 哪(na)里就(jiu)破損。

1.2.1.2 對策

1) 因為砼終(zhong)凝（終凝約為5h）后(hou)早期強度(du)增長(chang)最快(kuai), 每小時強度(du)增長(chang)約為(wei)0.3~0.5 MPa。應充分利用早期強(qiang)度, 在正(zheng)常氣(qi)溫下（25℃）應滿足20h后才能(neng)拆(chai)模。若(ruo)氣溫(wen)降低, 應延長拆(chai)模時間。

2) 用(yong)(yong)經(jing)濟(ji)、合(he)(he)理的砼配合(he)(he)比施工(gong)時(shi)(shi), 應盡量提(ti)高砼強度, 消除降(jiang)低砼強度的因(yin)素。拌和(he)樓后倉(cang)上料砂(sha)(sha)和(he)各種規格石子混雜(za), 不能(neng)確保配合(he)(he)比的配料準確, 而且還存(cun)在石子里(li)的石粉、小顆粒(li)過多等不利因(yin)素。砂(sha)(sha)細度模量偏小時(shi)(shi)應及時(shi)(shi)調整砂(sha)(sha)率, 坍落度不能(neng)太大。不能(neng)因(yin)以上原(yuan)因(yin)加水(shui)使水(shui)灰比增大而降(jiang)低砼強度。此外在氣溫(wen)較(jiao)低的情況下, 改(gai)用(yong)(yong)適宜(yi)的早(zao)期外加劑或延長拆模時(shi)(shi)間。

3) 對(dui)于(yu)模內(nei)角偏小的地方(fang)加焊扁鐵, 作削(xue)角處理(li)。打(da)磨模內(nei)粗糙的地方(fang), 并定(ding)期清(qing)理(li)模板內(nei)側, 使其光滑平整, 減(jian)小黏著(zhu)力(li)和摩擦力(li)。

4) 脫模(mo)(mo)時(shi)(shi)用千斤頂盡(jin)量使模(mo)(mo)板頂離(li)構(gou)(gou)(gou)件, 打撬(qiao)棍時(shi)(shi)幅度不能過大(da), 不能使模(mo)(mo)板碰到構(gou)(gou)(gou)件。吊模(mo)(mo)板時(shi)(shi)要有人(ren)扶(fu)住, 絕不能碰撞構(gou)(gou)(gou)件。

5) 應使用容易脫(tuo)模,又(you)不(bu)污染構(gou)件的脫(tuo)模劑(ji)。

1.2.2 砂斑、砂線

1.2.2.1 成因(yin)

1) 構件的腰部和下肢頂面有較大面積的砂斑砂線, 構件上部的垂直面中間和小斜面有時也有砂線（圖2）。

1) 通過室內、現場的多次實驗, 發現江(jiang)蘇京陽嘉新 PO32.5R水泥有個與其他品牌水泥不同的特點（圖3）。砼次振搗后泌水率較小, 產生類似“假凝”的現象。構件體積縮小時, 豎向較小, 橫向較大。加上止漿縫用的是高密度泡沫板,密封性能非常好, 當砼收縮后, 砼與(yu)模板之間就(jiu)有個幾乎真空(kong)的“負壓腔”, 為了達到壓力平衡,就會將砼拌和物中流動性大的水吸出來, 水又將砼表面尚未有強度的水泥顆粒沖洗掉, 這樣就形成了砂斑、砂線。

2) 振搗完畢后頂面(mian)會有(you)一(yi)些泌水(shui), 如果不排(pai)掉而積聚在上方, 就(jiu)可能沿模(mo)板與(yu)砼之間的(de)縫隙流下去(qu), 形(xing)成(cheng)砂線。

3) 負壓是吸水的條件, 而砼拌合物中的游離水太多, 就有了吸水的機會。因此盡量減少砼中水的含量, 也就會減少被吸水的可能。此外, 砼拌合物中的氣泡、空隙也易集聚泌水, 待有“負壓”條件時, 就有可能被吸出來。空隙越大, 集聚的水越多, 能夠形成的砂斑砂線也就越嚴重。

1.2.2.2 對策

1) 經過改變材料(包括換不同品牌的水泥)、配合比來做各種實驗都還有不同程度的砂斑砂線產生, 不(bu)能徹底消除。經分析(xi)“負壓吸水”是形成砂斑砂線的主要原因, 怎樣消除負壓, 達到壓力平衡是個關鍵。先是在模板上開孔, 但不斷有泌水流出來, 被沖掉的水泥漿把孔堵塞, 還是不能達到模板內外壓力平衡。在一次偶然的機會,有一構件的腰部螺絲因滑絲上不緊, 有極細小的縫隙, 在砼(tong)與模板離開而形成“空腔”時, 不斷有空氣補進去平衡壓力, 結果沒有出現一點砂斑砂線。后來通過局部實驗得出結論: 凡松過螺絲的構件都不再有砂斑砂線。但這里要注意的是掌握好松螺絲的時間和松螺絲的度, 也就是只能讓空氣通過, 而不能讓水泥漿流出來, 不然又會形成新的砂斑砂線[1]。

2) 澆注完畢(bi)后, 砼(tong)頂面的泌水要及(ji)時排除,或(huo)引(yin)流在(zai)一(yi)起排走。邊緣不能有積水, 否則(ze)就可能在(zai)上部出(chu)現砂線。

3) 砼配合(he)比(bi)盡量使用減水劑。坍落度應控制在便于施工的前提下(xia)盡可能小一點, 振搗也要充分(fen)密實, 不要給負(fu)壓提供吸水的機會(hui)。

1.2.3 氣泡

1.2.3.1 原因

下肢頂面和中肢頂面的斜面, 越(yue)平(ping)緩(huan)的地方氣泡越(yue)多越(yue)大(da) (圖4)。上部及其他地方也偶有出現。出現氣泡的原因, 總的來說是振搗不夠充分。此外, 分層太厚、砼黏稠, 氣泡也不容易排出來。主要還是存在于平緩的斜面, 雖然不能徹底排除,但要設法盡量減少氣泡的數量和不要出現大氣泡。

1.2.3.2 對策

1) 砼拌(ban)和物(wu)(wu)的(de)(de)(de)坍落度(du)(du)不(bu)能(neng)太小,太小時砼黏稠,不(bu)利于氣泡的(de)(de)(de)逸出。目(mu)前石(shi)子里(尤其是16~31.5mm 石(shi))石(shi)粉含(han)(han)量太大,也(ye)會增加砼拌(ban)和物(wu)(wu)的(de)(de)(de)黏稠性。砂偏(pian)細,細小顆粒多(duo),因(yin)此應控(kong)制(zhi)石(shi)粉含(han)(han)量,砂細度(du)(du)模量較小時要調整(zheng)。砂率砼拌(ban)和物(wu)(wu)的(de)(de)(de)坍落度(du)(du)控(kong)制(zhi)在(zai)3~5 cm為宜。

2) 根據構件高度(5t:h=1.875m, 7t:h=2.097 m, 9t:h=2.281 m) 和形狀, 分5~6層澆(jiao)注(zhu) (圖5) , 保證每層厚度不超過50cm。尤其澆注下肢和中肢斜面部分時,分層太厚, 積聚在斜面的氣泡很不容易振出來。

3)充(chong)分振搗, 換用(yong)75振搗棒,并進行二次振搗。

4)盡量不用(yong)油(you)(you)(you)性脫模劑。如用(yong)油(you)(you)(you)性脫模劑也要經過稀釋,不然油(you)(you)(you)涂(tu)得(de)太厚,振搗(dao)時就會形成(cheng)一(yi)個個小油(you)(you)(you)泡(pao)殘存在砼表面。

1.2.4 爛腳

1.2.4.1成(cheng)因

為消除氣泡和防止出現爛腳, 除了將振搗棒頭加大以增加振搗力外,又延長了振搗時間。加上底層的砼拌和物過厚, 已達下肢的斜頂面, 這樣不斷將模板往上頂, 使(shi)模板“上浮”。鋼模板離開底模, 出現縫隙漏漿, 操作人員以為是振搗不夠,又加強振搗, 結果砼離析, 砂漿從縫隙流出,剩下石子露出來,形成爛腳（圖6） 。

1.2.4.2 對策

1) 爛腳的主要原因是模板上浮。形成原因是拌和物在振搗時有一定的力度, 等于是給(gei)模(mo)板與底模(mo)之間加“楔”。當它的力大于模板自重和砼與模板的摩擦力時（砼拌和物在振搗時的流動狀態下摩擦力很小）, 模(mo)板就會(hui)“上浮”。若第1層砼(tong)的分層厚度不高出斜面的起點（圖5）, 將第1層砼充(chong)分(fen)振搗, 避免(mian)產生(sheng)蜂窩、麻面(mian)、氣(qi)泡。砼具有一定的(de)“觸(chu)變性(xing)”, 應不再觸(chu)動(dong)或少觸(chu)動(dong)已振搗密實的砼, 砼與(yu)模板會形(xing)成一個整體（砼與模板(ban)之間有一定的摩擦力）。當再澆注(zhu)上一層(ceng)時, 就不(bu)容易(yi)使(shi)模板(ban)上浮(fu), 即使(shi)有少(shao)量上浮(fu), 底層(ceng)的砼不(bu)被觸動(dong), 它不(bu)具有流(liu)動(dong)性, 水泥漿也不(bu)會流(liu)失, 就不(bu)會露出爛(lan)腳了。

2) 底(di)(di)模(mo)(mo)必須平(ping)(ping)整, 模(mo)(mo)板與底(di)(di)模(mo)(mo)之間(jian)的(de)止漿(jiang)帶(dai)要(yao)嚴密(mi)。模(mo)(mo)板拼裝要(yao)在準(zhun)備澆(jiao)注的(de)底(di)(di)模(mo)(mo)上(shang)進行(xing)。在不平(ping)(ping)整的(de)地方拼裝好后再吊(diao)到底(di)(di)模(mo)(mo)上(shang), 就可能形成錯牙和底(di)(di)部不平(ping)(ping)而導致漏(lou)漿(jiang), 形成爛腳(jiao)。

2 預制扭王字塊體表觀質量控制要點

通過分析扭王字塊表面缺陷的成因和對策,可以看出其中一些缺陷出現的原因基本相同, 例如: 砂斑、砂線、氣泡, 這幾項缺陷一直以來屬于表觀質量通病, 通過前面分析, 改善砂斑、砂線缺陷的根本措施在于克服混凝土泌水特性, 泌水導致表面砂斑、砂線的機理如前面所述; 而消除氣泡的基本措施在于振搗和二次振搗。

2.1 減少混凝土(tu)泌水性(xing)措施(shi)

2.1.1 采(cai)用(yong)低泌水率水泥

水(shui)(shui)(shui)泥(ni)的(de)(de)泌水(shui)(shui)(shui)性無法(fa)從檢(jian)驗(yan)報(bao)告看(kan)(kan)出來(lai), 一般(ban)是(shi)通過(guo)對比試驗(yan)確定, 不(bu)(bu)同品(pin)牌(pai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)有(you)不(bu)(bu)同特(te)(te)性, 應(ying)選(xuan)擇適合(he)其(qi)(qi)工程特(te)(te)點的(de)(de)品(pin)種(zhong), 擇優(you)選(xuan)用。在(zai)材料(liao)問題上,某些水(shui)(shui)(shui)泥(ni)雖有(you)橫(heng)向收(shou)縮大(da)和“假凝”現象, 但(dan)是(shi)不(bu)(bu)能(neng)把它看(kan)(kan)成是(shi)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)的(de)(de)缺點, 而應(ying)該看(kan)(kan)成是(shi)它的(de)(de)特(te)(te)性。因為(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)在(zai)次振搗后泌水(shui)(shui)(shui)較少, 具(ju)有(you)較好的(de)(de)“觸變(bian)性”。只(zhi)要適應(ying)了這種(zhong)水(shui)(shui)(shui)泥(ni),還是(shi)可以揚(yang)長避短的(de)(de)。如果換過(guo)另一種(zhong), 又會有(you)個(ge)適應(ying)期。砂(sha)是(shi)天然材料(liao), 不(bu)(bu)能(neng)人(ren)為(wei)(wei)改(gai)變(bian)其(qi)(qi)組(zu)成, 但(dan)可以選(xuan)擇比較接近使(shi)用要求的(de)(de)砂(sha)。碎(sui)石(shi)(shi)是(shi)人(ren)工生產的(de)(de), 對它的(de)(de)規格、質量是(shi)可以人(ren)為(wei)(wei)控(kong)制的(de)(de), 生產出符(fu)合(he)要求的(de)(de)石(shi)(shi)料(liao)。

2.1.2 優化混(hun)凝土配(pei)合(he)比(bi)

優化混凝土配合比可從多方面入手, 如摻合外加劑（減水劑、引氣劑等）, 盡量減少用水量,采用級配良好的骨料, 提高混凝土的保水性和黏聚性。

2.1.3 分層減水

分層減水要看是否具備條(tiao)件, 如同時(shi)澆筑較多數(shu)量(liang)的構件, 一(yi)般難以(yi)做到, 對(dui)于澆筑后的大體積混凝土(tu), 就容易做到了。

2.1.4 避免混(hun)凝土離析(xi)泌水

混凝(ning)土離析(xi)泌水主要由(you)運灰、入模和過振等環節(jie)造成, 澆筑混凝(ning)土過程(cheng)中應(ying)采取(qu)措(cuo)施(shi), 避免在這些環節(jie)出(chu)現離析(xi)泌水。

2.2 采用摻和粉煤灰技術

摻和粉煤灰有等量替代水泥和超(chao)(chao)量替代水泥2種(zhong)方法, 其中的超(chao)(chao)量替代方法可減少(shao)砂(sha)率, 對減少(shao)砂(sha)斑砂(sha)線一定作用(yong)。

2.3 振搗和二(er)次(ci)振搗

混凝土施工規范對振搗工藝有具體的規定, 但《水運(yun)工程混凝土施工規范》 還要求“宜進行二次振搗”, 根據實際施工經驗, 對于大體積混凝土, 二次振搗可有效提高表觀質量。

2.4 及時排掉表面泌水(shui)

要完(wan)全(quan)克服泌水是不(bu)可能(neng)的, 混(hun)凝土一次(ci)(ci)振(zhen)搗和二次(ci)(ci)振(zhen)搗后應采取措施(shi)排掉泌水, 如(ru)加蓋(gai)吸水性良好的土工布(bu)。

3 結語

對于扭王字塊體構件, 由于形狀復雜, 預制批數量繁多, 出現一些表面缺陷, 屬于正常現象, 超過規范要求的缺陷應采用質量分析方法進行統計, 一般采用“分層法”和“直方圖”方法, 找出主要問題、次要問題, 然后分析其產生機理, 找出原因, 并找出其是否具有規律性, 比如前面分析的扭王字塊表面缺陷表現為砂斑、砂線, 出現的部位均集中在底部和中間肢桿頂斜面、內側面, 也就是泌水容易滲流經過和積聚的部位, 找出此規律后, 采取的措施效果才明顯, 可以提高混凝土的黏聚性和保水、減少混凝土泌水, 是提高混凝土構件表觀質量的基本途徑。對于一些偶然出現的缺陷問題, 一般來說是人為或突發事件造成的, 加強管理也就能解決問題。

扭王字塊體的表面缺陷種類較多, 有些缺陷具有關聯性, 往往克服這個問題, 另一問題伴隨而來, 比如,為減少混凝土的泌水率, 提高了混凝土的保水性和黏聚性, 使灰變稠, 這樣一來,振搗工作量加大, 空氣難以排出, 表面氣泡增多。

如果過(guo)度振(zhen)搗, 又可能(neng)會出(chu)現(xian)過(guo)振(zhen)離(li)析(xi), 出(chu)現(xian)砂斑(ban), 所以(yi), 要解決這些問(wen)題都需要掌握一個度。有些表面缺陷不能(neng)因小(xiao)而放(fang)過(guo), 尤其是構件肢桿的根部受(shou)拉區, 容(rong)易出(chu)現(xian)收縮龜裂(lie)縫(feng), 應控(kong)制拆模(mo)不能(neng)過(guo)早, 避免根部出(chu)現(xian)微(wei)裂(lie)縫(feng), 造成斷肢隱患。

預制扭王字塊工藝有待于技術創新, 主要是改進模板材料, 現在預制扭王字塊體通常采用組合鋼模板, 鋼模板有許多優點, 但也有缺點, 其缺點就是無法吸水和排氣, 這一點就比木模板差;現在國外已經應用了一種新型的透水模板,  它能有效地克服砂斑砂線缺陷, 但是這種模板需從國外進口, 費用較高,極少采用。在現有條件下, 最經濟的對策還是從優化混凝土配合比、改進振搗工藝、采取有效排除泌水措施和加強管理措施等方面入手。