中央分隔帶砼護(hù)欄臥式澆筑法工藝提升關(guān)鍵技術(shù)探討

■徐惠彬

（泉州達(dá)順高速公路建設(shè)有限公司，泉州 362602）

高速公路中央分隔帶護(hù)欄是實(shí)現(xiàn)交通導(dǎo)向、減少碰撞事故的重要構(gòu)造措施。護(hù)欄需具備施工方便、堅(jiān)固耐用、外形美觀、易于養(yǎng)護(hù)和維修等特點(diǎn)[1]。鋼筋混凝土護(hù)欄的抗撞能力較強(qiáng)，能滿足實(shí)際使用需求，為了提高施工效率主要采用預(yù)制構(gòu)件[2]?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，預(yù)制構(gòu)件存在著一定的質(zhì)量問題，如保護(hù)層厚度不一致易產(chǎn)生鋼筋外露裂縫超限的問題，混凝土振搗不密實(shí)易導(dǎo)致構(gòu)件表面氣泡多等問題[3-4]。

SB 級中央分隔帶砼護(hù)欄具有強(qiáng)度高和抗撞性強(qiáng)的特性，同時(shí)能滿足導(dǎo)向、防眩光、綠化等多方面的要求[5-6]，在福建地區(qū)高速公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。為進(jìn)一步提高SB 級中央分隔帶砼護(hù)欄施工質(zhì)量，本研究針對臥式澆筑法施工特點(diǎn)，從振搗工藝、脫模技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)等方面進(jìn)行了重點(diǎn)分析，以期提高SB 級中央分隔帶砼護(hù)欄的防撞特性與外觀質(zhì)量。

1 臥式澆筑法工藝特點(diǎn)和施工流程

1.1 工藝特點(diǎn)

臥式澆筑法相比于立式澆筑有明顯的優(yōu)勢：（1）平臥澆筑時(shí)可將護(hù)欄朝向路面的一側(cè)向下澆筑，振搗過程中混凝土內(nèi)的氣泡由下向上排出，排出距離明顯縮短，大大提高了氣泡排出效率，同時(shí)保證護(hù)欄面向路面一側(cè)無氣泡，提高護(hù)欄外觀效果。（2）混凝土澆筑的工作面增大，提高了澆筑效率，同時(shí)澆筑厚度減小，不需分層澆筑，縮短振搗時(shí)間，避免漏振、過振的問題，減少混凝土離析。（3）模板在臺(tái)座上預(yù)制，增加了模板剛度，減少了模板變形，提高了構(gòu)件尺寸的精度。

1.2 施工流程

1.2.1 澆筑臺(tái)座

根據(jù)構(gòu)件尺寸數(shù)量和場地面積，布置臺(tái)座，澆筑臺(tái)座混凝土。

1.2.2 模板制作和安裝

為提高預(yù)制構(gòu)件的外觀效果，采用定制式整體鋼模板（圖1）。鋼模板長4 m，外縱向用[10 加固，橫向用10 mm 鋼板加固。模板安裝前進(jìn)行除銹，清理干凈后安裝定位。模板用連接螺栓固定，并在接縫位置貼海綿等柔性材料，防止漏漿。模板安裝完成后涂刷脫模劑。

圖1 定制式整體鋼模板

1.2.3 鋼筋制作

采用鋼筋籠定位框進(jìn)行鋼筋加工和安裝放樣（圖2）。施工過程中工人只需將鋼筋安裝到定位框上相應(yīng)位置即可，既可以提高鋼筋籠的制作精度，又可節(jié)約人工，提高施工效率。鋼筋籠和模板間放置和混凝土配合比相同的水泥墊塊，用鐵絲綁扎牢固（圖3）。

圖2 鋼筋綁扎定位胎模架

圖3 鋼筋籠和模板間放置水泥墊塊

1.2.4 混凝土拌和

混凝土采用帶自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的強(qiáng)制式攪拌樓進(jìn)行拌制。攪拌完成后應(yīng)在澆筑現(xiàn)場檢測混凝土的坍落度。

1.2.5 混凝土澆筑

澆筑前對模板和隱蔽工程進(jìn)行檢查。為保證混凝土密實(shí)性和表面平整，先采用插入式振動(dòng)器振搗，后用附著式振動(dòng)器補(bǔ)振（圖4），以混凝土表面無氣泡作為振搗密實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，最后進(jìn)行表面抹面（圖5）。

圖4 附著式自動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)

圖5 人工檢查抹面

1.2.6 混凝土護(hù)欄養(yǎng)護(hù)

預(yù)制構(gòu)件采用蒸汽養(yǎng)護(hù)（圖6），能使混凝土在較高溫度及較高濕度的條件下迅速硬化，更快達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。拆模后，表面充分澆水潤濕并覆蓋塑料薄膜。養(yǎng)護(hù)過程中要保證薄膜始終與構(gòu)件貼合，保證養(yǎng)生效果。

圖6 養(yǎng)護(hù)窯蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備

2 工藝提升關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 混凝土布料及振搗工藝優(yōu)化

2.1.1 布料振搗工藝對坍落度要求分析

試驗(yàn)研究表明，坍落度超過185 mm 的混凝土，布料時(shí)間需要2～3 min，坍落度小于175 mm 的混凝土，布料時(shí)間在5 min 以上?，F(xiàn)場測量一組坍落度155 mm 的混凝土，布料振搗時(shí)間為12 min。布料后用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行二次振搗，約2 min?，F(xiàn)場測量結(jié)果表明，預(yù)制護(hù)欄為不規(guī)則形狀，坍落度過低時(shí)混凝土難以填實(shí)，但坍落度過大的混凝土在振搗過程中容易出現(xiàn)分層、泌水現(xiàn)象，泥漿上浮，氣泡難以排出，在模板底部聚集，導(dǎo)致表面氣泡增多。

預(yù)制構(gòu)件防護(hù)欄混凝土坍落度一般大于180 mm，小于200 mm，現(xiàn)場澆筑混凝土坍落度最小158 mm，最大達(dá)到215 mm。坍落度數(shù)值大小是混凝土的流動(dòng)性能好壞的體現(xiàn)，對混凝土的布料點(diǎn)疏密度和振搗時(shí)間長短有顯著影響。當(dāng)坍落度小于175 mm 時(shí)，混凝土初凝時(shí)間較短，振搗所需時(shí)間一般要超出5 min，由于澆筑速度過慢，振搗時(shí)間延長，模具周轉(zhuǎn)頻率減低。當(dāng)坍落度大于200 mm 時(shí)，振搗時(shí)混凝土易出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，并且澆筑完成的混凝土表面氣泡大，數(shù)量較多，構(gòu)件的圓環(huán)邊緣容易開裂。因此，現(xiàn)場混凝土澆筑時(shí)坍落度需控制在180～200 mm，同時(shí)控制布料點(diǎn)的疏密度和振搗時(shí)間長短。

2.1.2 布料振搗工藝對構(gòu)造外觀質(zhì)量影響

現(xiàn)有研究表明，預(yù)制構(gòu)件的混凝土一次澆筑厚度超過500 mm 后振搗難以密實(shí)。預(yù)制護(hù)欄為異形構(gòu)件，需進(jìn)一步研究其澆筑和振搗工藝，尋找更適合的方式，減少外觀缺陷。本研究采用附著式振搗與人工插搗相結(jié)合，分析振搗方式和振搗時(shí)間對外觀質(zhì)量的影響。6 種澆筑及振搗工藝見表1。

表1 6 種澆筑及振搗工藝

由表1 可知，澆筑工藝GY2、GY4、GY6 分2 層布料，附著式振搗器振搗時(shí)間為30～60 s，人工插搗時(shí)間為60～120 s。每種工藝按照澆筑1 組模具（2 個(gè)構(gòu)件），其他試驗(yàn)條件保持一致。混凝土試件養(yǎng)護(hù)成型后拆除，對其外觀質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果見表2。

表2 6 種澆筑工藝構(gòu)件質(zhì)量評價(jià)結(jié)果

由表2 可知，布料振搗工藝GY2、GY4、GY6 質(zhì)量相對GY1、GY3、GY5 較差，說明澆筑分層增加，施工操作流程增加，產(chǎn)生的問題增大，施工質(zhì)量降低。采用工藝GY1、GY3、GY5 所生產(chǎn)的構(gòu)件，構(gòu)件外觀質(zhì)量有所改善，其中工藝GY3、GY5 構(gòu)件的底部模板氣泡明顯減少，外觀較GY1 有所提高，說明附著式振搗可促進(jìn)氣泡排出，提高密實(shí)度。工藝GY3、GY5 在插搗、振搗時(shí)間上有所區(qū)別，工藝GY3 插搗時(shí)間長，同時(shí)提升混凝土的密實(shí)度與外觀平整度，規(guī)范生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化，在一定程度上縮短輔助振搗的時(shí)間，提高了模具的周轉(zhuǎn)率。綜合來看，工藝GY3效果最佳。

2.2 脫模劑選擇與涂刷工藝研究

2.2.1 脫模劑選擇

模板影響混凝土表面質(zhì)量的因素除了氣泡外還包括表面污染、損傷等，這取決于混凝土的脫模質(zhì)量。現(xiàn)有脫模劑主要為機(jī)油—柴油混合物，該混合物可在模板上形成一層薄薄的油膜，減少混凝土與模板接觸，從而減少混凝土與模板的粘結(jié)。另一種脫模劑為水溶性消泡脫模劑。

為比較兩者脫模劑對混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量的差別，分別選用基質(zhì)水溶性脫模劑及機(jī)油—柴油混合物進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)方法為：在透明塑料桶內(nèi)部均勻涂刷脫模劑，靜置30 min 后澆入混凝土，通過透明筒壁觀察氣泡排出情況。1 d 后脫模拍取試件表面，見圖7。

圖7 不同脫模劑脫模效果

觀察試件（圖7）表面發(fā)現(xiàn)，圖7-B 試件表面氣孔非常多，表面平整度差，脫模劑消泡效果不佳；圖7-A 試件表面氣孔減少，但仍有較多明顯的大氣泡，表面效果不理想；圖7-C 脫模劑未形成有效薄膜，混凝土表面與筒壁粘連，未粘連部分有少量氣泡；圖7-D 試件表面無明顯氣泡，平整光滑。因此，水溶性消泡型脫模劑是較為理想的脫模劑，可明顯減少混凝土表面氣泡，提高表面美觀性。

為了研究不同種類水溶性脫模劑對欄桿混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量的影響結(jié)果，選擇1 號(hào)消泡水溶型脫模劑、2 號(hào)消泡乳液型脫模劑和機(jī)油—柴油脫模劑進(jìn)行對比試驗(yàn)，在分組的鋼模板上均勻涂刷不同的脫模劑，混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)和拆模后，檢查其外觀質(zhì)量，見圖8。

圖8 不同脫模劑對混凝土外觀影響

由圖2 可知，涂刷1 號(hào)消泡水溶型脫模劑的混凝土外觀質(zhì)量好于2 號(hào)消泡乳液型脫模劑，試件表面氣泡數(shù)量少而小，混凝土光澤度好，并有鏡面效果。采用機(jī)油—柴油脫模劑的試件氣泡明顯，色澤暗淡，整體外觀質(zhì)量較差。這主要是因?yàn)闄C(jī)油為憎水性物質(zhì)，且粘滯性較大，模板壁上的氣泡會(huì)受到較大的摩擦阻力，難以排出。機(jī)油—柴油容易在試件表面形成污點(diǎn)，導(dǎo)致構(gòu)件表面色澤變暗。因此，選擇水溶性消泡型脫模劑效果最好。

2.2.2 脫模劑涂刷工藝優(yōu)化

（1）模具清理

預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量與模具表面的平整程度密切相關(guān)。光滑平整的模具表面能有效避免混凝土漿體與模具表面之間的粘結(jié)，減少脫模過程的損傷。一般模具在上一個(gè)構(gòu)件脫模后，表面會(huì)殘留部分水泥渣，尤其是不規(guī)則的異形構(gòu)件，在坑槽、凹角等位置水泥渣殘留量較大。在模具清理過程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題有：表面不平整差、砂漿粘模、鋼板銹蝕嚴(yán)重、水泥殘?jiān)嗟龋妶D9。

圖9 模具清理常見問題

對以上問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)模具清理存在的問題對混凝土外觀影響的危害性，并針對各種問題提出改進(jìn)措施，見表3。

表3 模具清理存在問題類別、引起問題的原因及改進(jìn)措施

（2）脫模劑噴涂

脫模劑噴涂方式也會(huì)對其施工性能產(chǎn)生影響，如干燥成膜時(shí)間、脫模性能、耐水性、對模板材料腐蝕等?，F(xiàn)有的脫模劑噴涂方式主要為高壓噴槍噴刷。但護(hù)欄構(gòu)件為異形構(gòu)件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼模板表面光滑，高壓噴槍噴刷過程中反而因壓力過大導(dǎo)致脫模劑噴涂不均勻和浪費(fèi)，降低脫模劑使用效果。同時(shí)高壓噴槍施工過程中，需在脫模劑中摻水稀釋，容易加快鋼模板銹蝕，影響構(gòu)件外觀。

脫模劑采用機(jī)械噴涂與人工涂抹相結(jié)合的方式，在機(jī)械噴涂不到位的地方，采用人工涂抹脫模劑，比如構(gòu)件的轉(zhuǎn)角、異形部位。人工涂刷后用防腐抹布均勻涂抹，確保脫模劑均勻、沒有遺漏之處。涂刷完成后模板覆蓋放置，根據(jù)不同的氣溫，調(diào)整放置時(shí)間，具體時(shí)間以脫模劑干燥成膜為準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本研究針對目前護(hù)欄所用混凝土布料振搗澆筑和脫模劑涂刷工藝進(jìn)行研究，明確臥式澆筑法各施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)工藝，主要結(jié)論如下：（1）對于臥式澆筑法，采用附著式振搗和人工插搗的方式進(jìn)行輔助振搗澆筑，混凝土坍落度在大于180 mm 且小于200 mm 時(shí)，混凝土布料位置合理和振搗時(shí)間縮短，混凝土分層冷縫明顯減少；（2）采用不同布料方式及振搗工藝進(jìn)行試件成型，對成型試件外觀評價(jià)后確定布料技振搗方式為一次布料，2 min 插搗，30 s 附著式振搗；（3）對比涂刷3 種不同類型脫模劑使用情況，對混凝土試件表面質(zhì)量的影響進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明B1 試件表面氣泡大且數(shù)量最多；D1 試件表面平整度好，色澤均勻，鏡面效果好，混凝土外觀質(zhì)量最高；水溶性消泡型脫模劑效果優(yōu)于常用的脫模劑，消泡水溶型脫模劑優(yōu)于消泡乳液型脫模劑；（4）針對鋼模具存在表面平整度差、砂漿粘模粘度大、鋼板銹蝕嚴(yán)重以及水泥殘?jiān)嗟葐栴}，提出了相對應(yīng)的改進(jìn)措施。