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摘要：桥墩混凝土流沙现象是影响桥墩外观、质量及耐久性的重要问题。本文针对邯黄铁路桥墩施工完成后存在不同程度的流沙现象，系统分析了桥墩混凝土产生流砂现象的原因及防治措施。
关键词：桥墩 混凝土流砂 系统分析 防治措施
桥墩混凝土极易因泌水产成表面流砂。桥墩表面出现流砂,不仅影响墩身外观的美观,也损害其内在的质量,更影响混凝土的耐久性。由于现在铁路建设对质量及耐久性的要求越来越高,桥墩表面出现的流沙现象,必须进行根治。本文结合邯黄铁路标段成功解决耐久性混凝土表面流砂问题的实践经验，系统分析了桥墩混凝土产生流砂现象的原因，并提出了防治措施。
一、流砂墩身外观概述
从邯黄铁路桥墩表面流砂情况来看，墩身流砂表现为：1、表面大面积砂子外露，局部呈较宽长条状，手感粗糙，细砂一摸易掉；2、局部表面有虫蚀状条痕出没，呈小型块状或条带状发展；3、墩身各个位置均有分布；4、时多时少，时而比较严重，时而不明显；5、表面没有光泽，伴有混凝土表面颜色不均现象。
二、铁路桥墩施工特点
1、桥墩混凝土具有竖向结构。墩身具有横截面积较小且高度普遍偏高等结构特殊性，即墩身混凝土具有竖向结构。
2、桥墩混凝土工艺。在铁路建设中，随着时间的推移，施工技术不断进步，特别是在工期紧张阶段，铁路桥墩一般采用泵送混凝土浇筑，混凝土坍落度一般在14-20cm范围内，与传统采用吊车配合吊斗工艺相比(5-7cm)，流动性明显偏大。采用混凝土泵车进行混凝土浇筑，混凝土坍落度较大，且浇筑速度快。
3、本工程采用耐久性混凝土，其理论配合比如下：
外加剂为DJ-9聚羧酸高性能减水剂
三、混凝土流砂的系统分析
桥墩流砂现象的实质是混凝土泌水。泌水的本质是水泥浆系统的不稳定，导致水和胶凝材料的分离。为最终确定混凝土泌水的关键因素，需要对混凝土泌水的原因进行系统的分析。
混凝土可分为两个系统。一个是（水泥）净浆系统，包括水泥、粉煤灰、水、外加剂四个元素，其中水泥、粉煤灰属于胶凝材料，既需要水进行结合水水化反应形成强度，又需要湿润、自由水保持混凝土的和易性，同时胶凝材料能阻断水的外流通道，起到堤坝的作用。胶凝材料、水是净浆系统组成部分，是矛盾的两个方面，相生又相克。结构平衡，即胶凝材料与水的平衡，则混凝土强度、和易性、耐久性均能保证；结构失衡，即胶凝材料与水的失衡，则分为两种情况：水少则影响混凝土强度、和易性，影响混凝土正常作业和施工；水多不仅降低混凝土强度、影响混凝土的和易性，而且能冲毁堤坝，外溢为泌水。从混凝土泌水的角度分析，水量过大，导致净浆系统结构失衡，必然导致胶凝材料和水的分离，出现泌水现象。外加剂能调节胶凝材料与水的关系，改变胶凝材料的用水量，起到四两拨千斤的作用；外加剂性能是否稳定对净浆系统的平衡具有重大影响。净浆系统的平衡与否是产生泌水的决定条件、直接因素。
另一个是（砂石）骨料系统，由碎石、砂组成，对泌水的影响是间接性的，砂石级配是否合理、砂石原材料的吸水率、含泥量等指标间接影响净浆系统的平衡，因此不是混凝土泌水的直接因素。
以上对混凝土的系统分析可以看出，水泥、粉煤灰、水、外加剂的性能及数量是影响混凝土泌水的直接因素、关键因素。
为了确定本工程桥墩混凝土泌水的原因,我对可能引起泌水的影响因素采用逐一排除法进行了分析。
1、原材料
经过邯黄一标中心实验室对原材料的检查，砂和碎石粒径、级配、含泥量等其他指标均符合规范要求，质量良好，不存在质量问题，因此不具备引起混凝土泌水的基本条件。
2、混凝土坍落度
施工现场均采用泵送混凝土施工，混凝土坍落度都基本维持在170 -200mm左右。在坍落度基本相同的情况下，有的墩身出现流沙现象而有的墩身未出现流砂现象，并且流沙现象在墩身高度范围内均匀分布，没有出现下部少上部多的现象。
邯黄一标进行了试验墩工作，采用不同坍落度的混凝土浇筑试验，实验表明混凝土的坍落度与桥墩流沙没有相关性。
由此说明,降低混凝土坍落度不是解决问题的主要原因。
3、聚羧酸高性能减水剂
据调查，本工程外加剂进场一般在18吨以上，统一进场批次的外加剂品质应该基本相同，邯黄一标中心实验室进行了常压泌水、压力泌水试验，常压泌水试验符合要求，压力泌水试验出现泌水现象，因此，减水剂质量可能是桥墩流砂现象的主要因素。
4、粉煤灰
粉煤灰作为一种外掺料,在很多文献中发现有引起混凝土泌水的记载,如果粉煤灰存在以下问题，可能影响混凝土的保水性能：第一，粉煤灰掺量；桥墩流砂时有时无的现象基本可以排除此种可能；第二，粉煤灰品质；粉煤灰属于工业副产品，生产工艺基本稳定，桥墩流砂时有时无的现象基本可以排除此种可能。
5、水泥
水泥为业主指定厂家邢台中联的普通硅酸盐42.5级低碱水泥, 生产厂家是当地很有知名度的水泥大厂，所做各项指标均合格。
由于水泥用量相对较大，进场频繁、次数较多，不同批次的水泥品质可能存在较大差异，尤其是水泥的细度、比表面积、颗粒分布、凝结时间
都会影响混凝土的泌水性能。这点与桥墩流砂时多时少、时有时无的现象比较匹配，因此可能是造成泌水、流砂的的原因之一，也作为本工程流砂病害分析的重点。
6、混凝土施工工艺
在跨青兰高速公路特大桥进行了流沙试验墩，严格控制混凝土坍落度，严格控制混凝土下料、振捣工艺。在浇筑过程中，没有出现离析现象、泌水现象，混凝土顶面既没有泌水，也没有离析，但桥墩模板缝出现渗水现象，承台顶面存在明显的积水。拆除桥墩模板后，还是存在大量流沙。因此，离析、表面泌水不是流沙产生的原因，而浇筑完成后，在混凝土自重压力下的泌水，即滞后泌水才是产生流沙的直接原因。
从分析结果看，桥墩产生流沙现象，可能是外加剂、水泥原材料的原因。通过更换水泥品种、水泥用量试验，虽然流沙现象减少了、流沙程度减轻了，但还存在流沙现象，因此水泥性能、水泥用量是造成流沙的因素之一，但不是主要原因。
通过调整外加剂组分、改善外加剂性能流沙试验墩，流沙现象基本消除，因此外加剂性能（特别是压力泌水率）造成流沙的主要原因。
四、防治措施
根据以上分析，为避免以后施工中出现桥墩流沙问题，需要注意以下几个方面：
1、提高施工质量
施工时，在满足混凝土泵送的条件下，尽量选择坍落度小的混凝土。在混凝土振捣的过程中注意针对不同部位的混凝土、不同工作性的混凝土采用相应合理的振捣方式。在抹面后立即用湿麻布或用养护剂等方式对混凝土进行养护，使混凝土减少蒸发。
2、严格控制混凝土塌落度及和易性
严格控制混凝土的坍落度，在拌制地点及浇筑地点按规定检查混凝土坍落度。尽量缩短混凝土拌合物的停放时间，减小坍落度损失。
混凝土浇筑前技术人员必须确定混凝土和易性良好，当混凝土和易性差、易离析或塌落度不满足要求时，严禁进行浇筑施工。
3、注意水泥的性能
严格控制水泥的品质和来源，尽量选择生产工艺先进的厂家。保证水泥的储存条件，慎重使用储存时间过长的水泥。加强对水泥与外加剂的相容性的检测，在水泥品质稳定的前提下，选择与水泥相容性良好的外加剂。
4、合理使用外加剂
在水泥质量稳定的情况下，选择与水泥相溶性好的外加剂；配合比试配时，外加剂掺量能满足施工需求即可，不要追求大流动度的设计；为使得外加剂能在混凝土中均匀分散，在搅拌混凝土时，应先将外加剂加在水中，再将混合水溶液加入搅拌。
五、结论
1、混凝土表面出现流砂,原因复杂,影响因素众多,通过观察和分析，主要原因还是混凝土的滞后泌水造成的。而外加剂性能是邯黄一标桥墩产生流沙的主要原因。
2、系统分析是一个好的分析方法，对解决原因复杂、影响因素众多的问题，思路清晰、非常有效，有利于迅速抓住问题的本质，找出原因，解决问题。
参考文献
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[2]荷载作用下混凝土桥墩耐久性研究进展[J]. 李根涛,方从启. 四川建筑科学研究. 2014(01)
[3]混凝土桥墩裂缝产生原因及其防治措施[J]. 毛龙生. 江西建材. 2012(03)
论文作者:郭晓鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：混凝土论文; 桥墩论文; 流砂论文; 流沙论文; 水泥论文; 现象论文; 外加剂论文; 《基层建设》2017年第26期论文;