橋梁預應力梁板混凝土強度控制要點

陳俊廷

(廣西合浦縣交通運輸局)

1 預應力混凝土梁板施工準備階段

1.1 原材料的選擇

(1)水泥:配制C50混凝土，宜選用旋窯生產，強度等級不低于42.5 的硅酸鹽水泥、普通硅酸水泥和早強型硅酸鹽水泥。

(2)細骨料:混凝土拌合物的和易性主要取決于砂材質的優劣，材料選擇時應優先選取級配良好的河砂、江砂。因河砂和江砂中含泥量較少，砂材質中有較多的石英顆粒，且較為結晶，級配一般均能符合施工要求。預應力梁板在混凝土施工過程中，砂的細度模數一般以2.6 以上為宜，含泥量不應超過2%。當細度模數過小，所拌制的混凝土會因過于黏稠而影響施工質量，施工過程中易出現難以振搗等問題。同時，因為砂的細度過小，在滿足相同和易性的施工要求時，會增加水泥材料的用量，從而提高了預應力混凝土梁板施工的整體成本，而且影響了混凝土的技術收縮裂縫、耐久性等技術性能。反之如果砂的細度過大，則易導致新拌混凝土在運輸澆筑時出現離析或保水性能差等問題，大大影響了混凝土的質量與外觀。

(3)粗骨料:粗骨料的強度對硬化混凝土的力學性能會產生顯著影響，所選粗骨料的抗壓強度應比所配制的混凝土強度高50%以上，壓碎值不大于12%為宜。宜選用密實堅硬的石灰巖、深成火成巖(輝緣巖、花崗巖、正長巖、輝長巖等)的碎石，最大粒徑控制在20 ～25 mm 以下。

(4)高效減水劑:預應力混凝土梁板強度要求較大，水泥用量較多，水灰比較低，且對于強度和混凝土拌合物粘稠度的要求十分嚴格，對混凝土施工提出了更高的要求。為了滿足混凝土的性能要求和預應力梁板施工要求，在施工過程中必須改善混凝土的和易性，以提升混凝土的強度和耐久性，同時降低水泥材料用量。外加劑的選擇應著重于延緩混凝土初凝時間、提升混凝土早期強度、增強混凝土后期強度、外加劑與水泥材料的相容性及外加劑自身穩定性等方面。常用的是以萘磺鹽酸甲醛縮合物為代表的磺化煤焦油系減水劑，國產的這類減水劑有NF、UNF、WF、SNⅡ等。

(5)礦物活性材料:主要的超細礦物活性材料主要有:粉煤灰、硅粉、沸石粉及高爐爐渣。粉煤灰要求燒失量＜5%(最好是2%)，細度為通過45 μm 孔的量不少于65%，Mg ＜5%，SO3＜5%。硅粉要求其SiO2含量≥90%，比表面積≥25 ×103m2/kg，，密度2.2 左右，平均粒徑0.1 ～0.2 μm。

1.2 配比設計

C50強度等級的高性能混凝土，水膠比宜控制在0.24 ～0.38 的范圍內，水泥用量不宜超過500 kg/m3，高效減水劑的摻量宜為膠結料的0.5% ～1.8%。

對于計算求得的混凝土配合比進行嚴格試配與調整，對于基準配合比和較基準配合比分別增加、減少水灰比配合比進行試配和調整，在滿足混凝土拌合物保水性、粘聚性和坍落度的基礎上，確定水灰比配合比。并依據水灰比配合比數據分別制作標準試件養護、試壓。根據水比與混凝土強度關系確定灰水比與強度之間的關系(見圖1)和試配強度所對應的水灰比(見圖2)。

圖1 灰水與混凝土強度的關系示意圖

圖2 水灰比示意圖

根據配制強度首先得到C50混凝土灰水比為2.86，依據灰水比得出配合比每m3的材料用量。經實際測量表觀密度值與計算值之間的差異小于2%，根據灰水比得到對應的強度時51.2 MPa，最終設計的混凝土配合比滿足7 d 強度達到設計強度的90% ～100%的要求，并且滿足28 d 強度符合試配強度的要求。按照以往工作經驗，加入外加劑(高效減水劑)的混凝土早期強度較好，試配強度所對應的水灰比一般能夠滿足7 d 強度達到設計強度的90% ～100%的要求。最終設計的預應力混凝土梁板配合比為水膠比0.31，水泥用量480 kg/m3，砂率40%。

2 預應力混凝土梁板施工過程控制與成品保養

2.1 施工要點

(1)混凝土澆筑質量控制。相對于其他施工來說，預應力混凝土梁板強度的控制，必須在施工方法上注意。首先，必須選擇質量過硬、加工良好的組合式鋼模板，同時要嚴格檢查模板安裝質量，確保在混凝土澆筑過程中不漲模、不跑模。其次，根據預應力梁板鋼筋密度較大的特點，必須嚴格檢查混凝土拌制質量和塌落度，符合要求才可澆筑。澆注時采用水平分層澆筑，每層厚度應控制在30 cm 左右。根據不同橋梁的設計方案和實際施工能力，澆筑厚度可以適當彈性變化。再次，澆筑混凝土的自由落高要進行嚴格控制，不允許超過2 m，如果在實際工作中，因為一些突發因素導致落高超過2 m，則需要采用滑槽、串筒等器具，以此來保證澆筑效果，避免不良情況的發生。最后，必須嚴格控制混凝土振抖質量。對于高寬比較大的梁板，側模外側應安設附著式震動器，先以插入式震動器均勻分層振抖，以無水泡氣泡冒出為宜，再開啟附著式震動器30 ～50 s，以提升外觀質量及混凝土密實度，同時要避免過振及振抖的不均勻性。如振抖時間不夠或不均勻，強度分布離散性大，在后期梁體強度現場檢測時，即使各個測區均達到設計要求，但強度評定也可能不合格。混凝土澆筑完成以后，必須對梁體底板、頂板面進行兩次收漿，避免混凝土裂紋的產生。如果在混凝土澆筑后及時進行覆蓋，并于初凝前后采用二次抹漿或多次抹漿，這樣可以有效防止水分損失造成的塑性裂縫，并通過抹漿破壞開放毛細孔結構，去除表面干縮裂縫。這種施工方法在正常氣候和非正常氣候下均能實現混凝土的無宏觀裂縫。北海銀灘大道馮家江大橋工程的小箱梁預制采用以上控制方法，小箱梁預制質量得到很好的控制。

(2)成型后養護。混凝土養護就是使混凝土在一定的溫度、濕度條件下，保證水泥混凝土凝結硬化的正常進行。主要的養護方法有自然養護和蒸汽養護等。養護條件(溫度、濕度)是通過對水泥水化過程所產生的影響而起作用的。養護溫度高可以增大初期水化速度，混凝土初期強度也高。在養護溫度較低的情況下，由于水化速度緩慢，具有充分的擴散時間，從而使水化物在水泥混凝土中均勻的分布，有利于后期強度的發展。周圍環境的濕度對水泥的水化作用能否正常進行有顯著影響:濕度適中，水泥水化能順利進行，使混凝土強度得到充分發展。如果濕度不夠，混凝土會失水干燥而影響水泥水化作用的正常進行，甚至停止水化，降低混凝土的強度。

預應力混凝土澆筑完成后，應在8 h 內用保水性較好的材料覆蓋并灑水養護，或在其表面噴灑養生劑，養護時間應不少于14 d，在養護期需保證混凝土表面處于濕潤狀態，包括腹板、翼板的側面及底面。在混凝土強度達到設計強度30%(不小于12.5 MPa)時需進行拆模。拆模時不得用力撬動與敲打而損傷梁體表面，影響梁體的外觀質量，對于空心梁，內模拆除后，宜在內側蓄水養護。當混凝土強度達到設計強度80%以上，應盡快進行張拉。

3 結束語

在橋梁工程預應力梁板的預制過程中，為保證混凝土強度，須在“準備階段、施工階段和保養階段”等三個階段進行嚴格控制。在原材料選擇上，必須保證所有材料達到甚至超過國家規范及設計要求，優化設計配合比，選擇最佳施工配合比;施工過程中嚴格把關，選擇科學合理的技術方案和施工控制措施，強化質量管理，優化施工工藝，避免不利條件影響;科學選擇養護方法，確保最優養護溫度、濕度，一定能預制出優質的橋梁預應力混凝土梁板。

［1］蔚建華.預應力混凝土橋梁施工技術要點［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］侯建立.墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防止措施［J］.科技傳播，2010，(6).

［3］趙英.粉煤灰和礦渣粉雙摻在高性能混凝土中的應用［J］.山西建筑，2011，(22).