聚苯乙烯泡沫作空心板內模應用技術的探討

摘要：高速公路中小橋設計上部多為預應力或非預應力空心板梁結構，隨著經濟的發展，高速公路車流量及載重量的增加，空心板梁的設計理念及施工也發生相應變化。本文通過工程實例對中小型空心板內模采用聚苯乙烯的施工工藝、質量進行探討。

關鍵詞：聚苯乙烯 空心板 內模

隨著國民經濟的不斷發展，公路交通在國民經濟中的作用和地位越來越顯著，作為公路交通中的樞紐——橋梁也得到了很大的發展。中、小跨徑橋梁的上部多采用預應力及非預應力空心板梁裝配式結構，空心板梁結構形式簡單，相對于T形和箱形梁等其它形式的梁，具有建筑高度較低、預制方便、工藝簡單、用材經濟、易于工廠化和標準化生產，運輸和吊裝方便，適應范圍廣等特點，在我國公路和橋梁中得到了廣泛應用，極大限度的滿足了我國生產建設的需求。

１、空心板梁設計理念的變化

傳統空心板梁多采用預應力結構，板寬99cm，內模采用雙橢圓形或單圓孔形，隨著道路車流及載重量的增加，傳統的空心板已不適應現代高速公路的發展要求，按照新的設計理論，為了提高橋梁的整體剛度和穩定性，高速公路16～20ｍ預應力空心板梁一般按底寬132.3cm～150cm，梁高75～90cm設計，內部結構也相應變為帶倒角的長方形內模，類似于小型箱梁，由于內部尺寸較小（53X93ｃｍ），如果采用鋼內模，人工無法進行拆模及組裝，這一外形尺寸的改變必然導致施工工藝也要產生相應的突破。

傳統空心板梁生產工藝的敝端

傳統的預應力空心板采用充氣膠囊作內模，有施工簡便，快速，成本低的特點，但隨著近幾年，高速公路車流量不斷加大，超載車輛增加，又由于空心板自身的弊端，會出現各種各樣的通病。如承載力不足、單板受力、橋板裂縫、撓度過大等，情況嚴重時將影響了橋梁的使用。

通過近幾年橋梁的病害調查發現，空心板梁最典型的通病是容易產生縱向裂縫，其主要原因是：目前大多空心板梁采用充氣膠囊內模，在澆筑過程中，由于充氣膠囊芯模自重輕，易變形，造成腹板和頂板厚度不均勻。芯模在施工中會產生局部或整體上浮和偏位，施工過程很難控制，造成頂板厚度偏低并且極不均勻，最薄處還不到設計厚度的1/3，并且頂板內側面形成波浪形凹凸面，側板保護層厚度不夠，承載力不足，對橋梁的留下安全隱患。如果拆模過早也易使空心板產生裂縫，影響橋梁的耐久性。分析原因主要有三方面：一、橡膠芯模是柔性的，充氣后表面存在較大張力，頂部受壓凹陷部位側面就會鼓凸，頂部未受壓部位正好相反，表現為上凸側凹；二、防浮定位鋼筋通過墊塊與芯模膠囊接觸，面積較小，加強了芯模膠囊的凹凸效應；三、混凝土的澆筑先后次序形成了二次凹凸效應，先澆筑的部位先受壓先凹陷，使膠囊內氣體流向后澆筑的部位并在此處形成鼓凸。由此不難看出造成空心板厚度不均勻是芯模膠囊的凹凸效應，造成芯模膠囊的凹凸效應主要是防浮墊塊與芯模膠囊接觸面積較小，沒有形成面接觸。要解決空心板厚度不均勻問題就必須設法擴大壓塊與芯模接觸面積，提高芯分模整體剛度。所以在空心板梁的施工中，控制頂板厚度是施工的重點，也是難點。

２、新工藝施工特點

為預防空心板梁的缺陷，提高混凝土空心板橋的施工質量，從兩方面對空心板梁進行改善；一方面是改變空心板的結構，提高空心板的整體受力性能，梁端頭由原來的二次現澆（預制）封端改為一次隨主體砼現澆，這樣大大提高了空心板的整體受力。另一方面是將內模改為發酵聚苯乙烯泡沫，使用泡沫作為填充內模不僅能節省大量的人工和機械使用量，而且其自重輕，操作簡便，不增加梁體自重，澆注完混凝土后可留在結構內不必取出，投入機械及人工數量也小，還能保證施工質量。施工時先將泡沫制成相應的內模尺寸按3～4ｍ每段做好備用，砼澆筑時先澆底板砼，澆筑完后將內模放入，立即進行頂板鋼筋的綁扎及上部模板對拉螺拴的擰固，由于砼標號較高（一般為50～60號）為了防止先澆筑的砼產生凝固，這一工序的時間要盡量縮短，宜控制在20分鐘左右，最后澆筑側板頂板砼。

３、工程實例

我標段施工的青臨高速路23標的空心板梁預制16m預應力空心板梁和10m非預應力空心板梁共540片。我標段空心板梁全部采用發酵聚苯乙烯泡沫作為內模填充料，泡沫密度12.5ｋｇ/m3（如果密度太輕泡沫也會產生上浮現象），經過計算每米大約增加梁體自重6ｋｇ，對橋梁的使用無任何影響。并且施工簡便，質量易于控制，從已挖開的采用聚苯乙烯泡沫內模的空心板梁內壁看，內壁平整光滑，空心板梁頂板和側板厚度均能滿足設計要求，又因聚苯乙烯泡沫內模自重輕不必取出，施工預制時將空心板端頭和板身一次性澆筑成型，改變以前那種用充氣膠囊內模時二次封端的現象，給施工帶來了極大的方便，通過對每片梁的頂板取芯效果來看，設計厚度12ｃｍ取芯結果為11.5~12.5ｃｍ，合格率95%以上，完全滿足設計要求。使用聚苯乙烯泡沫作內模，即保證了施工質量，又簡化了施工工藝，隨著公路事業的發展，其適應性越來越受到人們的關注。