淺談自密實(shí)混凝土小箱梁澆筑技術(shù)

于波

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司，廣東 深圳518083）

1 工程概況

虹梅南路- 金海路通道(虹梅南路段)新建工程北起中環(huán)線立交北側(cè)(主線樁號K0-403)，沿虹梅南路向南至閔行區(qū)永德路北側(cè)高架接地(主線樁號K10+490)，與虹梅南路- 金海路通道工程(越江段)相接，全長約10.89 千米。上海制梁場承擔(dān)3 個(gè)標(biāo)段內(nèi)共計(jì)777 片小箱梁的預(yù)制及運(yùn)輸任務(wù)。

2 施工原理

圖1 施工工藝流程圖

自密實(shí)混凝土屬高性能混凝土，但其省略了傳統(tǒng)混凝土施工離不開的振搗工藝，完全靠其自身流動度、填充性及自穩(wěn)性達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。施工中，小箱梁內(nèi)模為封閉式，因自密實(shí)混凝土流動度及坍落擴(kuò)展度較大，其對內(nèi)模產(chǎn)生的上浮力較大，因此需采取配重結(jié)合壓杠方式控制內(nèi)模上浮。

3 施工工藝

施工工藝流程如圖1 所示。

3.1 模板施工

模板應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB 50666 的相關(guān)規(guī)定。新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力按下式計(jì)算：

式中：F- 新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力（KN/m2）；

γc- 混凝土的重力密度（KN/m3）；

H- 混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m）。此處為1.6m 小箱梁。

3.1.1 底模

底模宜采用≮10mm 厚鋼板，鋪設(shè)安裝需考慮預(yù)留壓縮量及預(yù)設(shè)二次拋物線反拱，制梁臺座應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度及剛度，以承受自密實(shí)混凝土澆筑速度快產(chǎn)生的附加沖擊荷載。

3.1.2 外模

外模面板宜采用大塊定型鋼模，面板宜采用≮8mm 厚鋼板，由于自密實(shí)混凝土澆筑速度快、流動度大，對模板的最大側(cè)壓力會在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，故外模自身結(jié)構(gòu)需足夠強(qiáng)大，頂、底對拉桿應(yīng)能滿足保證其外模自身穩(wěn)定性。

3.1.3 內(nèi)模

內(nèi)模為核心部位，除需滿足足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性外，密封效果尤為重要，可采用“抽拉式”代替?zhèn)鹘y(tǒng)拼裝內(nèi)模。自密實(shí)混凝土流動度大，大量膠凝材料的使用導(dǎo)致其“無孔不入”，板縫處使用膩?zhàn)?、發(fā)泡膠及膠帶等嚴(yán)密密封。較傳統(tǒng)工藝，自密實(shí)混凝土使用的內(nèi)模為封閉式，即底板與其它部分均連接成整體，以保證自密實(shí)混凝土從一側(cè)腹板灌入，通過箱梁底板，上涌至另一側(cè)腹板，達(dá)到底板飽滿密實(shí)。

3.1.4 濕接模板

由于存在預(yù)埋及外露鋼筋，安裝完成后，板縫及穿鋼筋的孔槽位置需采用發(fā)泡膠進(jìn)行全面密封，防止漏漿。采用木模制作，密封性好，但均為一次投入，成本較高；采用鋼梳齒板，需對齒縫處密封，可采用硬質(zhì)膠皮黏貼于鋼板內(nèi)側(cè)，膠皮上開孔槽以安裝鋼筋。

3.2 鋼筋施工

箱梁鋼筋可分體成底腹板鋼筋和頂板鋼筋兩大體系，均在地面制作綁扎胎具，綁扎成型后，整體吊裝入模。較傳統(tǒng)現(xiàn)場綁扎工藝，大大提高了鋼筋施工效率及施工質(zhì)量，符合標(biāo)準(zhǔn)化施工要求。

底腹板鋼筋入模后，應(yīng)特別注意錨后、支座及預(yù)埋件等鋼筋密集位置，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求下，盡量保證鋼筋間距大于自密實(shí)混凝土骨料的最大粒徑，以充分保證該部位混凝土的密實(shí)度。

頂板鋼筋入模后二次調(diào)整，由于自密實(shí)混凝土布下料位置是頂板倒角位置，靠其自身流入腹板，故梁端鋼筋加密位置應(yīng)特別注意間距控制，以保證自密實(shí)混凝土流動通暢。

3.3 內(nèi)模上浮控制

較傳統(tǒng)混凝土施工，自密實(shí)混凝土施工時(shí)對內(nèi)模產(chǎn)生的上浮力較大，內(nèi)模自重?zé)o法抵消，故需增加上浮控制系統(tǒng)，采用壓杠及配重加以控制。

3.3.1 壓杠

壓杠采用型鋼制作，需具備足夠的抗彎性能。支腿采用厚壁鋼管制作，支撐于內(nèi)模頂面，埋入新澆筑混凝土中，為便于拔除，支腿制作成上粗下細(xì)樣式；壓杠兩端通過鋼絲繩及花籃螺栓固定于外模連接豎向大肋的縱肋、并緊貼于豎肋位置，如外模體系不夠強(qiáng)大，可考慮將壓杠固定于地錨。壓杠形式如圖2所示。

圖2 壓杠大樣圖

3.3.2 配重塊

配重塊采用鋼筋混凝土制作，具體尺寸視施工環(huán)境而定；配重塊安放于壓杠頂面，重心與箱梁縱向結(jié)構(gòu)中心線重合，沿箱梁縱、橫向中心線對稱布置；梁端位置端?？晒潭▋?nèi)模，該處可減小配重，跨中位置無固定，需加大配重；內(nèi)模靠鋼筋支撐于箱梁底板，以保證鋼筋保護(hù)層厚度，過大的配重會致內(nèi)模下沉，甚至導(dǎo)致內(nèi)模變形；施工中，綜合考慮壓杠抗彎能力、內(nèi)模自重及合理的混凝土澆筑工藝，可優(yōu)化配重尺寸及重量。

3.4 混凝土制備

3.4.1 配合比選定

自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)宜采用絕對體積法；水膠比宜小于0.45，膠凝材料用量控制在400kg/m3～550kg/m3；宜采用通過增加粉體材料的方法適當(dāng)增加漿體體積，或通過添加外加劑的方法改善漿體流動性和粘聚性；自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ 55 的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

3.4.2 性能要求

自密實(shí)混凝土滿足普通混凝土對凝結(jié)時(shí)間、粘聚性和保水性等的要求外，還應(yīng)滿足自密實(shí)性能；依設(shè)計(jì)，預(yù)制小箱梁鋼筋凈距范圍為80mm～100mm，屬薄板結(jié)構(gòu)，故所選自密實(shí)混凝土的填充性為SF2、VS2 級，間隙通過性為PA1 級，抗離析性SR1級；其對應(yīng)的混凝土自密實(shí)性能及要求如表1 所示。

3.4.3 自密實(shí)混凝土拌制

自密實(shí)混凝土原材料的計(jì)量按質(zhì)量計(jì)，且計(jì)量允許誤差符合表2 之規(guī)定。

自密實(shí)混凝土宜采用集中攪拌生產(chǎn)，生產(chǎn)過程符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)拌混凝土》GB/T 14092 的規(guī)定。攪拌時(shí)間不小于60s，且比非自密實(shí)混凝土適當(dāng)延長，施工中按≥120s 控制；高溫施工時(shí)原材料最高入機(jī)溫度，水泥60℃、骨料30℃、水25℃、摻合料60℃；冬期施工時(shí)宜對拌合水、骨料進(jìn)行加熱，加熱拌合水溫≤60℃、骨料≤40℃，水泥、外加劑、摻合料不得直接加熱。

3.5 混凝土澆筑

自密實(shí)混凝土澆筑應(yīng)避開高溫時(shí)段，入模溫度≥5℃、且≤35℃，并以＜30℃為宜。依據(jù)上海地區(qū)氣溫變化，混凝土澆筑時(shí)間需避開10:00～15:00 間的高溫時(shí)段。

當(dāng)現(xiàn)場混凝土自密實(shí)性能不能滿足要求時(shí)，可加入適量的與原配合比相同成分的外加劑。

澆筑時(shí)采用整體分層連續(xù)澆筑，縮短間歇時(shí)間，并在前層混凝土初凝前澆筑次層混凝土，并減少分層澆筑的次數(shù),宜采用混凝土輸送泵布料。

具體方法為從一端距離梁端頭0.8m 處頂板倒角位置下料，自密實(shí)混凝土靠其自身流動性沿腹板流至底板，從另一側(cè)腹板上涌；待下料側(cè)混凝土灌滿腹板、且保證底板飽滿、另一側(cè)混凝土上涌高度超過底板厚度、水平流動不超過7m，轉(zhuǎn)至另一側(cè)腹板布料，至該段頂板澆筑成型，進(jìn)入下一循環(huán)。當(dāng)混凝土流動至梁長3/4 長度時(shí)，調(diào)頭，由另一端反向澆筑布料直至完成。

表1 自密實(shí)混凝土拌合物的自密實(shí)性能及要求

表2 原材料計(jì)量允許偏差（%）

保證錨后、支座及預(yù)埋件等鋼筋過于密集區(qū)域內(nèi)混凝土密實(shí)，結(jié)構(gòu)面美觀及“外光內(nèi)實(shí)”效果，可采用振搗棒輔助振搗，以達(dá)到提氣泡目的；腹板快速下棒后應(yīng)立即緩慢提棒，頂板采取點(diǎn)振，避免過振導(dǎo)頂面浮漿過厚，下棒間距50cm，新舊混凝土凝土結(jié)合時(shí)，振搗棒插入舊層混凝土5cm 以上；嚴(yán)禁振搗棒碰觸預(yù)應(yīng)力管道及模板。

對于小箱梁而言，設(shè)計(jì)方量較小，為減小混凝土對模板產(chǎn)生的上浮力及側(cè)壓力，傳統(tǒng)工藝澆筑需放慢速度，平均澆筑速度15m3/h，而自密實(shí)混凝土自穩(wěn)性較強(qiáng)，澆筑速度宜控制在30m3/h。

3.6 頂板收面

自密實(shí)混凝土膠凝材料用量大，粘聚性較傳統(tǒng)混凝土大大提高，故頂板澆筑完成后形成的漿體較多，且比較黏，收面時(shí)嚴(yán)禁灑水，利用抹子輕壓混凝土面勻速推進(jìn)，且宜采用二次收面工藝，即以每7m 作為一個(gè)節(jié)段，每一次收面兩個(gè)節(jié)段后，進(jìn)行初始節(jié)段的二次收面。可采用同梁體等寬靠尺作為基準(zhǔn)，以保證梁頂面平整。

3.7 上浮控制系統(tǒng)拆除

梁體頂板混凝土初凝后，即可拆除上浮控制系統(tǒng)，拆除時(shí)應(yīng)對稱松開固定壓杠的鋼絲繩，因此時(shí)內(nèi)模中留存有上浮產(chǎn)生的微小殘余應(yīng)力，采用對稱拆除的方法，以免應(yīng)力不均勻釋放造成混凝土開裂。

壓杠支腿形成的孔洞，采用同梁體混凝土封堵，并人工搗固密實(shí)、收面。

3.8 混凝土養(yǎng)護(hù)

底板采用覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，由于自密實(shí)混凝土膠凝材料用量大，產(chǎn)生的水化熱比傳統(tǒng)混凝土大，且放熱速度快，故初凝后即可進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，應(yīng)特別注意的是自密實(shí)混凝土芯部溫度的最高峰值出現(xiàn)于澆筑完成后近24h 時(shí)段，故前期的養(yǎng)護(hù)尤為重要，條件允許時(shí)，可進(jìn)行蓄水。

腹板外側(cè)采用養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)，在外模拆除后，立即進(jìn)行均勻噴涂。

4 施工注意事項(xiàng)

4.1 鋼筋施工中，可在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許誤差范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整其間距，確保混凝土中骨料的通過性，避免產(chǎn)生因骨料堆積產(chǎn)生的混凝土表面缺陷。

4.2 模板施工中，特別注意模板的密封性，采用自密實(shí)混凝土施工發(fā)生的漏漿幾率較高，板縫及預(yù)埋筋位置的封堵可利用發(fā)泡膠封堵簡，但發(fā)泡結(jié)硬后，應(yīng)及時(shí)清理過多的膠體，防止混凝土成型后結(jié)構(gòu)面形成孔洞。

4.3 內(nèi)模上浮控制系統(tǒng)安裝時(shí)，嚴(yán)格對稱布置，鋼絲繩應(yīng)對稱緊固，防止?jié)仓^程中內(nèi)模側(cè)向扭曲；澆筑過程中注意觀察其變化情況，隨時(shí)進(jìn)行加固處理。

4.4 混凝土布料時(shí)，應(yīng)盡量做到對稱布料，即每個(gè)循環(huán)面交替向前推進(jìn)；根據(jù)混凝土流動度及漿體前進(jìn)情況，可適當(dāng)調(diào)整調(diào)頭澆筑的位置，以保證分層澆筑的連續(xù)性，且不至于梁端錨后、支座位置漿體多骨料少，影響該位置強(qiáng)度。

4.5 頂板收面時(shí)嚴(yán)禁灑水，過多的水分將導(dǎo)致頂面產(chǎn)生大面積開裂，二次收面也是防止頂板開裂的有效措施。

4.6 頂板混凝土成型過程及拆除內(nèi)模上浮控制系統(tǒng)時(shí)，嚴(yán)禁踩踏頂板預(yù)埋外漏鋼筋，造成對頂板混凝土的擾動，導(dǎo)致開裂。

4.7 模板拆除除考慮強(qiáng)度外，溫度的影響極其重要，即混凝土芯部溫度與表面溫度、表面溫度與環(huán)境溫度間溫差不應(yīng)大于15℃；拆模過早，混凝土芯部溫度較高，表面溫度低，混凝土散熱過快，導(dǎo)致芯表溫差較大，極易產(chǎn)生溫度裂縫；拆模過晚，表面溫度高，混凝土散熱過慢，也會導(dǎo)致芯部溫度偏高，以致于產(chǎn)生溫度裂縫。

4.8 頂板灑水養(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度及環(huán)境溫度確定開始時(shí)間，自密實(shí)混凝土澆筑完成的24h 左右，為混凝土芯部溫度最高時(shí)期，該階段的養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要，頂板覆蓋保水材料應(yīng)保持充分濕潤狀態(tài)。

5 結(jié)論

目前，自密實(shí)混凝土澆筑技術(shù)已成熟運(yùn)用于上海梁場內(nèi)小箱梁預(yù)制施工，施工成果均得到各方好評。該施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠在預(yù)制小箱梁施工及相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)充分起到節(jié)約施工成本、提高生產(chǎn)效率、保證施工質(zhì)量的作用。