后張法預應力混凝土簡支箱梁外觀質量控制

楊明勇

（中交二公局鐵路工程有限公司，西安710065）

1 工程概述

京雄城際鐵路是聯動北京與雄安新區的現代化鐵路工程，六標段樁號范圍DK83+229.85～DK99+503，此部分采用預制后張法預應力混凝土簡支箱梁形式，分為900t 雙線箱梁354 榀，450t 單線箱梁190 榀。

2 預制箱梁外觀質量問題及其成因

2.1 箱梁端頭麻面

混凝土表面出現大量細小凹點，分布不具規則性，主要原因在于：

1）端頭變截面施工質量未達到工程標準，厚度過大，加大了排氣難度，鋼筋分布密集，項目施工中設置的抽拔管加大了振搗難度，內部氣泡無法有效排出。

2）結束混凝土澆筑入模作業后，出現較長停留時間，振搗時產生初凝混凝土。

3）模板表面殘留雜質。

2.2 裂紋

箱梁端頭頂面、防護（擋砟墻）出現不規則的收縮裂紋，這一問題受多方面因素影響：以粉煤灰為代表的摻料具有過強減水效果，減水劑用量不當，混凝土配制環節用水量過少，明顯降低自由結合水總量；存在彎液面，并伴隨有毛細孔壓力，大幅提升混凝土自收縮應力，一旦大于混凝土實際強度后，現場養護濕度不足，就會產生裂紋[1]。

2.3 蜂窩

變截面混凝土表面含有不同程度的窟窿，部分石子裸露于表面，主要原因在于：

1）混凝土坍落度偏小，且受到激振力影響。

2）施工中布料方式欠缺合理性，加之振搗環節未到位。

3）鋼筋分布過于密集，綁扎未到位，制約了振搗施工深度。

2.4 缺棱掉角

梁端頭錨穴處易出現掉角問題，與該區域脫模劑刷涂均勻度不足、拆除時人為破壞有關。

2.5 腹板出現砂顯

拌制所得混凝土坍落度偏大，伴隨有泌漿現象，振搗時出現儲蓄型水泥漿滲流問題，隨之產生砂顯。

2.6 表面顏色不均勻

受到原材料種類、原材料配比、模板吸附性等多方面因素影響，綜合作用下混凝土表面顏色發生變化。值得注意的是，結構表面銹跡也會對整體顏色造成影響。

2.7 氣孔

在如下幾項因素的作用下，均會出現混凝土表面氣孔問題：

1）受水灰比超高、拌制過程中用水量過多的影響，明顯加大坍落度，產生大量水珠，經一段時間后混凝土達到終凝狀態，此時再次吸收水分，將在材料表面生成大量氣孔。

2）模板粗糙度高，施工中過量使用脫模劑使得黏性超標，固結大量水珠與氣泡，在后續拆模作業后將產生氣孔。

3）振搗工藝欠佳，受操作間距過大的影響，加之持續時間不足，未給水珠逸出留有足夠時間，受殘留水珠作用，進一步引發混凝土表面氣孔問題。

3 外觀質量預防措施

3.1 箱梁端頭麻面預防措施

本工程引入附著式振搗器設備，以10～20s 為間隔持續啟動，為保障整體質量，輔以插入式振動棒。合理控制振搗深度，在振動棒上以30cm 為間距分別做好標記，基于快插慢拔的方式展開，單次操作時間在20s 以內。各層施工中宜置入下層5～10cm，操作者高度關注混凝土表面狀況，主要分析是否出現氣泡、無明顯下沉等，盡可能將小氣泡引出。

3.2 裂紋預防措施

全方位控制裂紋預防質量，需從4 個方面入手。具體分析如下：

1）粉煤灰進場觀察顏色是否均勻、不含有油污、懸著物。嚴格控制粉煤灰物理指標、化學指標性能指標，通過表1 試驗數據采用表格法統計分析。

表1 粉煤灰物理、化學指標

通過表1 技術指標統計粉煤灰，即細度7%～11%、需水量比90%～95%、燒失量2%～4%、游離氧化鈣0.1%～0.5%。

2）嚴格控制礦渣粉物理指標、化學指標性能，通過表2 對礦渣粉試驗數據統計分析。

表2 礦渣粉物理、化學指標

基于表2 可進一步得知礦渣粉使用指標，即密度2.80～3.00g/cm3、比表面積400～500m2/kg、流動度比90%～95%、燒失量2.0%～3.0%。

3）使用減水劑時必須與粉煤灰、礦粉及水泥3 類材料展開相容試驗，分析初始流動情況，進一步觀察30min 內流動度以及是否出現泌水問題。

4）梁體混凝土各部溫度得到合理控制，芯部溫度≤60℃，局部溫度≤65℃；芯部與表層、箱內外溫差均應≤15℃。全面檢測箱梁溫度情況，頂部與端部分別設8 個、6 個測溫點，實時分析溫度變化情況[2]。結合自動養護設施監控箱梁混凝土溫度預警裝置自動噴灑養護，養護臨期需≥14d。

3.3 蜂窩預防措施

混凝土拌和物入模前每50m3測試坍落度、擴展度，坍落度小的時候退回拌和站加同水膠比重新拌制，所用振動設備應與實際施工混凝土材料性能達到相匹配狀態。安排1 名振搗工粗振，在此基礎上再安排1 名振搗工以既定間距為基準做進一步振搗，保障箱梁倒角混凝土密實度。布料按30cm 分層布料，防止漏振。鋼筋綁扎前對工班進行技術交底，利用BIM 技術模擬檢查是否有位置不合適并及時調整。

3.4 缺棱掉角預防措施

對模板均勻刷涂脫模劑，此舉是后續澆筑施工的必要準備工作。檢測混凝土強度，若滿足設計值60%，即可拆除端模，操作小心謹慎，不可對邊角等脆弱區域造成影響。

3.5 腹板砂顯預防措施

混凝土入模坍落度應得到有效保障，綜合考慮材料和易性、保水性等指標，看是否均滿足工程要求；坍落度控制指標為≤200mm。混凝土布料由端頭向中間位置布料，插入式振搗棒時不能接觸模板；嚴格控制振搗時間，避免出現離析問題。

3.6 表面顏色不均勻預防措施

保障表面顏色均勻性，需從如下多個角度入手：

1）以硅酸鹽水泥為宜，工程中較為可行的有普通硅酸鹽水泥；嚴格把控技術指標，涉及燒失量、三氧化硫量、堿含量等。

2）細骨料以天然河砂為宜，要求級配合理、吸收率與孔隙率都處于較低水平，除此之外，特制的機制砂也是可行材料。嚴格把控該技術指標，涉及到級配、含泥量、有機物含量以及云母量等。

3）粗骨料以潔凈石為宜，要求粒形良好、吸水率低、級配優良，本工程中可基于2 種粗骨料混合的方式投入使用。嚴格把控該技術指標，涉及到松散度、級配、吸水率、泥塊含量等。

4）使用高效減水劑，注重外加劑的使用，必須與水泥、礦物摻料達到相適應狀態，即各類材料間不允許出現排斥現象。嚴格把控該技術指標，涉及到減水率、常壓泌水率比、坍落變量、凝結時差等。

5）嚴格控制砂、碎石含水率，因砂、石進場材料經水洗后運輸至場內，場內的材料水分流失、變化需在混凝土開盤前對材料的含水率進行檢測，每工作班不少于一次。交由專員檢測并得到含水率，在此基礎上換算為施工配合比，分析混凝土坍落度、含氣量、出機溫度，各項指標必須符合工程要求。在施工中還需做好含水率檢測工作，基于實際情況靈活調整配合比，以保障所得混凝土質量符合既定要求。格外注重材料選取，使用的中砂要滿足級配優良的基本原則，同時要盡可能保障顆粒潔凈度，材料中不可摻雜泥土、云母；材料中往往存在一定量卵石，如果粒徑＞10mm 同時占到總量的5%，有必要對其采取過篩操作；此外，如果粉塵粒徑＞0.074mm，同時占到總量的1%時，正式施工之前的沖洗必不可少。嚴格控制砂細度模數，必須將該指標變動范圍穩定在±0.1，否則不允許投入使用。

6）混凝土施工控制，混凝土施工從腹板下料時，從箱梁變截面位置1/3 位置向另一端布料，結束布料后便可振搗作業，為提升各層混凝土質量均勻性，單層施工時間誤差控制在≤30min，以保持接觸面的連續。

3.7 氣孔解決方法

拌制過程中摻入適量減水劑，以可行的配合比為指導展開施工作業，適度減少用水量，以起到穩定水灰比的作用。做好模板打磨工作，經此操作后提升模板潔凈度，可使用適量脫模劑，但要注重品類的選擇，嚴禁使用廢機油，所使用的脫模劑也不允許帶來混凝土變色問題，同一工程中脫模劑規格均一致。嚴格控制振搗間距，保障充足的作業時間，只有表面灰漿不發生下沉現象后方可結束作業。外側模板混凝土的振搗作業必不可少，此環節以高效率振動器為宜，在操作過程中適當敲擊模板，此舉可加快側模氣泡逸出。

3.8 模板變形

針對模板變形問題，注重對箱梁模板的檢測，適當提升檢測頻率，出現模板變形現象后隨即做出調整，創建基于箱梁外形的檢測表，有效檢測成品箱梁外觀，以所得數據為準評定箱梁外觀整體情況，明確具體缺陷及其成因，尋找科學解決方法，從而確保模板的穩定性，控制好箱梁外觀質量。

4 結語

綜上所述，通過改變施工工藝、摻和料、砂石、減水劑的相容性的匹配，能夠有效地改善后張法預應力混凝土簡支箱梁外觀質量。認真分析造成混凝土簡支箱梁外觀缺陷的原因可得，只有在施工前做好充分準備，才能保證箱梁外觀質量得到控制。