混凝土外观质量控制要点.doc
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隧道二次衬砌混凝土控制点
衬砌是隧道施工中最重要的环节之一，衬砌施工质量的好坏对整个隧道的工程质量评优意义重大，且在一定程度上代表着施工单位的形象和水平，因此各工区必须引起高度重视。
衬砌混凝土讲究内实外美，内实主要是指混凝土的强度、耐久性能等指标达到设计要求。
外美即外观质量整洁美观，没有大的缺陷。
衬砌的外观质量经常会发生一些质量通病，如平整度和光洁度较差，水泡、气孔、蜂窝、麻面较多，错台明显，局部有施工缝或颜色不一致等。
导致以上质量通病既有混凝土材料方面的原因，如原材料质量不佳，或混凝土和易性不好，坍落度过大等；也有施工方面的原因，如混凝土的自由倾落高度过大，或振捣不到位，以及其它原因导致混凝土离析等。
此外，模板台车的平整度和刚度对衬砌的整体外观质量影响也很大，选用不同的脱模剂对混凝土光洁度也有很大影响。
以下针对各种外观质量缺陷分别说明。
一．混凝土外观质量的常见通病
1、蜂窝
混凝土结构局部出现明显的不密实以及大小不一的孔洞。
产生的原因有：
（1）混凝土配合比不当或砂、石予、水泥材料加水量计量不准，造成砂浆少、石于多；
（2）混凝土搅拌时间不够，未拌合均匀，和易性差，振捣不密实；
（3）下料不当或下料过高，未设滑槽、串筒、溜管等辅助器械致使石子集中，造成石子砂浆离析，
（4）混凝土未分层下料，振捣不实，或漏振，或振捣时间不够；
（5）模板缝隙未堵严，水泥浆流失；
（6）对钢筋混凝土衬砌而言，使用的石子粒径过大或坍落度过小。
2、麻面、气孔
混凝土局部表面出现缺浆和许多小凹坑、麻点，形成租糙面，但无钢筋外露现象。
产生的原因有：
（1）模板表面粗糙或粘附水泥浆渣等杂物未清理于净，拆模时混凝土表面被粘坏；
（2）采用组合摸板时拼缝不严，局部漏浆；
（3）模扳隔离剂涂刷不匀，或局部漏刷或失效，混凝土表面与模板粘结造成麻面；
（4）由于振捣不足，气泡未能完全被排出，还有一部分气泡留在模板表面，形成混凝土表面麻点；
（5）混凝土坍落度过大，导致混凝土离析和泌水，多余水份上升至起拱线以下时，受模板所阻而产生大量水泡；
（6）混凝土入仓时倾落高度过大，混凝土下落后，一些砂粒随稀浆溅起落到较高处的模板上，提前结成小硬块，造成混凝土脱模后出现小的坑点。
3、孔洞
混凝土结构内部有尺寸较大的空隙，局部没有混凝土或蜂窝特别大，钢筋局部或全部裸露。
产生的原因：
（1）在钢筋较密的部位或预留孔洞和埋件处，混凝上下料被搁住，未振捣就继续浇筑上层混凝土；
（2）混凝上离析，砂浆分离，石子成堆，严重跑浆，又未进行振捣；
（3）混凝土一次下料过多，过厚，下料过高，振捣器振动不到，形成松散孔洞；
（4）混凝土内掉入杂物，混凝土被卡住。
4、砂纹（水线）
主要原因是混凝土坍落度过大，或振捣过度，混凝土表面出现明水聚集在模板内壁，而浇注混凝土时的高强压力导致模板台车轻微变形，水就沿着模板流下来，出现泪线一样的砂纹。
5、混凝土表面不平整
主要原因与模板的拼装精度和结构刚度有关。
特别是在使用组合模板的情况下，有的模板本身已明显变形或内凹，导致混凝土表面不平整，或在组合时模板之间的缝隙控制不好，导致出现板缝。
采用整体模板台车时，设计时必须保证台车整体的刚度。
光洁度问题主要与模板表面刷涂的隔离剂有关，一般来说，使用脱模剂的，混凝土光洁度较好，使用废机油的则混凝土光洁度较差。
6、错台
主要与台车就位时的偏差有关。
另外浇筑混凝土时必须台车左右对称浇筑，均衡上升，否则台车受到偏压也会导致错台。
7、衬砌颜色不一致
主要有三种原因，一是所用水泥品种较多，导致颜色不一；二是在产生了蜂窝麻面的地方进行修补，修补所用材料和方法掌握欠佳，导致修补后衬砌颜色与未修补处有较大差异，通常修补处明显发黑；三是以废机油作脱模剂时，刷油厚度及浓度不均匀，导致衬砌颜色深浅不一。
8、裂缝
主要与养护有关，必须保证足够的养护时间和湿度。
另外，衬砌脱模时间过早也会引起开裂。
二．混凝土和易性与外观质量的关系
混凝土和易性的好坏对其外观质量有很大的影响。
混凝土的和易性是指混凝土在拌好后至凝结硬化前，便于施工操作的性能，一般通过三个方面对和易性指标进行综合描述，即流动性、粘聚性和保水性。
其中流动性表示混凝土是否易于流动的性能，用坍落度值定量表示。
一般来说坍落度小于100mm时不易流动；120~160mm时流动性较好，且不易离析和泌水，最适于泵送；180~200mm甚至更高时，为大流动性混凝土，但容易离析。
粘聚性表示混凝土抵抗离析能力的大小，一般为定性描述。
粘聚性差，则混凝土产生离析，表现为石子与砂浆相分离。
保水性表示混凝土抵抗泌水能力的大小，可用泌水率比来定量描述。
保水性差，则混凝土产生泌水，表现为水分从混凝土中析出。
只有这三方面均较好的混凝土才是和易性好的混凝土。
在采用泵送施工的情况下，往往会出现混凝土的坍落度满足泵送要求，甚至过大，但粘聚性和保水性较差的情况，这时要么混凝土容易离析，导致混凝土不密实甚至出现空洞或露筋情况，要么混凝土发生泌水现象，混凝土表面会出现大量水泡、水线、砂纹，甚至大面积的翻砂。
外观质量问题与混凝土施工用砂石料质量有密切关系，砂石料的质量越差，混凝土的外观质量也就越差。
砂石的级配、含泥量（或石粉含量）对混凝土和易性影响很大。
宜选用中砂及连续级配碎石，并控制碎石的最大粒径和针、片状含量。
碎石的最大粒径必须严格控制，否则，一是容易在泵送时发生堵管，二是混凝土容易离析，造成外观质量下降。
当使用粗砂时，由于砂中小于0.3㎜的颗粒比例较少，不利于润滑泵送管道，且混凝土的保水性也很差。
其外观质量（气泡、水泡数量、平整度、光洁度等）明显不如使用中砂施工的混凝土。
加入粉煤灰可以显著改善混凝土的和易性，主要是因为粉煤灰是由大小不等的球状玻璃体组成，其表面光滑致密，在混凝土拌合物中能起滚珠作用，在新拌混凝土中水泥颗粒容易聚集成团，而粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒，释放更多的浆体来润滑骨料，因此在达到同样流动度要求的前提下，可减少用水量，使混凝土的水灰比可以降得更低，因此可以减少混凝土的泌水和离析倾向。
流动阻力明显减小，同时粘聚性和保水性均明显改善。
另外由于加入粉煤灰后混凝土中的浆体增多，则混凝土光洁度也因此而明显提高。
三、混凝土施工控制
混凝土外观质量的优劣，在很大程度上取决于施工过程的控制。
主要有以下几方面：
（1）计量不准，特别是加水量和外加剂掺量不准确，导致水灰比波动；
（2）搅拌时间不够，混凝土不均匀；
（3）混凝土坍落度波动大，尤其是当坍落度过大时混凝土明显离析或泌水；
（4）混凝土浇筑混凝土时落距过大，混凝土入仓后离析，局部地区混凝土密实性下降；
（5）振捣不充分，局部漏振。
现将混凝土施工过程中应注意的要点和细节阐述如下：
1.准备工作：
在开盘前，应准确地测定砂石料的含水率，并依此换算出施工配合比，填发施工配料单。
开盘前还应检查各原材料的检验状态和储量、计量器具是否处于完好状态、复核计量是否准确等。
2．模板清理：
模板的清理、涂（或喷）隔离剂要认真操作，保证模板清理干净、隔离剂均匀分布。
3．搅拌：
混凝土配料的称量允许偏差，应控制在表1规定的范围以内。
在混凝土搅拌过程中，搅拌时间对混凝土的均匀性和和易性均有较大影响，特别是在掺用外加剂和粉煤灰的情况下，若搅拌时间不足，则外加剂的作用不能充分发挥，对混凝土性能影响较大，因此，《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》明确规定每盘混凝土搅拌时间不得少于3分钟，（从所有材料均进入搅拌机内开始计时）。
表1：
每盘混凝土材料的称量允许偏差
材料名称
允许偏差（%）
水泥和干燥状态的掺合料
±1
（2）
粗、细骨料
±2（3）
水、外加剂
±1
（2）
4．运输：
混凝土从搅拌机中卸出后，应尽快运至浇筑地点，路途中边走边搅拌，若运输过程延续时间过长，混凝土坍落度损失较大不能灌注时，应另行处理，不得随意加水，可加入适量高效减水剂，在浇筑前对混凝土进行二次搅拌。
5．泵送：
泵送混凝土之前应先泵送1：
2水泥砂浆（或同配合比砂浆）或与泵送混凝土配合比相同但粗骨料减少50％的混凝土来润滑混凝土泵和输送管内壁。
6．浇筑：
在浇筑混凝土时，应先从模板台车的底层窗口处开始从下往上，左右对称的进行，两侧混凝土高差不得超过50cm，以防止台车受偏压而发生变形。
开始入模时每边均应先浇筑一车砂浆，然后再浇筑混凝土。
浇筑时混凝土的自由倾落高度不宜超过2米，当超过2米时，应采用滑槽、串筒、溜管等辅助器具进行浇筑，若不采取任何措施，则将造成混凝土下落后石子明显分离，导致混凝土离析，出现蜂窝麻面。
7．振捣：
振捣是混凝土施工过程中最重要的环节之一，对混凝土的内在质量和外观质量都具有非常重要的影响。
振捣的原理：
混凝土是由水泥砂浆和各种粒径的粗骨料组成的混合物，在刚刚浇筑入仓之时，呈松散不密实状态，其中水泥砂浆具有一定的流动性，且它的密度小于粗骨料，因此粗骨料有依靠自身重力克服砂浆的浮力，排开砂浆自行下沉并排列得更加紧密的趋势。
阻止骨料下沉的不仅仅是砂浆的浮力，还有骨料间的磨擦力、砂浆的粘滞力以及毛细管张力等阻力。
在振捣前，这些阻力都较大，足以阻止骨料下沉，于是混凝土中的骨料互相架空，内部存在许多大大小小的空隙。
为了消除这些空隙，排除其中的空气和多余的水分，并使骨料间互相挤紧，通常用振动器作振源对混凝土进行振动捣实。
其中插入式振捣器和平板式振捣器最为常用。
振捣器的作用迫使粗细骨料以及砂浆产生往复的相对运动，这种相对运动使阻碍骨料下沉的上述各种阻力，尤其是骨料间的磨擦力大大减小，于是，混凝土的流动性增大，这种现象通常称为振动液化。
振源的振动越强烈，引起相对运动的骨料颗粒越多，上述各种阻力就越小，混凝土液化越明显。
当振动强烈到一定程度时，骨料就依靠自身重力，克服各种阻力，排开砂浆向下沉降或流动到相互挤紧的位置，而空隙中的空气和水分则受到挤压，被迫向上，并从混凝土表面排出，于是混凝土就从原来的松散堆积体捣实成均匀排列的密实体，即达到了捣实效果。
混凝土入模后要认真进行振捣，既不能漏振或欠振，也不可过振，要既达到振动密实的效果，又能避免离析和泌水。
若振捣不充分，则混凝土中的气泡就不能排出，会导致混凝土不密实，轻则在混凝土表面出现气孔、麻点,重则出现蜂窝麻面。
但若振捣过度，混凝土将离析，对于大坍落度混凝土则容易产生泌水，导致混凝土表面出现水泡和水纹。
一般以下面四个条件来衡量混凝土是否已经振捣密实:
（1）不再出现气泡；
（2）混凝土不再显著下沉；（3）表面泛浆；（4）表面形成水平面。
采用插入式振捣器进行振捣时应注意以下事项：
（1）振捣时间宜为20～30秒；
（2）移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土中的深度宜为5～10cm；
（3）与模板保持5～10cm的距离,避免碰撞模板、钢筋及其他预埋件；
（4）当振捣完毕需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置时，应边振捣边竖向缓慢提出振捣棒，不得将振捣棒在拌合物内平拖，做到快插慢拔。
8．拆模：
二次衬砌在初期支护变形稳定前施工的，拆模时混凝土强度应达到设计强度的100％；在初期支护变形稳定后施工的，拆模时的混凝土强度应达到8MPa。
拆模前应进行一组同条件养护试件强度试验，并由监理单位见证试验。
仰拱和底板混凝土强度达到5MPa后行人方可通行，达到设计强度的100％后车辆方可通行。
模板拆除后应立即认真清理干净，并均匀地涂刷或喷上隔离剂。
隔离剂应优先选用脱模剂，并根据使用说明书和试验情况掌握稀释比例及刷模时间。
9．养护：
良好的养护不仅有利于混凝土强度的持续增长，而且可以防止混凝土硬化初期的塑性收缩裂缝。
若养护湿度或时间不足，则混凝土表面容易产生收缩裂缝，影响混凝土的外观质量。
在隧道环境中虽然比较潮湿，但湿度通常达不到90%，因此，在模板拆除后应尽早对衬砌混凝土进行洒水养护，每日洒水次数应以混凝土表面保持湿润状态为度。
洒水养护时间应按下表确定:
表2：
不同混凝土潮湿养护的最低期限
水胶比
大气潮湿（50％＜RH＜75％），无风，无阳光直射
日平均气温T（℃）
潮湿养护期限（d）
≥0.45
5≤T＜10
21
10≤T＜20
14
T≥20
10
＜0.45
5≤T＜10
14
10≤T＜20
10
T≥20
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10．若不得不进行表面修补，应在脱模后尽早进行（最迟在脱模后24小时以内）。
四、混凝土常见外观质量缺陷的修补技术
1、水泡、气泡修补技术
衬砌脱模后模板台车要及时前移，并对混凝土进行洒水养护，对出现的麻面、边角脱落等现象要及时进行修补。
在衬砌脱模后8小时以内进行修补的效果要好于时间滞后完成的，这是因为衬砌脱模时，强度发展正处在快速上升阶段，这时进行修补的砂浆中的水泥，能同混凝土中的水泥水化反应同步进行，水泥与水的水化反应产生的热量最大，同时带动修补的砂浆中水泥同时硬化，并更好地相互结合在一起。
此时进行修补，颜色与周围一致，若滞后一段时间再修补，则容易出现颜色深浅不一的“花脸”现象。
⑴大于10mm半圆孔水泡修补措施
先用灰刀将砂浆逐个用力挤压入半圆形孔，然后抹平，并清除多余砂浆。
其砂浆配制方法如表3：
表3：
大于10mm半圆孔修补用砂浆配合比
水泥
白水泥
特细砂
水
配合比
1
1．5
2．5
1．25
用料说明
施工用水泥
Ⅱ级白度
河砂或机制砂过1.25mm孔径
人工筛分而成
施工用水
⑵小于10mm半圆孔气泡修补措施
手戴乳胶手套将潮湿的水泥灰在砼表面平移，稍加用力，将其挤压入半圆孔。
然后抹去多余水泥灰。
水泥灰配料如表4：
表4：
小于10mm半圆孔修补用水泥灰配合比
水泥
白水泥
水
配合比
3
5
1
用料说明
施工用水泥
Ⅱ级白度
施工用水
水泥、白水泥、水混合后应充分搅拌均匀，不能有球状颗粒，潮湿并不能起团。
⑶边角脱落处用表4配料修补。
⑷操作要求：
手持灰刀在砼表面施做，不能伤及无麻面处，要保留下钢模板与砼表面的镜面效果。
修补完后，在2米以外观察检验，颜色要一致。
2、砂纹（水线）修补技术
⑴沿砂纹走向将疏松砂浆铲除，并用清水冲掉浮渣；
⑵待干燥后抹水泥灰，并用力压实，使其与衬砌表面平齐。
水泥灰的配制方法同表4；
⑶最后用抹刀进行压光处理。
3、工作缝及不平整处修补技术
（1）沿工作缝走向将混凝土表面不平整处进行凿面处理，深度10~15mm，长度覆盖整个工作缝范围，凸起的地方铲除；
（2）用清水湿润凿除面；
（3）在凿除面上涂抹砂浆，并用力压入，使其略低于衬砌表面2~3mm。
砂浆的配制方法同表20；
（4）抻水泥灰，使其与衬砌表面平齐。
水泥灰的配制方法同表4；
（5）最后用抹刀进行压光处理。
4、混凝土表面未渗水裂缝修补方法
对于微细裂缝（宽度小于0.5mm），修补方法如下：
（1）甪喷灯或电风筒吹干裂缝部位；
（2）用注射器将环氧树脂溶液粘结剂或甲凝溶液粘结剂注入裂缝内；
（3）注射时，从裂缝的下端开始，针头应插入缝内，缓慢注入,使缝内空气向上逸出，粘结剂在缝内向上填充。
对于浅裂缝（深度小于10mm），修补方法如下：
（1）顺裂缝走向用小凿刀将裂缝外部扩凿成V形，宽约5-6mm，深度等于原裂缝；
（2）用毛刷将V形槽内颗粒及粉尘清除，用喷灯或电风筒吹干；
（3）用漆工刮刀或抹灰工小抹刀将环氧树脂胶泥压填在V形槽上，反复撮动，务使紧密粘结；
（4）缝面按需要做成与构件面齐平，或稍为突出成弧形。
5、渗水深裂缝的处置
对于渗水裂缝，宜采取注浆封堵的办法来解决。
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