預(yù)制箱梁的常見缺陷及預(yù)防處理

徐野

摘 要：箱梁預(yù)制是鐵路建設(shè)過程中的重要一環(huán)，其質(zhì)量直接影響鐵路建設(shè)質(zhì)量。但目前，我國在箱梁預(yù)制過程中，箱梁有一些缺陷。這些缺陷影響了預(yù)制箱梁的外觀質(zhì)量，甚至影響預(yù)制箱梁的使用壽命、運(yùn)行速度。由此，本文以石濟(jì)鐵路客運(yùn)專線四標(biāo)段武邑制梁場為例，探討箱梁預(yù)制過程中相關(guān)問題產(chǎn)生的原因，并提出修補(bǔ)處理意見和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：預(yù)制箱梁;常見缺陷;脹模;冷縫;混凝土裂縫

中圖分類號：U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）19-0106-04

Abstract： Box girder prefabrication is an important part of railway construction process， its quality directly affects the quality of railway construction. But at present， in the process of box girder prefabrication， there are some defects. These defects affect the appearance quality of prefabricated box girder， even the service life and running speed of prefabricated box girder. Therefore， taking Wuyi Beam Yard of the fourth bid section of Shiji passenger dedicated railway as an example， this paper discussed the causes of related problems in the process of box girder prefabrication， and put forward suggestions for repair and preventive measures.

Keywords： prefabricated box girder;common defects;mold expanding;cold joint;concrete crack

近年來，我國高速鐵路飛速發(fā)展，已走在世界先列。但在我國高速鐵路發(fā)展過程中，也存在一些不足與缺陷，如在箱梁預(yù)制中存在脹模、模板接縫處混凝土錯(cuò)臺、“爛邊”和“爛根”等問題。若能有效解決并預(yù)防這些問題的產(chǎn)生，不僅可以降低成本，而且可以保證施工質(zhì)量，保證運(yùn)營舒適度和使用期限。本文以石濟(jì)鐵路客運(yùn)專線四標(biāo)段武邑制梁場為例，探討箱梁預(yù)制過程中脹模、錯(cuò)臺、“爛邊”、狗洞、冷縫、蜂窩、麻面、色差和裂紋等問題產(chǎn)生的原因，并提出修補(bǔ)處理意見和防治措施。

1 脹模

1.1 產(chǎn)生原因

模板變形、兩節(jié)螺栓未緊固和支撐桿未撐到位等。

1.2 修補(bǔ)處理

針對脹模問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施主要為：①將脹模部位用切割機(jī)切除;②用磨光機(jī)打磨平整并用水沖洗干凈，刷漿保持外觀顏色一致。

1.3 防治措施

為了防止脹模問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施。

①在移梁結(jié)束后，及時(shí)組織人員對底模的反拱度進(jìn)行檢查，檢查模板表面是否變形，若變形，要及時(shí)處理。

②模板拼裝驗(yàn)收時(shí)，檢查模板寬度（跨中、1/4、3/4截面）、模板長度等各項(xiàng)尺寸誤差是否在允許范圍內(nèi);檢查連接螺栓是否緊固和支撐桿是否撐到位;混凝土灌注過程中，要檢查連接螺栓和支撐桿是否松動(dòng)[1]。

2 模板接縫處混凝土錯(cuò)臺

2.1 產(chǎn)生原因

在模板拼裝過程中支撐不到位，混凝土澆筑過程中模板連接螺絲松動(dòng)。

2.2 修補(bǔ)處理

針對模板接縫處混凝土錯(cuò)臺問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施主要為：①將錯(cuò)臺處沿高處至低處斜向使用角磨機(jī)剔除;②用角磨機(jī)將接觸面磨平齊，再用清水沖洗干凈，并刷漿保持外觀顏色一致。

2.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施：①在模板安裝前，對側(cè)模、內(nèi)模模板接縫處的平整度進(jìn)行檢查;②若有明顯錯(cuò)臺，及時(shí)處理平整。

3 “爛邊”和“爛根”

3.1 產(chǎn)生原因

“爛邊”和“爛根”問題主要是由模板拼縫不嚴(yán)密、振搗時(shí)接縫處砼表面漏漿造成的。

3.2 修補(bǔ)處理

針對“爛邊”和“爛根”問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施主要為：①用水及鋼絲刷清洗“爛邊”“爛根”表面混凝土;②用1∶2水泥砂漿壓實(shí)趕光;③初凝后用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)3 d以上。

3.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施：①在模板安裝前，把側(cè)模、內(nèi)模模板拼縫處的灰清理干凈;②若有明顯縫隙，貼密封條防止漏漿;③拼縫間隙較大時(shí)，要及時(shí)修整。

4 狗洞、疏松、夾渣

4.1 產(chǎn)生原因

狗洞、疏松、夾渣問題主要是由混凝土振搗不密實(shí)、混凝土流動(dòng)性不符合要求、粗骨料集中堆積造成的。

4.2 修補(bǔ)處理

針對狗洞、疏松、夾渣問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施主要如下。

①將疏松不密實(shí)的混凝土及突出的石子或夾層中的雜物剔除干凈，剔除后混凝土表面密實(shí)粗糙。

②用清水和鋼絲刷清洗剔除面，混凝土表面應(yīng)保持濕潤，以保證新舊混凝土良好結(jié)合。

③用干硬性砼（加入適量環(huán)氧樹脂）捻漿，干硬程度以手捏成團(tuán)，落地散開為佳。層間接觸面刷少許素漿，捻漿至邊緣預(yù)留1 cm厚，使用1∶2水泥砂漿壓實(shí)趕光。

④初凝后，用濕土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)3 d以上。

4.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施。

①在拌和混凝土?xí)r，嚴(yán)格按施工配合比進(jìn)行拌和。

②嚴(yán)格按照“先底板、再腹板、最后頂板，兩側(cè)平行、從一端向另一端澆筑”。用2臺布料機(jī)對稱布料、連續(xù)灌注，以水平分層（灌注厚度不大于300 mm）、斜向分段的施工工藝左右對稱灌注。

③澆筑過程中，將附著式振搗器和插入式振搗棒相結(jié)合，嚴(yán)禁過振或漏振。嚴(yán)格控制插入式振搗器的振搗半徑及插入深度。

④確保砼流動(dòng)性滿足工作要求，避免產(chǎn)生骨料集中或離析;在砼運(yùn)輸、澆筑的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要采取措施保證砼不離析。

⑤嚴(yán)防雜物出現(xiàn)在拌制好的砼中，包括水泥結(jié)塊、骨料中含有的冰塊、大塊料等雜物。

5 冷縫

5.1 產(chǎn)生原因

混凝土澆筑不連續(xù)且間隔時(shí)間較長會(huì)形成施工冷縫。

5.2 修補(bǔ)處理

針對冷縫問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施為：①取少許干水泥、白水泥和修補(bǔ)膠摻水按照比例調(diào)試，并取少量抹于砼表面，待干燥后顏色與梁體顏色接近或一致，再按照比例配制;②組織工人對存在色差和冷縫部位進(jìn)行均勻擦抹。

5.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施。

①混凝土拌和用原材料采用相同的料源和批次，尤其是水泥采用同一廠家同一批號的產(chǎn)品，混凝土采用自動(dòng)計(jì)量拌和，保證混凝土配合比的一致性。箱梁澆筑完成后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)生，并保證養(yǎng)生時(shí)間，從而有效避免混凝土表面的色差。

②合理確定混凝土的初凝時(shí)間和混凝土分層厚度的關(guān)系，做好施工機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)工作，備用相應(yīng)的施工設(shè)備，保證混凝土灌注的連續(xù)性，避免出現(xiàn)施工冷縫。

③控制好砼澆筑順序，澆筑上下層砼的時(shí)間間隔不能太長，避免砼表面出現(xiàn)明顯的接茬痕跡，避免在砼拌制、運(yùn)輸、澆筑三個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備故障或其他故障。同時(shí)，嚴(yán)格按照施工規(guī)范的規(guī)定處理好施工縫[2]。

6 蜂窩、麻面

6.1 產(chǎn)生原因

蜂窩、麻面問題產(chǎn)生的原因主要為：①混凝土含氣量過大，而且引氣劑質(zhì)量不佳;②混凝土配合比不當(dāng)，混凝土過于黏稠，振搗時(shí)氣泡很難排出;③混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水;④振搗不密實(shí)。

6.2 修補(bǔ)處理

對于面積較小且數(shù)量不多蜂窩或露石的砼表面，工作人員用1∶2～1∶2.5的水泥砂漿抹平，在抹砂漿之前，必須用鋼絲刷或加壓水洗基層;對于面積較大的蜂窩，應(yīng)按其全部深度鑿去薄弱的砼層和個(gè)別突出的骨料顆粒，然后用鋼筋絲刷或加壓水洗刷表面，再用比原砼強(qiáng)度等級提高一級的細(xì)骨料砼填塞，并仔細(xì)搗實(shí)。

6.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施。①混凝土振搗采用插入式振搗器，嚴(yán)格把控高頻振搗器的振搗時(shí)間，遵循快插慢拔的原則，孔子振動(dòng)棒插入拔出時(shí)間控制在20 s為佳，插入下層5～10 cm，振搗至砼表面平坦泛漿、不冒氣泡、不顯著下沉為止;②控制砼分層厚度，以利排氣，減少砼表面蜂窩;③混凝土必須嚴(yán)格按配合比拌制，當(dāng)放置時(shí)間過長但未初凝以及和易性或坍落度不合適時(shí)，可拉回拌和站按設(shè)計(jì)水灰比加水、加水泥重新攪拌勻和。④模板表面打磨干凈，其表面不得粘有干硬水泥灰漿等雜物，脫模劑應(yīng)涂刷均勻。

7 色差

7.1 產(chǎn)生原因

色差產(chǎn)生的原因主要為模板打磨不徹底（模板表面有銹跡或焊跡）或涂刷脫模劑涂刷不均勻。

7.2 修補(bǔ)處理

對于色差問題，工作人員采取的修補(bǔ)處理措施為：取少許干水泥、白水泥和修補(bǔ)膠摻水按照比例調(diào)試，并取少量抹于砼表面，待干燥后顏色與梁體顏色接近或一致，再按照比例配制。

7.3 防治措施

為了防止該問題再次出現(xiàn)，工作人員需要采取以下預(yù)防措施：①使用模板磨光機(jī)對模板進(jìn)行打磨除銹，及時(shí)清理模板表面焊跡;②模板打磨結(jié)束后，脫模劑涂刷要均勻。

8 混凝土裂縫

8.1 產(chǎn)生原因

混凝土產(chǎn)生裂縫主要是因?yàn)槠湓跐仓蟮酿B(yǎng)護(hù)過程中發(fā)生體積收縮現(xiàn)象?；炷潦湛s分干縮和自縮兩種情況。干縮是混凝土中隨著多余水分蒸發(fā)，溫度降低伴隨體積減小的收縮，其收縮量占整個(gè)收縮量的比例很大;自收縮是水泥水化作用引起的體積減小，收縮量只有前者的1/5～1/10，一般可包括在溫度收縮內(nèi)一起考慮。

8.2 裂紋的分類

8.2.1 干縮裂縫。干縮裂縫為表面性的，寬度在0.05～0.2 mm，其走向沒有規(guī)律性。這類裂縫一般在混凝土養(yǎng)護(hù)完畢經(jīng)一段時(shí)間后，在上表面或側(cè)面出現(xiàn)，并隨著溫度和濕度的變化而逐漸變化。

混凝土成型后養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會(huì)造成干縮裂縫的產(chǎn)生，表面水分散失過快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外不均勻收縮，從而引起混凝土表面開裂。除此之外，梁體在露天存放，混凝土內(nèi)外材質(zhì)不均勻和采用含量大的粉細(xì)砂配制混凝土，都易造成干縮裂縫。

8.2.2 溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在施工期間，裂縫的寬度受溫度影響較大，冬季較寬、夏季偏窄。裂縫的走向無規(guī)律性，深層和貫穿的溫度裂縫對混凝土破壞性較大，這類裂縫的寬度一般在0.5 mm以下。

溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)部和表面溫差較大而引起的。深層和貫穿的溫度裂縫多由于結(jié)構(gòu)降溫過快，內(nèi)外溫差過大，受到外界的約束而出現(xiàn)。另外，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土降溫控制不嚴(yán)，降溫過快，使混凝土表面劇烈降溫，而受到肋部或胎模的約束，從而使表面或肋部出現(xiàn)裂縫。

8.3 修補(bǔ)處理

8.3.1 裂縫寬度小于0.1 mm。將裂縫附近的混凝土表面鑿毛，或沿裂縫方向鑿成深為15～20 mm、寬為20～50 mm的V型凹槽，掃凈并灑水濕潤，先刷水泥凈漿一層，然后用1∶2～1∶2.5水泥砂漿分2～3層涂抹，總厚控制在10～20 mm，并壓實(shí)抹光。有防水要求時(shí)，用水泥凈漿（厚2 mm）和1∶2.5水泥砂漿（厚4～5 mm）交替抹壓4～5層剛性防水層，涂抹3～4 h后，進(jìn)行覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)。在水泥砂漿中摻入水泥重量1%～3%的氯化鐵防水劑，可起到促凝和提高防水性能的效果。為使砂漿與混凝土表面結(jié)合良好，抹光后的砂漿面要覆蓋塑料薄膜，并用支撐模板頂緊加壓。

當(dāng)表面裂縫較細(xì)且數(shù)量不多時(shí)，可將裂縫處沖洗干凈，用水泥漿抹補(bǔ)。

8.3.2 裂縫寬度大于0.1 mm小于0.5 mm。當(dāng)裂縫寬度在大于0.1 mm小于0.5 mm時(shí)，使用環(huán)氧樹脂灌縫膠修補(bǔ)。

材料配比：環(huán)氧灌漿材料是以環(huán)氧樹脂為主要成分，加入增塑劑、稀釋劑和固化劑等組成的一種高分子材料。

表面處理：用鋼絲刷將混凝土表面的灰塵、浮渣及散層仔細(xì)清除，使裂縫處保持干凈。

配制：將環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、二甲苯按比例稱量，放置在一容器內(nèi)，于20～40 ℃條件下混合均勻后加入乙二胺，再攪拌均勻即可使用，配制量在1 h內(nèi)使用完畢。

材料配好后使用包括小型空氣壓縮機(jī)、壓漿罐、灌漿嘴子等專業(yè)工具，盡快將環(huán)氧樹脂壓入縫隙。

8.3.3 裂縫寬度大于0.5 mm。對于寬度裂縫，可根據(jù)產(chǎn)生的兩種不同情況采取兩種不同方式進(jìn)行修補(bǔ)。

當(dāng)裂縫深度較淺僅存在于浮漿中時(shí)，可使用水磨石機(jī)將表面浮漿打磨處理，直至打磨到裂縫底層，然后對打磨面進(jìn)行鑿毛處理，處理結(jié)束并清洗完畢后，使用超強(qiáng)修補(bǔ)砂漿按照水料比0.14進(jìn)行配置修補(bǔ)，修補(bǔ)后注意對修補(bǔ)面的養(yǎng)護(hù)。

當(dāng)裂縫深度較深時(shí)，沿裂縫方向鑿成深為15～20 mm、寬為20～50 mm的V型凹槽，然后按照8.3.2步驟對裂縫進(jìn)行壓環(huán)氧樹脂處理，處理結(jié)束待環(huán)氧樹脂強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，仍使用使用超強(qiáng)修補(bǔ)砂漿對V型槽進(jìn)行修補(bǔ)處理。

8.4 防治措施

①夏季施工時(shí)，應(yīng)盡量將生產(chǎn)安排在夜晚和非高溫時(shí)段進(jìn)行。炎熱季節(jié)拌制混凝土?xí)r，采用低溫水拌制混凝土，以降低混凝土拌和物的溫度，保證混凝土入模溫度不大于30 ℃。

②冬季攪拌混凝土前，進(jìn)行熱工計(jì)算，并經(jīng)試拌確定水和骨料需要預(yù)熱的最高溫度，盡可能保證混凝土的入模溫度不低于5 ℃。粗、細(xì)骨料及外加劑在料倉內(nèi)進(jìn)行5～15 ℃的預(yù)熱，注意外加劑不得直接加熱，以防溫度過高引起失效。當(dāng)需要對水進(jìn)行加熱處理時(shí)，水的加熱溫度不要高于80 ℃。凝土攪拌時(shí)間較常溫施工延長50%。

③加強(qiáng)原材料控制，嚴(yán)格按配合比施工。

④按工藝嚴(yán)格控制振搗，嚴(yán)禁隨意性振搗，保證振搗均勻密實(shí)。

⑤梁體混凝土灌注完成后，對頂板混凝土表面進(jìn)行2次以上趕光、抹面，保證橋面基面平整、光滑，防止混凝土收縮產(chǎn)生裂紋。

⑥拆模時(shí)間嚴(yán)格按照規(guī)范[3]確定，不能過早。

⑦嚴(yán)格養(yǎng)生工藝，安排專人負(fù)責(zé)灑水養(yǎng)生，梁體覆蓋土工布，養(yǎng)生時(shí)間不得少于14 d，養(yǎng)生期間保證混凝土表面濕潤，冬季采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

總之，上述缺陷的產(chǎn)生都是由施工管理和質(zhì)量管理缺陷造成的。因此，在今后的工作中，要加強(qiáng)管理，把工作做細(xì)，把責(zé)任落實(shí)到人。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》：鐵建設(shè)﹝2010﹞241號[S]. 北京：中國鐵道出版社，2010.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：TB 10424—2010[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[3]杜永昌.高速與客運(yùn)專線鐵路施工工藝手冊[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)，2006.