預制箱梁用商品砼質量控制

萬鈺菊

（海南路橋工程有限公司，海南海口 572000）

預制箱梁用商品砼質量控制

萬鈺菊

（海南路橋工程有限公司，海南海口 572000）

結合工程實際，闡述了如何從原材料、配合比設計、砼生產工藝方面對預制箱梁用商品砼的質量進行控制；分析了膠凝材料用量和粉煤灰摻量對砼工作性能、力學性能及箱梁開裂的影響，指出適量的粉煤灰摻量有利于降低砼早期收縮、減少用水量可有效預防開裂。

橋梁；預制箱梁；商品砼；配合比；質量控制

對于預制箱梁商品砼的質量控制，楊林等根據某大型橋梁預制箱梁施工對商品砼的要求，從摻合料類型和用量、砂率、水膠比等方面研究了商品砼的配合比，通過砼工作性能、抗裂性能、抗壓強度、抗拉強度、抗滲性能等試驗研究，配制了適用于該橋預制箱梁的高質量砼；李其慧從原材料質量控制、生產配合比、施工組織著手，研究了冷熱交替頻繁、集料質量不高、堿集料反應發生幾率高的地區如何提高預制箱梁商品砼的耐久性；張廣輝結合工程經驗，闡述了如何從材料、生產設備方面控制商品砼的質量，提高砼外觀質量的同時使其工作性能得到增強。但從商品砼制備工藝出發，在生產工藝規范化方面研究商品砼質量控制的文獻較少。該文主要從預制箱梁用商品砼的配合比和具體生產工藝出發，闡述如何提高商品砼的外觀質量和使用性能。

1 工程概況

對一座公路用跨河大橋進行危橋改建，該橋采用5～30 m預應力砼小箱梁，全橋總長157 m，寬度12.5 m。預制箱梁采用距施工現場5km的拌和站生產的商品砼。在預制箱梁過程中，出現預制梁強度回彈偏低及裂縫現象。初步調查發現砼攪拌站在原材料選取、試驗、儲存，配合比設計，生產工藝規范化及成品砼試驗檢測方面均存在問題。

2 砼質量問題產生原因分析

2.1拌和站施工管理問題

2.1.1原材料管理及配合比問題

（1）料場沒有標識牌，不同粒徑、不同碎石場和砂場的碎石、砂堆放沒有明確的隔擋，易混淆。料場情況見圖1。

圖1　料場布置

（2）砂的含泥量大，不適合在預制梁中使用。因為攪拌站離海邊近，有時會使用海砂作砂原材料。

（3）所用粉煤灰無法確認是二級以上粉煤灰。經取樣試驗，該粉煤灰細度為85%，遠大于三級粉煤灰≤45%的標準。據了解，這是由于粉煤灰供應商強行在其中摻石粉造成的。雖然目前的商品砼中普遍摻石粉，且摻拌適量的石粉對砼有利，但粉煤灰中摻石粉則無法確認粉煤灰等級，石粉質量也無法確認。因此，應確定粉煤灰等級、石粉是否合格并分開存貯、使用。

2.1.2現場施工管理

（1）所用預制梁配合比無法確認。施工中無施工單位人員現場監控，拌和站配合比數據可隨時修改，無法取信。

（2）存在二次加水現象。拌和站每發1車砼為13 m3，而施工現場采用吊斗施工，13 m3澆筑完成需1 h以上，澆筑到后幾方料時，砼坍落度損失太大，必須加減水劑或水提高坍落度才能從車上放下。而現場抽取的液體減水劑含量為22.5%，多加的水會影響砼強度且砼在運輸車中攪拌不可能均勻。

（3）預制梁板頂存在使用與配合比不同的碎石現象。配合比為玄武巖，而現場使用的是有風化的花崗巖。據了解，澆筑到該片梁后期時發現砼使用的玄武巖碎石量不足，只好用花崗巖碎石替代。

2.2砼的變異性

在商品砼生產過程中難免會出現生產出的砼質量與試驗得到的砼存在一定差異的現象，在施工現場這種變異是不可避免的。商品砼的變異分為兩種，分別為材料變異、數量變異。

2.2.1材料變異

商品砼的配合比設計和室內試驗所用原材料都是現場取樣送到實驗室攪拌、成型、檢測，但砼攪拌站的材料在儲存過程中其含水率、均勻性時常變化，試驗中材料的條件和生產過程中材料的條件是截然不同的。

2.2.2計量差異

商品砼拌制過程中采用的計量方法和計量工具與實驗室不同，計量精度無法達到實驗室的精度，會出現每種配料摻加比例與試驗配制要求有所不同的情況，配制的砼質量也與實驗室的試驗結果存在一定差異。

2.3預制箱梁裂縫和強度回彈偏低的可能原因

（1）商品砼細料偏多，加上現場可能存在過振現象，造成細骨料上浮、粗骨料下降，而細集料比表面積大，吸附水泥過多，導致水泥水化熱過大。

（2）砂中泥塊含量大，造成含泥量過大。

（3）砼澆筑造成鋼筋骨架上浮，保護層過薄，使梁砼體表面開裂。

（4）商品砼站水泥使用量大，水泥陳化時間短，水泥水化熱大，易出現開裂。

（5）養護問題。砼用的是緩凝劑，又摻有石粉，故凝結時間較長，砼養護時間較短會引起開裂。

3 商品砼質量控制

上述問題可歸納為商品砼原材料、配合比、生產工藝三方面，下面針對這些問題探討相應的優化和改進措施。

3.1原材料

（1）在進行原材料采購前，將材料逐一進行試驗檢測，所有原材料都必須符合JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規范》的要求。選用母巖力學性能良好、軟弱顆粒較少、石粉含量在10%以內的細集料，要求其含泥量在3%以內，不能有明顯的泥塊。選用質地堅硬的粗集料，并在商品砼拌和前對粗集料進行沖洗，確保粗集料潔凈。

（2）選用外加劑時需驗證其出廠檢驗報告、產品合格證書，并要求廠家提供產品應用于工程實例的工程報告，確保其符合預制箱梁砼的技術要求且對箱梁預制質量無不利影響。

（3）為了利于預應力鋼筋的施工，保證砼強度的同時必須保證砼的施工和易性，細集料宜選用天然河砂，粗集料不宜選用棱角性較大的碎石。

3.2配合比試驗

3.2.1原材料

為了減少因摻合料混合不均勻引起的砼質量波動，采用摻合料較少的普通硅酸鹽水泥。選用Ⅰ級粉煤灰，采用含泥量較少的集料作為細集料、當地生產的石灰巖碎石作為粗集料。原材料的技術指標要求見表1～4，細、粗集料級配要求見表5、表6。

表1　硅酸鹽水泥的技術指標

表2　粉煤灰的技術指標

表3　礦粉的技術指標

表4　細集料的技術指標

表5　細集料級配

表6　粗集料級配

3.2.2砼配合比

結合已有工程經驗，初步擬定6組配合比（見表7），表中配合比1、2，配合比3、4，配合比5、6分別為一個對照組。通過改變粉煤灰等摻合料和水泥劑量研究配制的砼的工作性能和力學性能，為商品砼的配合比優化提供依據。

（1）工作性能。對采用上述6組配合比配制的砼分別進行坍落度和擴展度試驗，結果見表8。根據JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規范》，預制箱梁用砼坍落度不小于180mm，擴展度不低于400mm。從表8來看，按照6組配合比配制的砼的工作性能基本滿足規范要求，可用于配制預制箱梁用商品砼。

表7　砼的配合比kg/m3

表8　砼的工作性能

（2）力學性能。對6組配合比配制的砼分別進行強度試驗，結果見表9和圖2。由表9可知：按配合比1、3、4、5、6配制的砼其強度均滿足規范要求，且早期強度高，滿足預應力張拉強度要求。由圖2可知：按配合比1、2配制的砼的7和28 d抗壓強度均比配合比3、4、5、6的低，這是因為其水泥用量低，相同用水量下，其水灰比為0.46，大大高于其余4組的0.42和0.39；同時后期水泥砼強度增長不高，僅為17%左右。

表9　砼的抗壓強度

圖2　砼的抗壓強度

（3）早期收縮性能。預應力砼早期收縮性能是決定預制箱梁是否產生外觀裂縫的主要因素。按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》對采用6組配合比配制的砼分別進行收縮試驗，結果如表10所示。由表10可以看出：每個對照組中，粉煤灰摻量少的砼其3 d收縮率高，這是因為粉煤灰在水泥砼成型早期不與水發生水化反應，對水的吸收相對較少，而石粉會吸收水分發生水化反應，使砼早期失水較多，故其3 d收縮率相對較高。

表10　砼3 d收縮率

（4）早期抗裂性能。根據預制箱梁單位面積上的總開裂面積評價水泥砼的早期抗裂性能。按GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》對6組配合比配制的砼分別進行開裂面積檢測，結果見圖3。由圖3可知：在其他條件相同的情況下，每個對照組中單號砼澆筑的箱梁其總開裂面積較多，這是因為其粉煤灰摻量比雙號砼少，說明摻加適量的粉煤灰可減少預制箱梁的早期開裂。

圖3　預制箱梁單位面積總開裂面積

在該橋施工中，砼試配時如砼較稀，坍落度過大，則保持砂率不變，增加砂石用量；如砼較稠，坍落度過小，則保持水灰比不變，增加砂率。預制箱梁表面有細微裂縫時，則適當增加粉煤灰用量，調整幅度以5%為宜。

3.3施工控制

砼材料組成特點及物理力學性質決定其微觀裂縫是客觀存在的，但其有害程度可以控制。商品砼由于其流動性大、用水量多，更易出現裂縫，因而對施工要求更嚴格。只有在砼制備的各個環節采取嚴格的質量控制措施，才能有效避免有害裂縫等質量問題的發生。

（1）加強對商品砼拌和站的管理，對原材料實行隔擋及分類存放。對每批進場原材料都進行檢測及監控，確保材料合格。在梁體施工時，施工單位試驗人員在拌和站監控所需砼是否按配合比拌和并制作試件。

（2）改進商品砼施工工藝及延長養護時間，可通過現場制作試驗砼體來確定振動棒振動時間及養護時間。

（3）砼所用集料的級配越好，所組成的砼骨架越穩定，抵抗變形的能力越好，故應選用連續級配的粗集料進行配合比設計，禁止使用不知等級的粉煤灰組分。

（4）砼初凝前及時反復抹壓，使已出現的塑性收縮裂縫愈合。表面已開始硬結，人力抹不動時，可采用二次振搗的方法，在初凝前水泥晶胚剛開始形成時使重新組成的砼結構進一步密實化，然后抹壓1～2遍。

（5）生產過程中對每個工序都進行施工監控，對生產的成品砼進行隨機抽樣檢查，對不合格的砼禁止出售。

4 結語

為了提高商品砼的生產質量，應從原材料、配合比、砼生產工藝等方面進行控制，做到：

（1）加強對原材料的監控，嚴禁不符合規范要求的原材料進場；做到進場有記錄、儲存有標識牌；使用前對原材料進行必要的質量檢測。

（2）摻加適量的粉煤灰，降低預制箱梁的開裂程度，并且在其他條件相同的情況下，粉煤灰較多的砼其早期收縮率低。

（3）商品砼制備過程中嚴格控制生產工藝，使其符合規范要求，并對商品砼的生產過程進行實時監控，隨機抽樣檢查。

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U444.1

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1671-2668（2016）05-0176-04

2016-03-04