淺議現(xiàn)澆箱梁混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

彭德兵

(南平高速咨詢監(jiān)理有限公司，福建 南平 353400)

1 工程概況

本項(xiàng)目為武夷新區(qū)快速通道(S303)固縣至公館大橋段公路工程。仙店互通主線橋(MK48+351.5)左右幅分別為5 m×30 m，五孔一聯(lián)分四節(jié)段(66 m+30 m+30 m+24 m)施工；上部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁高為1.8 m，箱梁為三個(gè)箱室結(jié)構(gòu)，兩條中腹板壁厚由145 cm漸變至45 cm，漸變范圍為2.5 m，邊腹板為斜腹板壁厚由95 cm漸變至45 cm，漸變范圍為2.5 m，箱梁頂板寬均為14.75 m，翼板懸挑2 m，底板寬度9.75 m，箱梁外觀底板及翼板與斜腹板設(shè)置圓弧導(dǎo)角，半徑為30 cm，縱向在墩位處設(shè)計(jì)實(shí)心段橫梁，橫梁寬度分別為1.5 m與2.0 m，頂板及底板厚度均為25 cm。

2 梁體混凝土裂縫的類型和成因分析

2.1 荷載引起的裂縫

在常規(guī)靜、動(dòng)荷載和次應(yīng)力作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的開裂叫做荷載開裂。載荷裂紋因受力方式和作用部位的不同而表現(xiàn)出不同的特征。這種裂紋主要發(fā)生于受拉區(qū)、受剪區(qū)和局部應(yīng)力集中區(qū)。按受力模式，其裂縫具有以下特點(diǎn)：中央張拉裂。裂紋在箱梁的橫向上穿過，其間隔大致相同，與受力方向垂直。在使用螺釘加固時(shí)，在鋼筋連接處會(huì)產(chǎn)生二次開裂。彎曲開裂。從受拉區(qū)的邊緣起，最大的彎矩附件產(chǎn)生了與受拉方向相垂直的裂紋，并逐漸向中線發(fā)展；在使用螺釘加固后，裂紋之間出現(xiàn)了短小的二次裂紋。在配筋數(shù)量不多的情況下，結(jié)構(gòu)的裂縫數(shù)量和寬度都比較小，從而導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。剪切開裂。箱梁與分點(diǎn)梁段之間的距離較近，在箱梁的腹面上有一條45°左右的斜縫。扭曲開裂。在接近支撐裝置的一側(cè)腹壁或翼板上，首先產(chǎn)生多個(gè)45°左右的傾斜裂縫，然后沿鄰近的平面呈螺旋狀擴(kuò)展。局部張裂。在箱梁內(nèi)側(cè)錯(cuò)板后方和兩側(cè)的混凝土，因預(yù)應(yīng)力束貓下力的局部作用，產(chǎn)生了45°的斜坡開裂。局部壓縮開裂。在局部壓縮區(qū)域內(nèi)，多條與壓力方向基本平行的短裂縫出現(xiàn)。

2.2 變形引起的裂縫

箱梁橋在近幾年內(nèi)出現(xiàn)了許多裂紋，但這些裂紋大多是由于變形而產(chǎn)生的，如混凝土水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱、收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)、基礎(chǔ)不均勻沉降變形等。在這種變形的限制下，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了額外的內(nèi)力。由于附加內(nèi)力過大而產(chǎn)生的裂縫，稱為“變形”。

溫度應(yīng)力裂縫。由于混凝土本身存在著熱脹冷縮特性，在外界或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的改變下，會(huì)引起混凝土的變形，如果限制了變形，那么在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)形成應(yīng)力，而應(yīng)力大于混凝土的拉伸強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)開裂。在一些混凝土箱梁橋中，其溫度應(yīng)力可能會(huì)達(dá)到或超過活荷載。與其它裂縫相比，溫變裂縫最大的特點(diǎn)就是隨著溫度的升高，它會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大和關(guān)閉。在混凝土箱梁橋中，年溫差、日照、驟降、水化熱等是導(dǎo)致橋梁溫度變化的重要原因。

2.3 材料劣化引起的裂縫

(1)鋼筋銹燭引起的裂縫

混凝土箱梁橋，若混凝土品質(zhì)不佳或保護(hù)層不夠厚，CO侵入混凝土，會(huì)造成混凝土強(qiáng)度下降，或因氯離子濃度過高，會(huì)造成混凝土表面的氧化膜破損，造成箱體活化時(shí)，其腐蝕物質(zhì)氫氧化鐵量增加約倍，造成混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向出現(xiàn)裂紋，并滲入混凝土表面。銹蝕后，鋼筋的有效截面面積減少，鋼筋對混凝土的夾持力減弱，從而引起其它形式的開裂，使鋼筋的腐蝕更加嚴(yán)重。在潮濕的環(huán)境中，如橋梁、箱梁底板、兩側(cè)腹板等，鋼筋腐蝕導(dǎo)致的開裂是常見的。為了避免此類裂縫的發(fā)生，應(yīng)從預(yù)防鋼筋銹蝕、施工中控制水泥水灰比、強(qiáng)化振搗以確保混凝土的致密、降低氧的滲入，并嚴(yán)格控制含氣鹽的添加量，尤其是在沿海地區(qū)和其它有腐蝕性的地區(qū)，尤其要注意。

(2)凍脹引起的裂縫

在大氣溫度低于零下時(shí)，混凝土?xí)l(fā)生凍結(jié)，自由水變成冰，體積增大，從而在混凝土中形成膨脹力；同時(shí)，由于過冷水在混凝土微孔中的遷移和重新分配，會(huì)造成滲透壓力，增大了混凝土的膨脹力，從而降低了混凝土的強(qiáng)度，從而產(chǎn)生了裂紋，比如，如果不采取保溫措施，就會(huì)產(chǎn)生沿管道方向的凍脹開裂?；炷料淞旱膬鰮p劣化主要有三種：內(nèi)部破壞、表面剝落、破裂。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)混凝土原材料方面。粗集料應(yīng)選用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配合理、吸水率小的碎石。用于生產(chǎn)碎石的巖石火成巖的飽和抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于80 MPa，變質(zhì)巖的飽和抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于60 MPa，石料加工必須保證生產(chǎn)的成品料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，碎石破碎必須采用二級(jí)或二級(jí)以上聯(lián)合破碎設(shè)備(其中至少一級(jí)采用反擊破)，碎石加工應(yīng)經(jīng)過整形破碎，以保證集料的顆粒形狀接近立方體顆粒。這樣就大大減少了針片狀顆粒的含量，針片狀顆粒含量減少了，碎石的壓碎指標(biāo)也就減少了，這樣有利于改善混凝土的和易性，也有利于混凝土抗壓強(qiáng)度的提高。對粉塵含量較大的石料加工場還要加強(qiáng)集料除塵的力度，嚴(yán)格控制各種規(guī)格集料的粉塵含量。碎石進(jìn)場后，試驗(yàn)人員應(yīng)現(xiàn)場取樣進(jìn)行顆粒級(jí)配、壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量、密度等指標(biāo)的檢測，未經(jīng)檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不合格的材料不得使用。

細(xì)集料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈、粒徑小于5 mm的河砂，如果沒有河砂，也可以采用符合要求的機(jī)制砂，砂子進(jìn)場后，試驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)批次或方量進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的項(xiàng)目至少應(yīng)包括級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含泥量及泥塊含量。只有這些指標(biāo)滿足相關(guān)規(guī)范要求后才能使用。細(xì)集料優(yōu)先選用級(jí)配良好的中砂，沒有中砂時(shí)，也可以選用級(jí)配良好的粗砂，較高標(biāo)號(hào)強(qiáng)度的混凝土不得采用細(xì)砂，因?yàn)榧?xì)砂吸水量大，當(dāng)水泥用量不變時(shí)，要達(dá)到相同的塌落度，細(xì)砂的用水量要比中砂和粗砂多，這就直接導(dǎo)致了混凝土強(qiáng)度的下降。并且用細(xì)砂拌制的混凝土和易性很差，特別是流動(dòng)性難以滿足現(xiàn)場施工工藝需求，若一味追求塌落度滿足施工工藝要求，不僅會(huì)增加成本，也很容易導(dǎo)致混凝土的離析。

水泥宜選用散裝水泥，水泥到場后，試驗(yàn)人員應(yīng)現(xiàn)場取樣進(jìn)行水泥強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間和安定性等的各項(xiàng)性能的試驗(yàn)，通過檢驗(yàn)，水泥各項(xiàng)性能符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》后才能使用。散裝水泥的入罐最高溫度不宜高于60 ℃，低溫期施工時(shí)，水泥進(jìn)入攪拌缸前的溫度不宜低于10 ℃。為了減少水泥混凝土拌合用水量、提高混凝土強(qiáng)度；或在和易性及強(qiáng)度不變的條件下，節(jié)約水泥用量，可在不改變各種原材料配比的情況下，添加混凝土高性能或高效減水劑。所使用的減水劑與水泥之間應(yīng)具有良好的相容性，與水泥之間不具有良好相容性的外加劑不能使用，否則，拌制的混凝土?xí)霈F(xiàn)質(zhì)量問題。外加劑進(jìn)場后，試驗(yàn)人員應(yīng)現(xiàn)場取樣進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)的項(xiàng)目應(yīng)包括減水率、泌水率比、含氣量、凝結(jié)時(shí)間之差、抗壓強(qiáng)度比、收縮率比。

(2)混凝土配合比方面。選好了各種原材料之后，做好混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作是保障混凝土質(zhì)量的另一個(gè)關(guān)鍵因素。配制的混凝土拌合物應(yīng)能滿足現(xiàn)場施工工藝的要求，混凝土的強(qiáng)度、耐久性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，配合比各類材料用量應(yīng)以質(zhì)量表示，并根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和施工條件的不同，通過試配確定。在滿足現(xiàn)場施工條件的情況下，盡量采用低塌落度的混凝土進(jìn)行施工，這樣有利于節(jié)約水泥和提高混凝土的耐久性。混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)過多次試拌，通過多次試拌最終確定一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又能滿足設(shè)計(jì)要求的配合比。

(3)混凝土的攪拌。在混凝土開始拌制之前，要進(jìn)行各種規(guī)格的粗集料和細(xì)集料的含水率試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將理論配合比換算成施工配合比，用于配料的計(jì)量裝置精度應(yīng)符合規(guī)范要求，并應(yīng)經(jīng)過計(jì)量檢定部門的標(biāo)定，符合要求后，才能投入生產(chǎn)。混凝土的攪拌應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行，攪拌時(shí)間應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)的公稱容量和攪拌方式及外摻料的性質(zhì)綜合確定。攪拌時(shí)間要充分，以拌制出勻質(zhì)性的混凝土為準(zhǔn)。要定期檢查攪拌機(jī)葉片的磨損情況，強(qiáng)制式攪拌機(jī)葉片在旋轉(zhuǎn)過程中與攪拌筒底襯板、側(cè)襯板之間的間隙不得大于5 mm，葉片磨損超出規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，否則將導(dǎo)致拌制的混凝土和易性和勻質(zhì)性出現(xiàn)異常。這是一個(gè)很容易被忽視的問題，筆者在本項(xiàng)目上經(jīng)歷過這個(gè)事情，混凝土攪拌站為自建站，有一段時(shí)間拌制的混凝土和易性經(jīng)常出問題，從包括用于混凝土中的水泥、外加劑等各種原材料開始查，還有混凝土的攪拌時(shí)間，經(jīng)檢查，原材料都合格，混凝土攪拌時(shí)間也沒問題，水泥和外加劑的成分也沒有改變，既水泥和外加劑的相容性沒問題。后來把所有原材料取樣，按配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行多次試拌，結(jié)果拌制的混凝土和易性滿足要求。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)混凝土攪拌機(jī)葉片磨損嚴(yán)重，更換了攪拌機(jī)葉片后拌制的混凝土就正常了。

(4)混凝土的運(yùn)輸?；炷烈话悴捎脭嚢柽\(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸途中應(yīng)以2～4 r/min的速度進(jìn)行攪拌，運(yùn)到施工現(xiàn)場以常速再次攪拌后卸料，首先進(jìn)行混凝土和易性檢驗(yàn)，符合要求后，可以進(jìn)行混凝土的澆筑，如果和易性不能滿足要求，則應(yīng)進(jìn)行二次攪拌，二次攪拌后和易性仍不能滿足現(xiàn)場施工工藝要求，該車混凝土就不得使用。

(5)混凝土的澆筑。箱梁混凝土澆筑之前應(yīng)編制詳細(xì)的施工方案，施工方案應(yīng)說明詳細(xì)的施工工藝和施工步驟，施工方案應(yīng)獲得監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)后才能實(shí)施?；炷翍?yīng)分層澆筑，分層厚度根據(jù)振搗方式的不同而異。混凝土振搗時(shí)間要充分，每一振點(diǎn)的振搗持續(xù)時(shí)間控制在20～30 s，混凝土要振搗密實(shí)，判斷的特征一般為混凝土停止下陷、不再冒出氣泡、表面出現(xiàn)平坦、泛漿為止，但也不要過振，過振會(huì)導(dǎo)致混凝土離析?；炷翍?yīng)連續(xù)進(jìn)行澆筑，如果由于施工工藝或其他原因，需要分次澆筑的，應(yīng)確定好施工縫的位置，箱梁的施工縫應(yīng)設(shè)在結(jié)構(gòu)受剪力和彎矩相對較小的部位，澆筑下一層混凝土之前，應(yīng)對施工縫進(jìn)行鑿毛處理，采用人工進(jìn)行鑿毛時(shí)，混凝土的強(qiáng)度不應(yīng)低于2.5 MPa，鑿毛處理后，應(yīng)用潔凈的水將施工縫沖洗干凈。已確?；炷翆娱g良好的粘結(jié)。在下層混凝土施工前，宜在施工縫表面攤鋪一薄層和混凝土相同水泥和相同水灰比拌制的砂漿，以利于混凝土層間更好的黏結(jié)。

(6)混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓尚秃?，待混凝土表面收漿后即可開始覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)。由于箱梁混凝土的水泥用量比較大，在混凝土澆筑初期會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度不同，存在溫度差異，混凝土表面容易失水變干，如果混凝土表面未保持濕潤狀態(tài)，就很容易導(dǎo)致收縮裂縫的產(chǎn)生。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)能夠有效的避免混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生。養(yǎng)護(hù)箱梁混凝土的水不得含有對混凝土產(chǎn)生不利影響的有害物質(zhì)，混凝土的灑水保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7 d，混凝土表面要一直保持濕潤狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)場氣溫低于5 ℃時(shí)，要采取措施進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，不得直接向混凝土表面灑水。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量控制措施

4.1 提高施工人員綜合素質(zhì)

施工人員所具備的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都直接影響著預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量，那么就要重視對施工人員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提高，以此來滿足現(xiàn)階段的質(zhì)量控制要求，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量控制目標(biāo)。雖然現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)被科學(xué)應(yīng)用在公路橋梁建設(shè)過程中，并且取得了相對來說比較顯著的應(yīng)用效果，但是現(xiàn)澆箱梁混凝土施工表現(xiàn)出較強(qiáng)的復(fù)雜性和專業(yè)性，所以需要相關(guān)施工人員具備足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在明確施工要點(diǎn)的同時(shí)做好質(zhì)量控制工作，有利于提升現(xiàn)澆箱梁混凝土施工效率。在現(xiàn)階段的現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中，部分施工人員的職業(yè)素質(zhì)和專業(yè)水平較低，所掌握的施工技術(shù)也不符合施工要求，導(dǎo)致現(xiàn)澆箱梁混凝土施工質(zhì)量難以得到有效控制。因此，施工單位要加強(qiáng)對相關(guān)施工人員的專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)培訓(xùn)，幫助其正確認(rèn)識(shí)質(zhì)量控制的必要性，從而增強(qiáng)其在現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中的質(zhì)量意識(shí)，在一定程度上提高了施工安全性和專業(yè)性。

4.2 做好雨季施工管理工作

雨季施工是現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中的重要組成部分，這不僅會(huì)影響施工環(huán)節(jié)的進(jìn)度，還會(huì)對施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量帶來不同程度的影響，因此要在現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中做好雨季施工管理工作。為了保證現(xiàn)澆箱梁混凝土施工的質(zhì)量，就要盡可能避免雨雪天氣開展現(xiàn)澆施工工作，同時(shí)還要根據(jù)天氣狀況合理布置施工現(xiàn)場，以此來保證施工材料的完好性和施工設(shè)備的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上提高施工現(xiàn)場的安全性。

4.3 重視質(zhì)量控制監(jiān)督管理

要想在現(xiàn)澆箱梁混凝土施工達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量控制目標(biāo)，就要結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際狀況和相關(guān)施工要求進(jìn)行監(jiān)督和管理，以此來提高現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中進(jìn)行質(zhì)量控制的效率和水平。一方面，施工單位要圍繞現(xiàn)澆箱梁混凝土施工質(zhì)量控制制定針對性的監(jiān)督管理制度，嚴(yán)格規(guī)范相關(guān)施工人員的操作方式和施工流程，既能夠保證現(xiàn)澆箱梁混凝土施工的科學(xué)性，又能夠提高現(xiàn)澆箱梁混凝土施工的質(zhì)量；另一方面，要定期對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆箱梁混凝土施工中存在的質(zhì)量隱患，并根據(jù)其出現(xiàn)的原因制定預(yù)防措施和解決方案，在加強(qiáng)施工質(zhì)量控制的同時(shí)提升施工效率。另外，在控制現(xiàn)澆箱梁混凝土施工的質(zhì)量時(shí)，還要加強(qiáng)對相關(guān)材料設(shè)備的監(jiān)督管理，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇現(xiàn)澆箱梁混凝土施工材料和設(shè)備，并制定相關(guān)監(jiān)督管理制度來保證材料設(shè)備的完整和安全，避免在施工過程中出現(xiàn)安全隱患和質(zhì)量問題。只有對現(xiàn)澆箱梁混凝土施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位的監(jiān)督管理，才能夠提升質(zhì)量控制工作的效率和效果。

5 結(jié) 語

綜合所述，通過結(jié)合工程實(shí)例對現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土施工質(zhì)量控制進(jìn)行剖析，發(fā)現(xiàn)影響混凝土現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量的因素比較多，而且非常容易受外界因素的影響。因此，為了進(jìn)一步保障施工的質(zhì)量，需要加強(qiáng)對原材料的檢測，通過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、混凝土的攪拌、運(yùn)輸，混凝土的澆筑振搗和養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把控，最大程度的提高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土施工質(zhì)量。