淺析高速鐵路箱梁混凝土常見質(zhì)量缺陷處置

段景朝

（中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066）

1 概述

我國高速鐵路橋梁里程占線路里程的比例最高達82%，其中，簡支梁橋占橋梁總里程的比例基本在80%以上，施工方法一般為制梁場集中預(yù)制，鐵路專用架橋機架設(shè)施工。梁混凝土箱梁設(shè)計采用C50高強度混凝土，設(shè)計使用年限100年，梁長以32.6m為主，部分為24.6m，用于調(diào)整跨度，特殊地段也存在非標梁長，雙線簡支梁橋一般橫橋向支座中心距4.5m，軌下箱梁截面高3.035m，防護墻內(nèi)側(cè)凈寬9m，橋面寬12.6m，32.6m箱梁自重為790t。

高速鐵路簡支梁橋為箱型結(jié)構(gòu)，高度方向可分為底板、腹板、頂板、翼緣板四部分，沿長度方向靠近梁端4.5m范圍為漸變結(jié)構(gòu)，靠近梁端的支座位置做加強處理。梁體預(yù)留、預(yù)埋件主要包括：支座板預(yù)埋板、防落梁預(yù)埋板、接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)、接觸網(wǎng)拉線基礎(chǔ)、通風孔、泄水孔、吊裝孔、靜載試驗孔、綜合接地系統(tǒng)、集中排水系統(tǒng)、防護墻預(yù)埋鋼筋、擋水臺預(yù)埋鋼筋等。由箱梁結(jié)構(gòu)的特殊性決定，箱梁外觀缺陷主要存在于箱梁內(nèi)腔倒角及內(nèi)腔表面、箱梁腹板外側(cè)、翼緣板、箱梁底面支座周邊?；炷镣庥^缺陷形式主要表現(xiàn)為：表面氣孔、顏色不均勻、表面微裂紋、表面不平整、表面破損、蜂窩麻面及孔洞、露筋、冷縫等。

2 常見質(zhì)量缺陷及處理方法

2.1 氣泡

2.1.1 形成原因

高速鐵路箱梁屬于大體積混凝土，對梁體的彈性、收縮、徐變有一定的要求，因此，會在混凝土中加入一定量的引氣劑，使得混凝土中含有一定量的微小氣泡。一般在梁體表面存在肉眼可見的氣泡屬于質(zhì)量缺陷，形成的原因有：配合計量不準或砂石級配不連續(xù)；混凝土攪拌不均勻；混凝土澆筑過程中分層過厚，未充分振搗；由于人為因素或其他原因，導致振搗不到位，使得混凝土中氣泡未充分排出，停留在模板表面。

2.1.2 防治措施

①優(yōu)化施工配合比，保證其塌落度、擴展度、含氣量、溫度在合理的范圍之內(nèi)。

②混凝土澆筑時控制分層厚度，保證分層厚度在30cm左右。

③控制混凝土的振搗，特別要注意插入式振動棒的作用半徑，也要注意箱梁底板倒角處的振搗，避免振搗不到位，以混凝土表面不再有氣泡冒出、混凝土不再下沉為度，充分振搗并避免過振。

2.1.3 處理方法

對于表面直徑小于5mm的氣泡，采用毛刷沾水或用高壓水管清除孔內(nèi)滯留物后，直接用毛刷或抹子沾細水泥砂漿，在有氣泡處反復(fù)擠壓，直到混凝土表面看不到氣孔的痕跡后停止擠壓。待表面風干后，采用抹布進行擦拭，達到細砂漿填充密實和表面清潔的目的。對于混凝土表面氣孔直徑大于5mm的氣泡，先采用高壓水管或吹氣方式對氣孔進行清理，再采用細砂漿填充，待其風干后，對表面進行擦拭處理。

2.2 表面顏色不均勻

2.2.1 形成原因

表面顏色不均勻一般與模板的打磨情況及脫模劑的使用情況有關(guān)，與混凝土的施工過程也有一定的關(guān)系，包括：原材料的類型、施工配合比、施工過程中的振搗及后期的養(yǎng)護條件等，模板表面的銹跡也是導致混凝土表面顏色不均的一個原因。

2.2.2 防治措施

高鐵箱梁顏色不均勻是典型表觀質(zhì)量缺陷，不影響混凝土實體質(zhì)量。箱梁的永久外露面主要是底板底面、腹板和翼緣板外側(cè)。鋼筋骨架入模前應(yīng)將底板、腹板的模板充分拋光，再涂刷脫模劑。經(jīng)過施工對比分析，使用水性脫模劑的外觀效果明顯優(yōu)于使用油性脫模劑。施工組織要盡可能緊湊，鋼筋骨架入模后到澆筑混凝土之間的時間間隔以不超過24h為宜，時間間隔過長時，模板的浮銹、灰塵、水漬都會影響顏色的均勻性。

2.2.3 處理方法

對于色差不明顯的箱梁外觀一般不做處理。對有明顯銹跡或水漬的混凝土表面先用高壓水沖洗混凝土表面，如黏附有脫模劑、灰塵或污漬的，應(yīng)用尼龍織布擦洗干凈，打磨氧化層、污染物，使缺陷范圍暴露出來。用1：3.5～1：5的黑、白水泥漿涂刮一遍，待面發(fā)白時用棉紗擦除全部浮灰，再按照上述方法進行兩遍補漿，待干凝狀態(tài)后進行打磨，完成后的第二天再次重復(fù)上述程序，直至表面顏色均勻。

2.3 表觀裂紋

2.3.1 形成原因

高速鐵路箱梁混凝土結(jié)構(gòu)表面的裂縫成因很多，主要有四種：一是干縮裂紋，一般為混凝土澆筑完后，未及時進行灑水養(yǎng)護，混凝土水分蒸發(fā)，導致結(jié)構(gòu)開裂。二是溫差裂紋，箱梁屬于大體積混凝土，在混凝土澆筑完成后，水化熱使得箱梁芯部溫度急劇上升，當混凝土表面溫度較低時，會形成很大的溫差，混凝土表面受拉，導致出現(xiàn)裂紋。三是強度未達到規(guī)定值，進行張拉，梁端混凝土未能抵抗壓應(yīng)力而出現(xiàn)的裂紋。四是保護層不滿足要求引起的裂紋，當保護層過大時，由于混凝土水化熱原因?qū)е禄炷灵_裂，當保護層過小時，由于受到鋼筋的擾動導致混凝土開裂，這一現(xiàn)象在箱梁翼緣板處最為明顯。

2.3.2 防治措施

待箱梁混凝土澆筑完成，及時對箱梁進行灑水養(yǎng)護，箱梁橋面宜采用蓄水養(yǎng)護，即采用泡沫板將橋面四周封閉，泄水孔使用橡膠球堵塞，梁面蓄水。內(nèi)腔在拆模后采用噴淋養(yǎng)護。當箱梁初張后移至存梁臺座時，繼續(xù)對箱梁進行灑水養(yǎng)護，使箱梁表面保持濕潤，一般養(yǎng)護14d。在澆筑混凝土前，在箱梁芯部、表層、內(nèi)腔埋設(shè)測溫元件，對混凝土的溫度實施實時檢測，使混凝土芯部與表層、表層與環(huán)境表層水溫不超過15℃，當超過時，需要采取一定的措施。預(yù)張拉的目的是消除早期裂縫，預(yù)張不及時會造成混凝土橫向裂縫，當混凝土強度達到預(yù)制設(shè)計強度時，應(yīng)及時安排預(yù)制。另外，在箱梁張拉時，一定要注意混凝土強度須達到設(shè)計值，當混凝土強度未達到設(shè)計強度時進行張拉，在梁端底板處會出現(xiàn)大量裂紋。

2.3.3 處理方法

①對于淺層裂紋可采用水沖洗，待干燥后用環(huán)氧漿液灌封或用細水泥砂漿涂刷封閉。裂縫較大時，沿縱裂縫采用針孔法鉆10mm的孔，孔深25cm，進行低黏度、耐潮濕環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠灌注，梁體混凝土深層不密實的，進行多次補充灌注，梅花形布置，間距15cm。待深層環(huán)氧固化后，拆除注漿嘴，表面再用環(huán)氧建筑結(jié)構(gòu)膠進行分層修補涂刷至周邊的平整度滿足要求。處理完成后進行表面打磨，貼碳素纖維布，縱、橫方向均進行黏貼，使表面色差恢復(fù)到周邊顏色基本一致為止。

②對于深層裂縫，需要由具備相應(yīng)資質(zhì)的試驗檢測單位進行專項評估，經(jīng)評估可以修復(fù)后使用的，按照評估意見進行修復(fù)后，方可用于工程實體。

2.4 表面不平整

2.4.1 形成原因

造成混凝土表面不平整的原因有兩個，一是模板錯臺超過驗收標準要求的合格范圍；二是由于施工時未按照要求進行抹面引起的，兩種原因均屬于管理問題。

2.4.2 防治措施

落實模板驗收制度，每榀箱梁澆筑前都應(yīng)對模板的長度、寬度、高度、預(yù)拱度、表面錯臺進行驗收。加強作業(yè)人員教育培訓，提高人員責任心，混凝土收面一般要進行兩次：第一次整平，確保頂板、底板的厚度符合要求；第二次在初凝前收光，保證平整度的同時，排出表面的氣泡。

2.4.3 處理方法

處理前，先將表面凸出部分進行鑿平，鑿平后進行一定的打磨。將凹陷部分的浮漿清除，鑿毛清洗干凈，并對鑿毛部分進行潤濕，視凹陷大小進行修補，凹陷較小時，可采用1：2水泥砂漿進行修補，凹陷較大時，可采用與梁體同配比的混凝土進行修補，修補后按要求進行養(yǎng)護。

2.5 表面破損

2.5.1 形成原因

表面破損形成的原因主要有：模板涂刷隔離劑不均勻，造成混凝土粘連，在提梁時造成混凝土掉角；混凝土未達到拆模強度時拆除端模，造成梁端表面破損，或暴力拆模，造成混凝土表面破損；初張拉后，未及時移梁到存梁臺座，導致梁端長時間受力，造成梁端底部掉角。

2.5.2 防治措施

模板涂刷脫模劑時要均勻涂刷，避免混凝土與模板粘連，另外，翼緣板底部為直角，移梁時容易造成掉角，可以通過設(shè)計變更的方式，增加翼緣板倒角，避免應(yīng)力集中，倒角寬度一般為2cm。根據(jù)同條件試塊強度確定端模拆除時間，當同條件試塊強度達到60%以上，再進行拆模。拆模時規(guī)范作業(yè)，避免暴力拆模。梁體初張完成后，及時移梁，避免梁體上拱徐變，梁端受力造成掉角。

2.5.3 處理方法

當破損較小時，清除表面雜物和浮漿，用清水沖刷濕潤后，使用1：2水泥砂漿抹補齊整。當缺棱掉角較大時，鑿除不實混凝土塊，用水濕潤，采用高一級的細石混凝土補好，視情況進行支模，并對其進行養(yǎng)護；凝固后，采用砂磨機適度打磨，以保證表面平整度；最后采用水泥砂漿進行擦拭，確保色澤相近。

2.6 蜂窩麻面及孔洞

2.6.1 形成原因

產(chǎn)生蜂窩麻面的主要原因有混凝土振搗不密實、原材料中細骨料較少、箱梁側(cè)面和端模接縫處漏漿、混凝土塌落度小等，箱梁一般在內(nèi)腔底板倒角處容易出現(xiàn)蜂窩、麻面及孔洞。

2.6.2 防治措施

模板要充分清理干凈，均勻涂刷隔離劑，梁端端模與側(cè)模交接處使用橡膠條密封，防止漏漿，澆筑過程中隨時觀察模板拼接處有無漏漿，并及時處理漏漿現(xiàn)象?；炷琳駬v時要充分振搗，避免漏振。

2.6.3 處理方法

在混凝土圈出蜂窩麻面的面積，沿周圍外延3～5cm，鑿除其范圍內(nèi)的松動混凝土、浮漿等，至堅實的部位。澆水濕潤后，用1：3.5～1：5的白水泥、普硅水泥調(diào)出和已有混凝土色澤相一致的配比，用膩子刀刮壓在待補的混凝土表面，水泥漿硬化后，用砂紙打磨該表面，并噴水養(yǎng)護。待干燥后，采用1：3.5～1：5的黑、白水泥干灰、干粉撲壓，在修補混凝土表面抹平，連續(xù)三到五次。用砂紙打磨修補面與其他非修補面，消除其界面痕跡，必要時可用塑料薄膜黏貼養(yǎng)護。對于孔洞，在鑿除松動混凝土及浮漿、用水沖洗濕潤、支模后，可用細石混凝土或梁體混凝土填塞搗實；清除困難時，可用空壓機排除殘渣余料，待其干燥后，采用1：3.5～1：5的黑、白水泥干灰干擦一遍。

2.7 露筋

2.7.1 形成原因

露筋的主要原因有：鋼筋綁扎位置不準確；鋼筋綁扎不牢固，在澆筑過程中鋼筋偏位；蜂窩或空洞也會使鋼筋外露。

2.7.2 防治措施

保證混凝土和易性符合設(shè)計和施工要求，混凝土澆筑前，應(yīng)檢查鋼筋及保護層墊塊的位置是否準確，梁端處鋼筋密集，應(yīng)使用30mm小直徑振搗棒振搗。

2.7.3 處理方法

規(guī)范使用混凝土墊塊，在鋼筋綁扎時，加強過程控制，按照圖紙要求綁扎鋼筋，位置準確，綁扎牢固，可采用梅花跳綁的方式。有蜂窩或孔洞露筋時，按蜂窩、麻面及孔洞的處理方法進行處理。

2.8 冷縫

2.8.1 形成原因

冷縫的形成，一是施工過程中分層后，由于各種原因停歇時間過長導致。二是原材料不穩(wěn)定，導致兩種梁配合比不一致而造成。

2.8.2 防治措施

控制澆筑工藝，可采用由一端至另一端兩側(cè)對稱同步澆筑，分層厚度控制在30cm，澆筑至距另一端8m左右時，由另一端向中間澆筑，底板兩側(cè)澆筑至腹板根部時，通過頂板預(yù)留的布料孔，將底板中部補齊。隨時關(guān)注混凝土的性能，出場塌落度較大或較小都會導致堵管。現(xiàn)場配備足夠的地泵、布料及配件，以備發(fā)生堵管時進行搶修，保證混凝土的連續(xù)性，現(xiàn)場備用一臺混凝土泵可大大提高混凝土澆筑的連續(xù)性，降低出現(xiàn)冷縫的可能。另外，打梁前應(yīng)檢查材料用量，保證與混凝土澆筑過程中使用的為同一種原材料。

2.8.3 處理方法

對于混凝土面冷縫，可沿冷縫鑿槽嵌縫修補，槽寬30mm，槽深最小20mm，保證鑿除面露出堅硬、密實的混凝土，冷縫兩端向無縫區(qū)延長100mm，用清水將槽內(nèi)混凝土表面沖洗干凈，采用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠進行填充、壓實，抹平表面。表面縫施工完成后，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠表面直接用塑料布覆蓋保護。

3 結(jié)語

由于高速鐵路預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)特殊、體積大，一般引發(fā)混凝土質(zhì)量缺陷的成因有多方面因素，但只要高度重視和認真對待，從源頭上抓起，在實施中精心組織，嚴格規(guī)范要求，混凝土質(zhì)量缺陷這一通病是完全可以預(yù)防和控制的。