桥梁墩身出现流砂问题分析

客运专线铁路桥墩流砂主要原因与防治措施

摘要:流砂是混凝土外观质量主要通病之一,最易出现在墩身等结构物表面,影响因素多,比较难以根治。

引言

墩身由于横截面积较小且高度普遍偏高等结构特殊性,浇筑的混凝土轻微泌水都很容易造成表面流砂,外观质量相对难以控制。流砂作为混凝土外观质量常见通病,确实影响墩身美观也损害其内在质量,对混凝土的耐久性影响更不容忽视。目前,随着铁路客运专线建设的到来,主要结构物的设计使用年限达100年之久,如此之长的使用年限使混凝土耐久性问题已成为混凝土配合比设计的主要研究课题之一。由于混凝土耐久性对混凝土结构物内外质量提出了更高的要求,诸如混凝土结构物表面的流砂、裂缝等主要质量通病,更是必须根治的对象。

1 流砂墩身外观概述

从桥墩表面流砂情况来看,墩身流砂严重时会造成表面大面积砂子外露或局部呈较宽长条状发育,手感粗糙,细砂一摸易掉;较轻时局部表面有虫蚀状条痕出没,呈小型块状或条带状发展,时多时少,整个墩身均有分布。另外,不流砂的墩身部分或部分不流砂的墩身,混凝土也常外露出一种水泥浆不足的状况,表面不具有固有光泽,少数流砂墩身还常伴有混凝土表面颜色不均(混凝土表面色斑)问题,与光滑如境的正常混凝土相比,是一种典型的病态混凝土。

2 流砂主要原因

根据水分在混凝土中的存在状态,水分可以分为结合水、湿润水和自由水。在三种水中,只有自由水与固体材料的联系很少,这部分水也可称为可泌水分。从混凝土泌水机理来看,可泌水分泌出常见有三种形式:一种是粗细骨料的粒径过于悬殊,造成了石子沉底、浆体上浮;另一类是水泥浆与粗细骨料之间的离析,浆体沉底,水泥浆从拌合物中大量淌出,砂石裸落、松散,拌合物无黏聚性;第三种则是混凝土内部各组分密度不同导致的沉降与上浮,使得密度小的可泌水分最终逸出形成泌水。

桥墩施工的C35混凝土和易性良好,初时保水性、黏聚性等条件符合要求,但在混凝土搅拌完后,静置半小时左右,就会出现慢性泌水,水量越来越大,从泌水快慢来看它

是一种相当典型的滞后泌水。工地用此种混凝土施工墩身,开始施工没有明显泌水,慢慢边施工边泌水,水会不断从混凝土下部涌出,必须边舀边浇筑,否则,混凝土浇筑面会出现很深的清澈积水,影响混凝土的正常浇筑,严重时施工单位有时连人工舀水都来不及,只得采用抽水机抽水或在模板上钻眼放水,如此情况使施工单位很是困扰。通过实地调查认为客运专线桥墩流砂的焦点其实就是墩身混凝土泌水所致。

3 施工时判断混凝土流砂是否是水泥引起的关键是: (1)从黏性判别

如水泥拌制的普通混凝土松散、石子易裸露,同条件下用水量多,坍落度小,泵送混凝土和易性差易离析,如其它材料或配合比没有明显的质量问题,这就要考虑水泥的影响。但有时混凝土都掺有粉煤灰,和易性相对有所改进,经验不足者对混凝土质量判断会有一定的难度,这需要试验技术人员在发现问题时不断总结经验。

(2)从质量稳定性判别

一段时间内每批水泥性能差异大。检验时水泥物理性能和力学性能剧烈波动,有时合格,有时不合格,生产质量很不稳定。这就是工地上为什么采用同一厂家生产的相同品种水泥,使用同种配合比同样的坍落度浇筑的混凝土墩身,墩身表面有时无流砂或流砂很少,而有时又大面积流砂的原因。所有这些主要是由于厂家生产的水泥,生产工艺受限,很难保证水泥质量的长期稳定;另外有些由于原材料来源不同、质量差异等也易造成水泥质量不稳定。

(3)从墩身流砂外观判别

凡水泥质量问题引起的流砂都有一个明显的特征,就是无论坍落度大小,都有流砂,更为突出的是流砂出现的位置与其它原因引起的流砂很不一样。水泥问题引起的流砂会出现在墩身的任何位置,就是在墩身的下部,也会出现,并常伴有局部色斑,这与其它因素引起的流砂有本质的区别。

4 结束语

(1)混凝土表面流砂,尽管原因复杂,影响因素多,但万变不离其宗,主要问题来自混凝土泌水,这一观点一定要树立。特别是且不要认为混凝土坍落度小或混凝土掺有

粉煤灰,混凝土就不会泌水,没有必要去关注混凝土本身质量问题,导致出现流砂时却去怀疑混凝土振捣过度等次要因素,抓不住主要矛盾。

(2)影响混凝土泌水方面,水泥、砂率、粗骨料级配等任何一方面质量出现问题都可能导致混凝土泌水,尤以水泥质量影响最为显著。在解决此类问题时,要逐个分析,不要顾此失彼,以致影响整治效果。

(3)一些单位通过在混凝土中掺加矿粉、加大水泥和外加剂的掺量来减少单位用水量,以遏制流砂的办法,不但增大施工成本,更加大了施工难度,是一种典型的不经济且不实际的办法。

(4)在混凝土流砂问题的防治上,应深入现场进行认真调查分析,从混凝土配合比入手,检查配合比有无问题或错误,另外要加强对水泥等原材料的监测,出现问题逐步调整,直至问题解决。

实践证明,对客运专线桥梁墩身流砂的原因分析全面、实际,解决方法切实可行。