向家坝水电站混凝土衬砌外观缺陷处理措施

　　摘要: 混凝土的外观质量是混凝土质量的直观体现，搞好混凝土的外观质量对混凝土工程有其重要意义。向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一个梯级，上坝交通洞是前期右岸地下厂房及辅助洞室合同项目中的一分部工程，由于是一条永久交通洞，为此衬砌施工的外观质量保证就尤显重要。隧洞衬砌的外观质量存在许多问题，大致可以归纳为如下4个方面:①表面裂缝;②表面破损;③表面颜色不均匀;④表面露筋。经过实践的摸索，现场总结分析，逐步完善整改措施，使衬砌的外观质量得到有效控制，收到了满意的实施效果。

　　关 键 词: 混凝土；外观；缺陷；处理措施；向家坝水电站

　　1 工程简介

　　向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一个梯级，位于四川省与云南省交界处的金沙江下游河段，工程的开发任务以发电为主，同时改善通航条件，结合防洪和拦沙，兼顾灌溉，并且具有为上游梯级进行反调节的作用。上坝交通洞是前期右岸地下厂房及辅助洞室合同项目中的一分部工程，由于是一条永久交通洞，为此衬砌施工的外观质量保证就尤显重要。

　　2 表面缺陷分类

　　总的来说，混凝土的表面缺陷大致可以归纳为如下4个方面:①表面裂缝;②表面破损;③表面颜色不均匀;④表面露筋。不管是哪一种缺陷，都会对混凝土的外观质量带来不利的影响。所以，找到混凝土产生表面缺陷的原因，在施工中有针对性的采取预防措施，对既有的缺陷加以必要的修复处理，以提高混凝土的外观质量。

　　3 表面缺陷的原因分析及修补方法

　　3.1 混凝土表面裂缝

　　混凝土表面的裂缝大都是因为收缩而产生的，主要有2大类:①浇筑完成的混凝土表面水分蒸发变干而引起;②混凝土硬化时水化热使混凝土产生内外温差而引起。

　　刚刚浇筑完成的混凝土，往往因为外界气温较高，空气中相对湿度较小，表面蒸发变干，而其内部仍是塑性体，因塑性收缩产生裂缝。这类裂缝通常不连续，且很少发展到边缘，一般呈对角斜线状，长度不超过30cm，但较严重时，裂缝之间也会相互贯通。对这类裂缝最有效的预防措施是在混凝土浇筑时保护好混凝土浇筑面，避免风吹日晒，混凝土浇筑完毕后要立即将表面加以覆盖，并及时洒水养生。另外，在混凝土中掺加适量的引气剂也有助于减少收缩裂缝。

　　对于衬砌顶拱部位的混凝土，在上层混凝土浇筑的过程中，会在自重作用下不断沉降。当混凝土开始初凝但未终凝前，如果遇到钢筋或者模板的连接螺栓等东西时，这种沉降受到阻挠会立即产生裂缝。特别是当模板表面不平整，或脱模剂涂刷不均匀时，模板的摩擦力阻止这种沉降，会在混凝土的垂直表面产生裂缝。在混凝土初凝前进行第2次振捣是避免出现这种缺陷的最好方法。

　　混凝土在硬化过程中，会释放大量的水化热，使混凝土内部温度不断上升，在大体积混凝土中，水化热使温度上升更加明显，在混凝土表面与内部之间形成很高的温度差。现场实测混凝土内外温差有时会达到50℃以上。表层混凝土收缩时受到阻碍，混凝土将受拉，一旦超过混凝土的应变能力，将产生裂缝。为了尽可能减少收缩约束以使混凝土能有足够强度抵抗所引起的应力，就必须有效控制混凝土内部升温速率。在混凝土中掺加适量的矿粉煤灰，能使水化热释放速度减缓;控制原材料的温度，在混凝土结构内部采用冷却管通以循环水也能及时释放水化热能。

　　不同品牌水泥的混用也会使混凝土产生裂缝。不同品牌的水泥，其细度、强度、初终凝时间、安定性、化学成分等不尽相同，且还存在相容性问题。在混凝土施工时，应该严禁不同品牌、不同标号的水泥混在一起使用。

　　碱骨料反应也会使混凝土产生开裂。由于硅酸盐水泥中含有碱性金属成份（钠和钾），因此，混凝土内孔隙的液体中氢氧根离子的含量较高，这种高碱溶液能和某些骨料中的活性二氧化硅发生反应，生成碱硅胶，碱硅胶吸水膨胀后产生的膨胀力使混凝土开裂。

　　对于浅层裂缝的修补，通常是涂刷水泥浆或低粘度聚合物封堵，以防止水份侵入;对于较深或较宽的裂缝，就必须采用压力灌浆技术进行修补。

　　3.2 混凝土表面破损

　　混凝土表面破损包括:峰窝、麻面、气孔、冲蚀等，至于表面蜂窝，是因为振捣不到位所至，在施工中只要增强责任心就能避免，在这里就表面麻面、气孔、冲蚀谈几点看法。脱模后的混凝土表面麻面起粉，主要原因是因为混凝土表面出现缓凝现象所致，这可能是由于使用了不合格的脱模剂或脱模剂使用不当造成的。当脱模剂用量过大时，既浪费又会引起混凝土表面缓凝，还会污染已经浇筑好的混凝土表面。另外，当使用木制模板时，有些木头在日晒下会析出糖分，而糖分有延缓水泥水化的作用，从而产生混凝土表面缓凝。混凝土表面麻面与模板拼缝不严也有关系。

　　混凝土表面的气孔主要是模板表面携带的水、气泡引起的。如果模板表面有一定吸附性或透气性的话（如采用木制模板），气孔可以减少;若采用抗渗透性强的钢模板，则气孔一般都是因为振捣不充分所致。即使振捣充分，也还会有气孔，特别是在混凝土的上层表面或模板向内倾斜的情况下，气孔很难避免。另外，所使用的脱模剂和混凝土配合比对产生气孔也有很大的影响，一般情况下，粘性大的混凝土比粘性小的更容易产生气孔。 [Page]

　　水在模板与混凝土浇筑面之间渗流时，水泥浆随水一同流走，会使混凝土结构的垂直面产生似河流三角洲冲刷图形。其主要原因是因为混凝土坍落度太大或和易性太差，或使用的外掺剂不当有泌水现象，大多属于混凝土配合比设计上的问题。这种冲蚀虽然发生在混凝土结构的浅层表面，对混凝土强度一般不会产生多大影响，但影响了混凝土外观，特别是当冲蚀破损较深或钢筋保护层较薄时，必须要进行很好的修补。

　　混凝土表面产生鱼鳞斑也可以归结为表面的冲蚀破坏，这往往同模板的刚度有关系。当模板的刚度不足，混凝土结构物的浇筑高度又较大，在浇筑上层混凝土时，模板受到极限侧压力，整体微量位移，在模板与混凝土的接触处产生空隙，而这时下层混凝土还处于流塑状态，水沿着模板与混凝土间的空隙渗流，导致脱模后出现鱼鳞状的斑纹。

　　混凝土的这种缺陷修补时，为了获得可以接受的混凝土表面颜色，可以通过试验之后，把白水泥与灰色普通水泥按一定比例混在一起使用，砂子应使用筛除了粗颗粒的细砂，砂浆中要掺用聚合物（比如环氧树脂、白乳胶等），用砂浆块或光滑的石板抹面以获得光滑的表面。

　　3.3 混凝土表面颜色不均匀

　　较多因素都会引起混凝土表面颜色发生变化，比如原材料的种类、施工配合比、混凝土的养护条件、混凝土的振捣情况、脱模剂的使用情况、模板的表面结构、模板的吸附性能等，还有拆模时人为造成的颜色变化，都会造成颜色不均匀。

　　决定混凝土颜色的原材料主要是水泥或掺加的矿粉、粉煤灰等粘结料，一旦粘结料的品种或粘结料的用量发生变化，都会导致混凝土颜色发生改变。当混凝土和易性欠佳，或在下料过程中混凝土粗细骨料发生离析，或振捣不均匀等，导致某些部位粗骨料集中，某些部位砂浆过于丰富，待混凝土硬化后颜色往往不一致。

　　混凝土表面的锈迹也是常见影响混凝土颜色的一个因素，锈迹的产生有4种可能:第1种可能是由于含有黄铁矿（硫化铁）的骨料引起的，骨料中的黄铁矿与空气接触后会发生氧化反应生成铁锈;第2种可能是从混凝土结构中伸出钢筋（比如模板拉杆钢筋、混凝土表面漏筋）以及扎钢筋用的铁丝，暴露在外面一段时间后也会产生锈迹;第3种可能是由于模板表面本身产生了锈迹;第4种可能是由于混凝土结构上表面露出的钢筋长时间暴露在空气中产生的铁锈随雨水或养护水顺混凝土表面流下时，污染了混凝土面而产生锈迹。

　　在拆模时，由于一些人为的因素也会导致混凝土表面颜色发生变化。特别是氧焊气割用的氧炔焰，其温度很高，施工中往往由于操作不当将氧炔焰对着混凝土面熏烤，破坏了混凝土表面原有的颜色。

　　对于颜色不均匀的混凝土表面首要考虑的处理方式是采用稀释的酸性溶液进行清洗，然后再将处理后的表面用水彻底冲洗。当清洗确实无法产生明显效果时，再考虑使用表面涂层处理。

　　3.4 混凝土表面露筋

　　混凝土表面露筋主要是因为钢筋绑扎不牢，或保护层垫块安置不规范，在混凝土浇筑过程中钢筋移位，有时候是在混凝土浇筑完成后才发现钢筋位置放得不对，致使混凝土表面至少一个面的钢筋保护层厚度不够，甚至完全没有了保护层。

　　表面露筋的另一个方面是因为混凝土漏振导致严重蜂窝，钢筋暴露在外。

　　避免表面露筋的有效措施是提高操作人员的质量意识，加强监控力度，保证钢筋布位准确、绑扎牢靠，保护层垫块安置稳固，浇筑振捣中操作细致。

　　如果出现表面露筋，首先应分析露筋的原因和严重程度，再考虑修补所需要达到的目的，修补后不得影响混凝土结构的强度和正常使用。

　　露筋的修补一般都是先切槽，划定需要处理的范围，形成整齐而规则的边缘，再用冲击工具对处理范围内的疏松混凝土进行清除。如果钢筋保护层厚度不够，必须要将钢筋向里移动。准备工作做完后，可以采用喷射混凝土工艺或压力灌浆技术进行修补。

　　4 结语

　　向家坝水电站右岸上坝交通洞在衬砌过程中部分出现了表面破损及露筋现象，经过精心分析及补救处理，取得了很好的效果，也得到了一致好评。

　　混凝土的外观质量问题还有很多方面，比如因模板刚度不足引起混凝土表面鼓胀，因模板精度不够引起混凝土接缝处错牙等等。 　 原作者： 杨明   
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