后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁外觀質(zhì)量控制

楊明勇

（中交二公局鐵路工程有限公司，西安710065）

1 工程概述

京雄城際鐵路是聯(lián)動(dòng)北京與雄安新區(qū)的現(xiàn)代化鐵路工程，六標(biāo)段樁號(hào)范圍DK83+229.85～DK99+503，此部分采用預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁形式，分為900t 雙線箱梁354 榀，450t 單線箱梁190 榀。

2 預(yù)制箱梁外觀質(zhì)量問題及其成因

2.1 箱梁端頭麻面

混凝土表面出現(xiàn)大量細(xì)小凹點(diǎn)，分布不具規(guī)則性，主要原因在于：

1）端頭變截面施工質(zhì)量未達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，厚度過大，加大了排氣難度，鋼筋分布密集，項(xiàng)目施工中設(shè)置的抽拔管加大了振搗難度，內(nèi)部氣泡無法有效排出。

2）結(jié)束混凝土澆筑入模作業(yè)后，出現(xiàn)較長(zhǎng)停留時(shí)間，振搗時(shí)產(chǎn)生初凝混凝土。

3）模板表面殘留雜質(zhì)。

2.2 裂紋

箱梁端頭頂面、防護(hù)（擋砟墻）出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂紋，這一問題受多方面因素影響：以粉煤灰為代表的摻料具有過強(qiáng)減水效果，減水劑用量不當(dāng)，混凝土配制環(huán)節(jié)用水量過少，明顯降低自由結(jié)合水總量；存在彎液面，并伴隨有毛細(xì)孔壓力，大幅提升混凝土自收縮應(yīng)力，一旦大于混凝土實(shí)際強(qiáng)度后，現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)濕度不足，就會(huì)產(chǎn)生裂紋[1]。

2.3 蜂窩

變截面混凝土表面含有不同程度的窟窿，部分石子裸露于表面，主要原因在于：

1）混凝土坍落度偏小，且受到激振力影響。

2）施工中布料方式欠缺合理性，加之振搗環(huán)節(jié)未到位。

3）鋼筋分布過于密集，綁扎未到位，制約了振搗施工深度。

2.4 缺棱掉角

梁端頭錨穴處易出現(xiàn)掉角問題，與該區(qū)域脫模劑刷涂均勻度不足、拆除時(shí)人為破壞有關(guān)。

2.5 腹板出現(xiàn)砂顯

拌制所得混凝土坍落度偏大，伴隨有泌漿現(xiàn)象，振搗時(shí)出現(xiàn)儲(chǔ)蓄型水泥漿滲流問題，隨之產(chǎn)生砂顯。

2.6 表面顏色不均勻

受到原材料種類、原材料配比、模板吸附性等多方面因素影響，綜合作用下混凝土表面顏色發(fā)生變化。值得注意的是，結(jié)構(gòu)表面銹跡也會(huì)對(duì)整體顏色造成影響。

2.7 氣孔

在如下幾項(xiàng)因素的作用下，均會(huì)出現(xiàn)混凝土表面氣孔問題：

1）受水灰比超高、拌制過程中用水量過多的影響，明顯加大坍落度，產(chǎn)生大量水珠，經(jīng)一段時(shí)間后混凝土達(dá)到終凝狀態(tài)，此時(shí)再次吸收水分，將在材料表面生成大量氣孔。

2）模板粗糙度高，施工中過量使用脫模劑使得黏性超標(biāo)，固結(jié)大量水珠與氣泡，在后續(xù)拆模作業(yè)后將產(chǎn)生氣孔。

3）振搗工藝欠佳，受操作間距過大的影響，加之持續(xù)時(shí)間不足，未給水珠逸出留有足夠時(shí)間，受殘留水珠作用，進(jìn)一步引發(fā)混凝土表面氣孔問題。

3 外觀質(zhì)量預(yù)防措施

3.1 箱梁端頭麻面預(yù)防措施

本工程引入附著式振搗器設(shè)備，以10～20s 為間隔持續(xù)啟動(dòng)，為保障整體質(zhì)量，輔以插入式振動(dòng)棒。合理控制振搗深度，在振動(dòng)棒上以30cm 為間距分別做好標(biāo)記，基于快插慢拔的方式展開，單次操作時(shí)間在20s 以內(nèi)。各層施工中宜置入下層5～10cm，操作者高度關(guān)注混凝土表面狀況，主要分析是否出現(xiàn)氣泡、無明顯下沉等，盡可能將小氣泡引出。

3.2 裂紋預(yù)防措施

全方位控制裂紋預(yù)防質(zhì)量，需從4 個(gè)方面入手。具體分析如下：

1）粉煤灰進(jìn)場(chǎng)觀察顏色是否均勻、不含有油污、懸著物。嚴(yán)格控制粉煤灰物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)性能指標(biāo)，通過表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用表格法統(tǒng)計(jì)分析。

表1 粉煤灰物理、化學(xué)指標(biāo)

通過表1 技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)粉煤灰，即細(xì)度7%～11%、需水量比90%～95%、燒失量2%～4%、游離氧化鈣0.1%～0.5%。

2）嚴(yán)格控制礦渣粉物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)性能，通過表2 對(duì)礦渣粉試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

表2 礦渣粉物理、化學(xué)指標(biāo)

基于表2 可進(jìn)一步得知礦渣粉使用指標(biāo)，即密度2.80～3.00g/cm3、比表面積400～500m2/kg、流動(dòng)度比90%～95%、燒失量2.0%～3.0%。

3）使用減水劑時(shí)必須與粉煤灰、礦粉及水泥3 類材料展開相容試驗(yàn)，分析初始流動(dòng)情況，進(jìn)一步觀察30min 內(nèi)流動(dòng)度以及是否出現(xiàn)泌水問題。

4）梁體混凝土各部溫度得到合理控制，芯部溫度≤60℃，局部溫度≤65℃；芯部與表層、箱內(nèi)外溫差均應(yīng)≤15℃。全面檢測(cè)箱梁溫度情況，頂部與端部分別設(shè)8 個(gè)、6 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，實(shí)時(shí)分析溫度變化情況[2]。結(jié)合自動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)施監(jiān)控箱梁混凝土溫度預(yù)警裝置自動(dòng)噴灑養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)臨期需≥14d。

3.3 蜂窩預(yù)防措施

混凝土拌和物入模前每50m3測(cè)試坍落度、擴(kuò)展度，坍落度小的時(shí)候退回拌和站加同水膠比重新拌制，所用振動(dòng)設(shè)備應(yīng)與實(shí)際施工混凝土材料性能達(dá)到相匹配狀態(tài)。安排1 名振搗工粗振，在此基礎(chǔ)上再安排1 名振搗工以既定間距為基準(zhǔn)做進(jìn)一步振搗，保障箱梁倒角混凝土密實(shí)度。布料按30cm 分層布料，防止漏振。鋼筋綁扎前對(duì)工班進(jìn)行技術(shù)交底，利用BIM 技術(shù)模擬檢查是否有位置不合適并及時(shí)調(diào)整。

3.4 缺棱掉角預(yù)防措施

對(duì)模板均勻刷涂脫模劑，此舉是后續(xù)澆筑施工的必要準(zhǔn)備工作。檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，若滿足設(shè)計(jì)值60%，即可拆除端模，操作小心謹(jǐn)慎，不可對(duì)邊角等脆弱區(qū)域造成影響。

3.5 腹板砂顯預(yù)防措施

混凝土入模坍落度應(yīng)得到有效保障，綜合考慮材料和易性、保水性等指標(biāo)，看是否均滿足工程要求；坍落度控制指標(biāo)為≤200mm?；炷敛剂嫌啥祟^向中間位置布料，插入式振搗棒時(shí)不能接觸模板；嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，避免出現(xiàn)離析問題。

3.6 表面顏色不均勻預(yù)防措施

保障表面顏色均勻性，需從如下多個(gè)角度入手：

1）以硅酸鹽水泥為宜，工程中較為可行的有普通硅酸鹽水泥；嚴(yán)格把控技術(shù)指標(biāo)，涉及燒失量、三氧化硫量、堿含量等。

2）細(xì)骨料以天然河砂為宜，要求級(jí)配合理、吸收率與孔隙率都處于較低水平，除此之外，特制的機(jī)制砂也是可行材料。嚴(yán)格把控該技術(shù)指標(biāo)，涉及到級(jí)配、含泥量、有機(jī)物含量以及云母量等。

3）粗骨料以潔凈石為宜，要求粒形良好、吸水率低、級(jí)配優(yōu)良，本工程中可基于2 種粗骨料混合的方式投入使用。嚴(yán)格把控該技術(shù)指標(biāo)，涉及到松散度、級(jí)配、吸水率、泥塊含量等。

4）使用高效減水劑，注重外加劑的使用，必須與水泥、礦物摻料達(dá)到相適應(yīng)狀態(tài)，即各類材料間不允許出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。嚴(yán)格把控該技術(shù)指標(biāo)，涉及到減水率、常壓泌水率比、坍落變量、凝結(jié)時(shí)差等。

5）嚴(yán)格控制砂、碎石含水率，因砂、石進(jìn)場(chǎng)材料經(jīng)水洗后運(yùn)輸至場(chǎng)內(nèi)，場(chǎng)內(nèi)的材料水分流失、變化需在混凝土開盤前對(duì)材料的含水率進(jìn)行檢測(cè)，每工作班不少于一次。交由專員檢測(cè)并得到含水率，在此基礎(chǔ)上換算為施工配合比，分析混凝土坍落度、含氣量、出機(jī)溫度，各項(xiàng)指標(biāo)必須符合工程要求。在施工中還需做好含水率檢測(cè)工作，基于實(shí)際情況靈活調(diào)整配合比，以保障所得混凝土質(zhì)量符合既定要求。格外注重材料選取，使用的中砂要滿足級(jí)配優(yōu)良的基本原則，同時(shí)要盡可能保障顆粒潔凈度，材料中不可摻雜泥土、云母；材料中往往存在一定量卵石，如果粒徑＞10mm 同時(shí)占到總量的5%，有必要對(duì)其采取過篩操作；此外，如果粉塵粒徑＞0.074mm，同時(shí)占到總量的1%時(shí)，正式施工之前的沖洗必不可少。嚴(yán)格控制砂細(xì)度模數(shù)，必須將該指標(biāo)變動(dòng)范圍穩(wěn)定在±0.1，否則不允許投入使用。

6）混凝土施工控制，混凝土施工從腹板下料時(shí)，從箱梁變截面位置1/3 位置向另一端布料，結(jié)束布料后便可振搗作業(yè)，為提升各層混凝土質(zhì)量均勻性，單層施工時(shí)間誤差控制在≤30min，以保持接觸面的連續(xù)。

3.7 氣孔解決方法

拌制過程中摻入適量減水劑，以可行的配合比為指導(dǎo)展開施工作業(yè)，適度減少用水量，以起到穩(wěn)定水灰比的作用。做好模板打磨工作，經(jīng)此操作后提升模板潔凈度，可使用適量脫模劑，但要注重品類的選擇，嚴(yán)禁使用廢機(jī)油，所使用的脫模劑也不允許帶來混凝土變色問題，同一工程中脫模劑規(guī)格均一致。嚴(yán)格控制振搗間距，保障充足的作業(yè)時(shí)間，只有表面灰漿不發(fā)生下沉現(xiàn)象后方可結(jié)束作業(yè)。外側(cè)模板混凝土的振搗作業(yè)必不可少，此環(huán)節(jié)以高效率振動(dòng)器為宜，在操作過程中適當(dāng)敲擊模板，此舉可加快側(cè)模氣泡逸出。

3.8 模板變形

針對(duì)模板變形問題，注重對(duì)箱梁模板的檢測(cè)，適當(dāng)提升檢測(cè)頻率，出現(xiàn)模板變形現(xiàn)象后隨即做出調(diào)整，創(chuàng)建基于箱梁外形的檢測(cè)表，有效檢測(cè)成品箱梁外觀，以所得數(shù)據(jù)為準(zhǔn)評(píng)定箱梁外觀整體情況，明確具體缺陷及其成因，尋找科學(xué)解決方法，從而確保模板的穩(wěn)定性，控制好箱梁外觀質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，通過改變施工工藝、摻和料、砂石、減水劑的相容性的匹配，能夠有效地改善后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁外觀質(zhì)量。認(rèn)真分析造成混凝土簡(jiǎn)支箱梁外觀缺陷的原因可得，只有在施工前做好充分準(zhǔn)備，才能保證箱梁外觀質(zhì)量得到控制。