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摘 要:通过对标准箱梁特点的分析,阐述了预制箱梁表观经常存在的质量问题(色差、气泡、麻面、蜂窝、裂纹等),对预制梁场在施工过程中的质量控制要点进行详细分析研究,研究结论对确保预制梁质量具有重要的指导意义.

关 键 词 :预制箱梁;缺陷原因;预防措施

中图分类号:U21 文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)06-0224-02

近年来,高速铁路在我国各地大规模兴建,铁路科技水平随之大幅度提高.衡量混凝土工程的优劣,不仅是考虑其适应性、经济性和安全性,对于其美观性的要求也非常重要.预制梁生产是桥梁施工中的重要环节,直接关系到整座桥乃至整条铁路的施工质量和进度.由于模板清理不彻底、原材料色泽变化、浇筑工艺、振捣方法及后期的养护措施不能及时到位,在箱梁预制混凝土施工完成后,混凝土表面色差、气泡、麻面、蜂窝、裂纹等外观缺陷问题将会出现,有些外面缺陷可能隐含着混凝土内部的质量问题,因此,预防混凝土外观缺陷及处理方法在实际施工生产中具有重要的现实意义和必要性.

一、目前高铁预制箱梁所具有的特点

(一)三高:技术标准高、科技含量高、质量要求高.

(二)三新:建设标准新、施工技术新、机械设备新.

(三)三严:高性能混凝土一次性浇筑成型时间要求严、预应力孔道安装位置要求严、混凝土浇筑工艺要求严.

二、箱梁外观缺陷的原因分析及预防措施

(一)色差

脱模后的箱梁外观经常表现出腹板上、下部位色差明显,混凝土表面出现局部的浅颜色斑块,有些色差反映了浇筑过程中的工艺缺陷.

1、色差形成的主要原因

(1)制梁完成达到脱模条件后,内外模板相继脱离混凝土表面,因没有及时清理模板表面附着的残留物(水泥浆、浮锈等),直接将脱模剂或便于脱模的液体涂刷至模板表层,残留物被脱模剂包裹,当再次浇筑箱梁时残留物会同脱模剂附着在梁体表面上,模板放置时间过长,表面污染严重.均能导致混凝土表面色差的出现.

(2)腹板形成明显的施工缝,而且表现为下深上浅,主要是因为浇筑间隔时间过长,下层混凝土的水泥浆受振捣上浮后自然泌水悬浮其中的粉煤灰分布不均.

(3)振捣过程中振捣棒过于靠近模板甚至与模板接触,接触点部位小范围产生混凝土离析,粗骨料远离水泥浆增多,水化反应后形成的氢氧化钙多于周围,结晶析出后颜色会浅于混凝土均匀的部位.

(4)垫安装数量多,由于使用不当或未使用“三点接触”型垫块,脱模后形成明显的痕迹,在梁体底板、顶板底面最明显.

2、色差的预防措施

(1)混凝土脱模移梁后,每次使用角磨机安装钢刷对模板表面进行细致的清理后涂刷脱模剂,根据不同的气温条件选择合理粘度的脱模剂,保证涂刷均匀.

(2)合理进行浇筑设备的组织,避免施工缝出现,每次浇筑前进行水泥及外加剂相容性试验,避免混凝土分层过程中“滞后泌水”的出现.

(3)控制作业人员在振捣过程,腹板部位尽量使用附着式振捣(或高频),以规格插入式振动棒为附且避免接触到模板.

(4)钢筋骨架在安放前对所有垫块进行检查,安装不牢固及破损垫块需要重要更换安装.

(二)气泡

箱梁腹板及箱内下梗肋表面部位经常出现大小不同而相互不连通的气泡现象,少量的气泡对梁体质量不会产生影响,但当大量的直径大于5mm、深度大于10mm的气泡会影响钢筋保护层的厚度,对梁体混凝土的耐久性会产生影响.从原材料分析,由于骨料级配不合理也可以产生气泡,这种气泡可能引起的是混凝土内部,对梁体的质量是潜在的隐患,在配合比设计、原材料检验、验证混凝土匀质性时可以避免.

1、气泡形成主要原因

(1)混凝土浇筑时间选择在高温时间、设备故障导致混凝土经时坍落度较大,增加了混凝土的粘性,在浇筑时导致气泡难以排出;梗肋部位斜度大,大量气泡析出后上升速度滞后于振捣.

(2)原材料计量误差控制不准确、外加剂添加工艺不合理,导致水胶比偏差大,外加剂拌合不均匀,局部产生大量气泡,在振捣时易出现汇聚.

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(3)使用表层刷油的钢模板成型混凝土时,如果涂刷薄厚不均匀,特别是涂刷比较厚的地方液体堆积,制梁时混凝土与涂刷比较厚的模板处挤压,影响气泡上升,限制了气泡的排出.

(4)在混凝土浇筑时分层过厚、作业人员振捣时间过短、振捣不充分、不均匀时,在混凝土中的气泡不能完全排出,也会形成混凝土表面气泡产生.

2、气泡的预防措施

(1)严格控制粗骨料的针片状,从料源地控制生产工艺,最适宜的设备选用先圆锥破碎机后反击破碎机会大大减少针片状的含量,杜绝用鄂式破碎机生产粗骨料.

(2)混凝土开盘时间选择在气温较低时开始,每次开盘前检查混凝土的匀质性,对坍落度、含气量严格按设计配合比控制.梗肋部位宜分两层且应适当延长振捣时间.

(3)每月须对拌合站计量系统进行砝码校准;外加剂的添加方式不能选择直接加入拌合物中,应先加入水中,保证外加剂添加的均匀性;对于外加剂的计量校准砝码选择要准确,量程最大为2kg;油质脱模剂涂刷均匀,不能积聚过厚.

(4)从选择振捣设备、振捣时间、振捣半径、振捣频率和灌注方法、分层厚度入手,重视振捣工艺,让混凝土中的气泡尽量排出,以减少混凝土表面气泡数量,保证表观质量.

(三)蜂窝、麻面

蜂窝为混凝土表面局部呈松散状,石子外露有空隙或混凝土外观疏松表现出无强度状态.外观缺陷的蜂窝仅对结构表面有损伤影响美观,深度未延伸及钢筋,也未降低结构截面尺寸,对钢筋的握裹力不构成损失,梁体受力安全未受到影响.

麻面表现为砼表面局部缺浆粗糙,局部有大小不同且相互连通的凹坑、麻点形成粗糙面.

1、蜂窝、麻面形成的原因

(1)箱梁腹板一般较高,厚度较薄,在底板与腹板连接部位钢筋较密,又布置有预应力孔道,使得腹板混凝土浇注时不易振实,也有漏振情况,易造成蜂窝.

(2)浇筑混凝土时,若气温较高,混凝土坍落度损失大,和易性差,难以振捣,易使混凝土出现蜂窝,不密实.


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(3)箱梁混凝土浇筑点分布不合理、未使用串筒,放料过程产生粗细分离的严重离析、分层过厚插入振捣时未能伸入到下一层.

(4)模板支撑不牢固,接缝不密贴,易发生漏浆、跑模、使混凝土产生蜂窝、麻面.

(5)施工人员操作不熟练,振捣范围分工不明确,未能严格作到对相邻部位交叉振捣,从而发生漏振情况,使混凝土出现松散、蜂窝.

(6)混凝土含气量较大,引气剂质量欠佳,气泡连通形成大气泡,最终形成麻面.

(7)配合比计量误差过大,混凝土过于粘稠,振捣时气泡不宜排除,也是造成混凝土结构表面形成蜂窝麻面的原因.

(8)模板清理不彻底,脱模时间过早造成了粘模现象.

2、蜂窝、麻面预防措施

(1)在最易形成蜂窝麻面的腹板位置增设附着式振动器,以插入式振捣棒为主,附着式振动器为辅加强振捣.

(2)避开高温时段进行浇筑作业,对不同批次的水泥与外加剂进行相容性试验,控制坍落度的经时损失.

(3)梁场的搅拌能力及运输能力加强,配备满足混凝土浇筑不宜超过6个小时的要求,特备是在夏季混凝土施工时更应该做好混凝土及时运输到达现场,确保前后浇筑的混凝土衔接.

(4)内、外、端模每次拼接安装时,连接位置紧密,个别接缝大处应拿海绵或玻璃胶填塞,确保在浇筑过程中无浆体流出.

(5)操作工人应严格按照振捣原则进行振捣,控制好振捣方法、振捣时间以及振捣完成后混凝土表面效果,特别应加强底、腹板连接处的振捣.

(6)选择优质的引气剂,在混凝土中分散均匀,使大量气泡不会集中、联通.

(7)准确计量,及时调整每盘混凝土的计量误差,选择质量较好的外加剂产品,减少气泡的产生.

(8)模板清理要彻底,尽量在浇筑过程控制水泥浆对模板表面的污染,不得在用输送软管直接从高处直接卸料.

(四)裂纹

箱梁最容易出现裂纹的位置主要在箱内腹板与顶板交接的变截面处及梁面,主要是混凝土表面的非结构性裂纹,大多由混凝土表面失水过快或收缩引起,虽然非受力裂纹仅是外观缺陷,但有些裂纹会发展成裂缝甚至深度达到梁体钢筋,此类裂纹的出现会影响结构的耐久性.

1、形成裂纹的原因

(1)原材料不合格引起的裂纹,在一定期限内使用了碱活性超标的粗细骨料(按验标要求骨料的碱活性每年做一次检验),最终造成混凝土总碱含量超标,用水计量偏差大,混凝土内部温度过高为碱骨料反应产生膨胀力提供了条件,碱骨料反应造成交接点放射状裂纹,此类裂纹最后会发展成相互连通的网状裂缝,对梁体混凝土的耐久性及安全性影响最大.

(2)混凝土施工工艺引起的裂纹,混凝土保护层过厚.如踩踏已绑扎的钢筋使保护层加厚,影响了混凝土对钢筋的握裹范围,容易形成与受力钢筋垂直方向的裂纹;混凝土振捣不密实、不均匀,混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土坍落度过低,和易性及流动性减小,使混凝土表面出现不规则的收缩裂纹.

(3)混凝土分层或分段浇筑时间过长,接触面处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝和冷缝.

(4)施工后拆模过早,外界温度、砼表面温度、混凝土芯部温度差值超过了一定的限值,表面的快速降温及水份的急聚散失会造成收缩裂纹;混凝土强度处于增长期,表面的收缩应力超过抗裂强度,预应力筋预张拉不及时.会出现温度应力引起的变形裂纹.

(5)养护不及时,覆盖方法不当,梁面尤其在防护墙预埋钢筋附近会出现裂纹.

2、裂纹的预防措施

(1)对已选定的合格料源应加大骨料碱活性的检验频次,用砂浆棒法对粗细骨料每两月进行一次检验,严把原材料进场检验关,不符合要求的材料及时清场,同时做好进场原材料的储存和保护,防止受到污染.

(2)严格控制钢筋保护层厚度,钢筋绑扎模具尺寸正确,钢筋位置放置准确,对梁体钢筋的绑扎过程和吊装入模严格控制.

(3)各种机械设备保证混凝土浇筑时间满足6小时,同时混凝土施工中注意先后混凝土布置顺序,接茬位置加强振捣.


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(4)从实际施工总结,混凝土内部由于水化热产生的温度在3d时会达到峰值,利用预应力孔道注水进行芯部混凝土降温,控制混凝土的升降温梯度;按设计规范要求及时进行预张拉,提供外部对混凝土的约束力.

(5)混凝土养护期间,应重点加强混凝土的湿度和温度控制,尽量减少表面混凝土的暴露时间,及时对混凝土暴露面进行紧

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密覆盖(可采用蓬布、塑料布等进行覆盖),防止表面水分蒸发.暴露面保护层混凝土初凝前,应卷起覆盖物,用抹子搓压表面至少二遍,使之平整后再次覆盖,此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面,直至混凝土终凝为止.

三、结语

箱梁外观缺陷不但结构美观,甚至有些缺陷会成为质量隐患,降低梁体的使用安全及耐久性,混凝土工程讲求内实外美,如果达不到外美的视觉效果,对其内在质量会大打折扣.为保证结构的安全,箱梁的生产过程应从原材料、浇筑工艺、养护方法等方面控制缺陷的出现,同时对缺陷的出现应引起足够的重视,确实保证箱梁结构的安全性、耐久性.

参考文献:

\[1\]客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件.

\[2\]高速铁路混凝土施工验收标准(2011版).

\[3\]高速铁路混凝土施工技术指南(2011版).

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