淺析混凝土預(yù)制箱梁水波紋的形成原因及防治措施

穆乃亮，蔡靜，劉燕

（1.中交一航局城市交通工程有限公司，天津　300457；2.天津金隅混凝土有限公司，天津　300132）

淺析混凝土預(yù)制箱梁水波紋的形成原因及防治措施

穆乃亮1，蔡靜1，劉燕2

（1.中交一航局城市交通工程有限公司，天津300457；2.天津金隅混凝土有限公司，天津300132）

隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代化工程質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)有了更加嚴(yán)格的要求，當(dāng)前的建筑工程除了對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、使用功能、耐久性能、安全性能有較高的要求，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量也提出了更高的要求。本文針對(duì)箱梁預(yù)制過程中產(chǎn)生的水波紋外觀缺陷，對(duì)產(chǎn)生的原因逐一進(jìn)行剖析，并提出了有效的防治措施。

預(yù)制箱梁；水波紋；原因；防治措施

0　前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)工程技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)建設(shè)工程的外觀質(zhì)量要求也越來越高，目前對(duì)混凝土外觀質(zhì)量控制的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都較少，因此對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的控制便成為了工程技術(shù)人員亟待解決的新課題。工程外觀質(zhì)量能反映出一個(gè)施工企業(yè)的管理水平和一線施工人員的整體素質(zhì)，并透視出整個(gè)工程內(nèi)在質(zhì)量的可靠性和安全性。預(yù)制箱梁腹板處的水波紋的產(chǎn)生，不但減小了缺陷部位的實(shí)際保護(hù)層厚度和實(shí)際的混凝土厚度，而且會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生一定的影響，影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。

1　工程簡(jiǎn)介

濱海新區(qū)西外環(huán)高速公路（津漢高速—海景大道）工程是天津?yàn)I海新區(qū)規(guī)劃的“1 環(huán) 11 射，5 縱 5 橫”的路網(wǎng)骨架中濱海環(huán)線的重要組成部分，對(duì)落實(shí)城市空間的戰(zhàn)略布局，串聯(lián)濱海新區(qū)各個(gè)功能區(qū)，構(gòu)建濱海新區(qū)南北快速通道，引導(dǎo)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。本工程里程為K24+339～K32+881，預(yù)制箱梁共計(jì) 1461 片，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C50，混凝土約 5.28 萬立方米。

2　水波紋產(chǎn)生的原因

本工程前期生產(chǎn)的箱梁均在不同程度上存在水波紋現(xiàn)象，見圖 1。

圖1　官港規(guī)劃路十四分離式立交橋 2#右-2 箱梁

箱梁水波紋一般產(chǎn)生在腹板兩側(cè)沿縱向方向，大多在梁板底以上 20～30cm 左右的范圍，呈波浪形，局部不規(guī)則，寬度約 10cm 左右[1]。分析原因是腹板混凝土澆注時(shí)，混凝土和易性不好，使水泥漿與石子分離，振搗不實(shí)，產(chǎn)生蜂窩、麻面，嚴(yán)重影響著箱梁的內(nèi)在質(zhì)量和外觀效果。通過多次實(shí)地探究和實(shí)踐對(duì)比，混凝土箱梁產(chǎn)生水波紋的原因主要緣于以下三個(gè)方面：混凝土和易性差、粗集料分布不均、振搗質(zhì)量差。

2.1混凝土和易性差

2.1.1水泥漿的數(shù)量少

水泥漿的數(shù)量對(duì)混凝土拌合物的流動(dòng)性影響較大，在水灰比一定的情況下，單位體積拌合物內(nèi)水泥漿愈多，則拌合物的流動(dòng)性愈大。若水泥漿過多，將會(huì)出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象，使混凝土拌合物粘聚性變差，并對(duì)混凝土耐久性產(chǎn)生一定影響；水泥漿過少，不能充分填滿骨料空隙和很好地包裹在骨料表面，同樣使混凝土粘聚性變差。

2.1.2水泥漿的稠度

水泥漿的稠度取決于水膠比的大小，在水泥用量一定的情況下，隨著水灰比的減小，水泥漿變得干稠，混凝土拌合物的流動(dòng)性降低，混凝土施工困難，難于振搗密實(shí)。增大水膠比會(huì)使混凝土拌合物流動(dòng)性提高，但水膠比過大，不僅會(huì)造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生跑漿、離析現(xiàn)象，而且會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度，所以水膠比應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度和耐久性的要求合理選用。

2.1.3砂率

砂率的大小會(huì)嚴(yán)重影響混凝土拌合物的和易性。在水泥漿含量不變的情況下，砂率過大，會(huì)造成骨料的總表面積及空隙率變大，需要更多的水泥漿填充和包裹骨料，水泥漿的潤(rùn)滑作用不足，使混凝土拌合物的流動(dòng)性降低；砂率過小，水泥砂漿不足以填充于粗骨料之間，也會(huì)降低混凝土的流動(dòng)性，并且會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的粘聚性和保水性，容易產(chǎn)生離析、跑漿等現(xiàn)象。

2.1.4外加劑過飽和

混凝土中外加劑使用量過多，產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象，拌制的混凝土和易性差，松散、產(chǎn)生泌水離析現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性都有一定的影響。

2.1.5混凝土生產(chǎn)

混凝土生產(chǎn)過程中主要做好兩方面的控制，一是計(jì)量設(shè)備，混凝土攪拌站計(jì)量設(shè)備應(yīng)定期校驗(yàn)，保證準(zhǔn)確，特別是外加劑計(jì)量。由于計(jì)量不準(zhǔn)，導(dǎo)致混凝土坍落度不穩(wěn)定，拌制混凝土和易性差，個(gè)別情況甚至造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故；二是攪拌時(shí)間，混凝土生產(chǎn)攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短與混凝土的強(qiáng)度和均勻性有關(guān)，應(yīng)從多次試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中選擇最佳攪拌時(shí)間。攪拌時(shí)間太短會(huì)對(duì)混凝土的勻質(zhì)性產(chǎn)生極大影響，太長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生泌水和離析現(xiàn)象，同時(shí)浪費(fèi)能源。

2.2混凝土中粗集料分布不均

在箱梁腹板表面水波紋處鑿開檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生水波紋處上部的粗集料粒徑大于下部粗集料，而且上部粗集料偏多[2]。這主要是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力箱梁主要靠預(yù)應(yīng)力受力，所以波紋管相對(duì)來說就多一些，箱梁腹板壁又薄，造成波紋管之間的間隙狹窄，混凝土通過波紋管位置時(shí)比較困難，使粒徑較大的集料堆積在波紋管處，并且緊貼模板，造成混凝土離析，腹板表面產(chǎn)生水波紋。

2.3混凝土的振搗質(zhì)量差

箱梁端頭兩側(cè)腹板 3m 位置鋼筋密集，同時(shí)采用 φ60mm的塑料波紋管，混凝土振搗不易操作。澆筑底板混凝土，從兩側(cè)腹板上方位置澆筑，混凝土不能完全靠自重填滿底板，并且混凝土下落困難，這就需要增加振搗，才能使混凝土完全填滿底板，直至密實(shí)。如果選用的插入式振搗棒過粗，操作人員技術(shù)差，就會(huì)產(chǎn)生振搗過度，過振會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生泌水和分層離析，從而使混凝土產(chǎn)生水波紋現(xiàn)象。

3　水波紋的防治措施

在發(fā)現(xiàn)混凝土水波紋缺陷以后，引起了項(xiàng)目部的高度重視，專門成立了技術(shù)攻關(guān)小組，針對(duì)前期施工出現(xiàn)的水波紋的現(xiàn)象，在后期施工中通過改善混凝土和易性、加強(qiáng)施工工藝控制等技術(shù)措施，加強(qiáng)對(duì)水波紋缺陷的控制。

3.1改善混凝土和易性

3.1.1調(diào)整水泥漿用量

在施工中實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土和易性，保證滿足施工和易性要求。當(dāng)拌和物坍落度太小時(shí)，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當(dāng)拌和物坍落度太大時(shí)，保持砂率不變，增加適量的砂石。

3.1.2嚴(yán)格控制混凝土坍落度

混凝土拌合物坍落度在滿足施工操作及混凝土成型密實(shí)的條件下，盡可能選用較小的坍落度，以節(jié)約水泥并獲得較高質(zhì)量的混凝土，本工程箱梁施工坍落度選擇160～200mm，在施工過程中，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，確保了工程質(zhì)量。

3.1.3采用合理砂率

合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下，能使水泥混凝土拌合物獲得最大的流動(dòng)性，且能保持粘聚性及保水性良好時(shí)的砂率值?；蛑富炷涟韬衔铽@得所要求的流動(dòng)性及良好的粘聚性及保水性，而水泥用量為最少時(shí)的砂率值。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)河砂的試驗(yàn)結(jié)果隨時(shí)調(diào)整砂率，確?；炷恋纳奥蕿楹侠砩奥?。

3.1.4摻加適量外加劑

使用外加劑對(duì)混凝土的和易性有很大的影響。適量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的條件下，獲得良好的和易性。不僅流動(dòng)性顯著增加，而且還有效地改善拌合物的粘聚性和保水性，同時(shí)能提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。加強(qiáng)對(duì)外加劑質(zhì)量控制，對(duì)每一次進(jìn)場(chǎng)的外加劑進(jìn)行配合比試拌，根據(jù)每一批外加劑的濃度確定本批外加劑摻量，并在外加劑儲(chǔ)料罐中增加循環(huán)設(shè)備，保證外加劑濃度均勻。

3.1.5加強(qiáng)攪拌設(shè)備的監(jiān)督管理

攪拌設(shè)備維修管理人員每天查看設(shè)備運(yùn)行情況，定期對(duì)攪拌站計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，確保計(jì)量準(zhǔn)確。定期清除攪拌缸內(nèi)部積累的混凝土，定期查看攪拌葉片有無缺損，如磨損嚴(yán)重應(yīng)及時(shí)更換。通過多次試驗(yàn)選擇合理的攪拌時(shí)間，保證混凝土拌合物的勻質(zhì)性，提高混凝土拌合物的和易性。

3.2加強(qiáng)施工工藝控制

3.2.1合理布料

采用水平均勻布料，避免集中布料而引起混凝土堆積，混凝土自吊斗口下落的自由傾落高度不宜超過 2m，澆筑高度如超過 2m 時(shí)，采用串筒或溜管等措施[3]，確保布料的均勻性。

3.2.2改善混凝土的振搗質(zhì)量

梁體混凝土的振搗采用附著式振動(dòng)器為主，插入式振搗器為輔，主要采用側(cè)振工藝。梁體兩側(cè)的附著式振動(dòng)器交錯(cuò)布置，以免振動(dòng)力互相抵消；附著式振動(dòng)器集中控制，澆注什么部位振什么部位，嚴(yán)禁空振模板；附著式振動(dòng)器與側(cè)模振動(dòng)架密貼，以便混凝土最大限度的吸收振動(dòng)力；振動(dòng)時(shí)間以混凝土停止下沉、不冒氣泡、泛漿、表面平坦為度。

梁端混凝土振搗采用φ30mm 振搗棒搗固，以保證梁端混凝土密實(shí)，鋼筋較密及波紋管密集處，插入式振搗器難以發(fā)揮作用的地方，制定周密的振搗方案，用搗固鏟人工搗固，配合附著式振動(dòng)器振搗。同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)振搗手的培訓(xùn)上崗，確保振搗手能正確判斷振搗部位和時(shí)間，防止出現(xiàn)漏振、過振現(xiàn)象。

4　改進(jìn)后的應(yīng)用效果

項(xiàng)目部嚴(yán)格按照制定的防治措施，對(duì)箱梁產(chǎn)生水波紋質(zhì)量缺陷進(jìn)行了有效的控制和預(yù)防，同時(shí)項(xiàng)目部對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行了詳細(xì)的施工安全技術(shù)交底。在后續(xù)混凝土預(yù)制箱梁施工過程中，均未產(chǎn)生水波紋（見圖 2），得到了監(jiān)理及業(yè)主的一致好評(píng)。

圖2　官港規(guī)劃路十四分離式立交橋 12#右-3 箱梁

5　結(jié)束語

通過對(duì)本工程混凝土水波紋缺陷的治理和控制，得出了混凝土箱梁水波紋控制的措施：

（1）加強(qiáng)施工控制，通過優(yōu)化混凝土配合比、控制外加劑用量、加強(qiáng)混凝土攪拌控制等技術(shù)措施，改善混凝土的和易性。

（2）加強(qiáng)施工工藝的控制，確保混凝土布料、振搗合理。

[1] 霍東輝．箱梁腹板水波紋的產(chǎn)生原因與防治措施[J] ．交通世界，2013(1)：144-145．

[2] 周鳳旺．箱梁表面水波紋的防治．鐵道建筑，2014(8)：32-33．

[3] JTG/T F50-2011．公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范．

［通訊地址］天津市河西區(qū)徐州道 1 號(hào)增 1 號(hào)（300457）

The causes and prevention measures ofbeam precast concrete box water ripple

Mu Nailiang1, Cai Jing1, Liu Yan2
(1. CCCC aviation bureau, the city traffic engineering Co., Ltd., Tianjin 300457; 2. Tianjin Jinyu concrete Co., Tianjin 300132)

With the development of construction technology, the standard of modern project quality had more strict requirements, current construction projects in addition to the mechanical properties of the structure, function, durability, safety performance have higher requirements, at the same time the quality of the appearance of the structure are put forward higher standards. Water ripples appearance defects this paper produced for box girder prefabrication process; the causes were analyzed one by one, and put forward effective prevention and control measures.

precast box beam; water ripples; reason; prevention and control measures

穆乃亮（1980-)，男，扎蘭屯市，工程師，材料科學(xué)與工程。