預(yù)制箱梁內(nèi)腹板氣泡控制措施

賴(lài)德鑫

摘要 隨著混凝土應(yīng)用的不斷發(fā)展，對(duì)混凝土的要求越來(lái)越高，不僅體現(xiàn)在對(duì)混凝土強(qiáng)度、耐久性等方面，對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。文章結(jié)合川南城際鐵路梁場(chǎng)的預(yù)制箱梁施工，通過(guò)對(duì)原材料質(zhì)量、混凝土拌合物質(zhì)量、模板及脫模劑影響、施工水平控制等方面的研究，采取相應(yīng)措施，在控制預(yù)制箱梁內(nèi)腹板氣泡方面取得了良好的效果，提高了預(yù)制箱梁的外觀質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 預(yù)制箱梁;含氣量;控制措施

中圖分類(lèi)號(hào) TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）01-0107-04

0 前言

預(yù)制箱梁的施工是一項(xiàng)很成熟的技術(shù)，但是由于不同的原材料質(zhì)量及施工控制水平，會(huì)出現(xiàn)不同的質(zhì)量缺陷。文章依托于川南城際鐵路CN-1標(biāo)梁場(chǎng)預(yù)制箱梁的施工控制，在前期施工期間發(fā)現(xiàn)預(yù)制箱梁內(nèi)腹板出現(xiàn)不同程度的氣泡后，影響預(yù)制箱梁的外觀質(zhì)量，通過(guò)分析研究后采取針對(duì)性措施，同時(shí)總結(jié)控制減少氣泡產(chǎn)生的系列措施，為混凝土氣泡產(chǎn)生的控制提供一些技術(shù)參考。

1 工程概況及施工工藝

1.1 工程概況

川南城際鐵路為客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，由內(nèi)江至自貢至瀘州線(xiàn)、自貢至宜賓線(xiàn)構(gòu)成，中交三航局川南梁場(chǎng)承擔(dān)內(nèi)江至自貢至瀘州川南城際鐵路CN-1標(biāo)IDK0+475.5～I(xiàn)DK28+282范圍內(nèi)23座橋梁的432孔簡(jiǎn)支箱梁預(yù)制及架設(shè)任務(wù)，預(yù)制箱梁混凝土總量約12萬(wàn)m2。

1.2 施工工藝

該梁場(chǎng)采用2臺(tái)混凝土輸送泵和2臺(tái)布料半徑19 m的布料機(jī)進(jìn)行混凝土澆筑，布料機(jī)置于梁體同側(cè)1/4、3/4跨處，分別從梁體一端的兩側(cè)腹板處開(kāi)始下料，向另一端推進(jìn)，當(dāng)澆筑到距另一端端部6 m左右時(shí)，改從端部向跨中澆筑，避免將漿液全部趕到端部。輸送管在使用時(shí)先用水泥砂漿（按照經(jīng)確認(rèn)的施工配料單，扣除粗骨料拌制）充分潤(rùn)滑。澆筑人員指揮布料機(jī)使混凝土倒入合理準(zhǔn)確的位置，保證澆筑準(zhǔn)確均勻，澆筑總的原則為“先底腹板倒角處、次底板、再腹板、最后頂板”，兩側(cè)腹板的混凝土高度保持一致。施工時(shí)控制混凝土下落距離不超過(guò)2 m[1]。

混凝土澆筑時(shí)采用斜向分段、水平分層，連續(xù)灌注、一次成型，灌注時(shí)間不超過(guò)6 h。斜向分段的長(zhǎng)度為4～6 m，工藝斜度≤30°，水平分層厚度不得大于30 cm，先后兩層混凝土的間隔時(shí)間不超過(guò)2 h，避免因澆筑時(shí)間間隔太長(zhǎng)混凝土表面出現(xiàn)條狀色差。

混凝土澆筑時(shí)，邊澆筑邊振搗，振搗采用插入式為主，附著式為輔的振搗方式，其中底板、頂板混凝土主要采用插入式振搗;腹板以插入式振搗為主、附著式振搗為輔的振搗方式。

2 氣泡的產(chǎn)生及原因分析

2.1 氣泡的產(chǎn)生

前期預(yù)制箱梁的生產(chǎn)過(guò)程中在對(duì)預(yù)制箱梁的外觀質(zhì)量檢查中發(fā)現(xiàn)梁體外腹板及梁端外觀質(zhì)量良好，但是在箱梁內(nèi)腹板有外觀質(zhì)量缺陷，出現(xiàn)直徑≥8 mm、深度≥5 mm的氣泡（該文定義為大氣泡）或者連續(xù)的氣泡，見(jiàn)圖1;平均每榀預(yù)制箱梁的大氣泡個(gè)數(shù)多達(dá)50個(gè)、每平方米氣泡面積總和達(dá)到12 000 mm2。混凝土氣泡的產(chǎn)生影響了預(yù)制箱梁箱內(nèi)腔的外觀質(zhì)量，也影響了預(yù)制箱梁內(nèi)腹板回彈強(qiáng)度的測(cè)定，同時(shí)增加了缺陷修補(bǔ)的人工耗時(shí)，增加了作業(yè)成本。

2.2 原因分析

混凝土結(jié)構(gòu)物表面產(chǎn)生氣泡的原因主要是混凝土原材料質(zhì)量及拌合物質(zhì)量、施工工藝及過(guò)程控制、模板及脫模劑等方面的影響，結(jié)合相關(guān)研究可以得出氣泡產(chǎn)生的具體原因有：（1）骨料級(jí)配不合理;（2）粗骨料粒形不圓潤(rùn)、針片狀顆粒多;（3）混凝土水灰比大、水泥用量少;（4）施工過(guò)程控制不到位;（5）混凝土拌和不充分;（6）模板清理不到位，脫模劑質(zhì)量差、與模板和混凝土相容性差等。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查研究，確定了該梁場(chǎng)預(yù)制箱梁內(nèi)腹板表面出現(xiàn)大氣泡及連續(xù)氣泡的主要原因是：（1）混凝土拌合物含氣量偏高;（2）振搗不均勻，漏振或欠振;（3）布料未按施工工藝要求進(jìn)行，每層布料太厚。

2.2.1 混凝土拌合物含氣量偏高

該梁場(chǎng)混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)外加劑用減水劑和引氣劑雙摻，同時(shí)經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物經(jīng)過(guò)泵送后含氣量增大，當(dāng)按照規(guī)范要求進(jìn)行混凝土拌合物出機(jī)狀態(tài)控制時(shí)，會(huì)導(dǎo)致泵送后混凝土拌合物（即入模混凝土）含氣量偏高，混凝土拌合物振搗后未將所有氣泡引出，導(dǎo)致硬化后混凝土表面產(chǎn)生氣泡[2]。

2.2.2 振搗不均勻，漏振或欠振

混凝土振搗時(shí)未嚴(yán)格按照要求進(jìn)行振搗，振搗棒振搗時(shí)間過(guò)短而拔出振搗棒導(dǎo)致混凝土拌合物內(nèi)氣泡未完全排出而聚集在混凝土表面;同時(shí)鐵路預(yù)制箱梁鋼筋密布，振搗棒不易插入，振搗工在距離內(nèi)模較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行振搗，將氣泡趕至內(nèi)腹板表面位置，內(nèi)腹板表面處混凝土欠振，不能將氣泡排出，加重了內(nèi)腹板表面氣泡產(chǎn)生的問(wèn)題。

2.2.3 布料未按施工工藝要求進(jìn)行，每層布料太厚

當(dāng)未按混凝土澆筑時(shí)水平每層分層30 cm厚的要求進(jìn)行布料時(shí)，由于每層布料太厚，按照要求進(jìn)行振搗也不能將氣泡全部導(dǎo)出，反而導(dǎo)致混凝土內(nèi)小氣泡相互匯聚，振搗時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)將產(chǎn)生大氣泡，而振搗時(shí)間較短時(shí)產(chǎn)生連續(xù)密布的氣泡。

3 控制措施

3.1 混凝土拌合物質(zhì)量控制

《高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁》TB/T

3432—2016要求預(yù)制梁混凝土入模前含氣量為2.0%～4.0%，配合比設(shè)計(jì)時(shí)混凝土坍落度要求為180～220 mm，前期施工時(shí)主要將混凝土拌合物出機(jī)含氣量控制在3.0%～4.0%、坍落度控制在200～220 mm。為研究混凝土拌合物性能對(duì)氣泡產(chǎn)生的影響，將混凝土拌合物出機(jī)含氣量分為2.0%～3.0%、3.0%～4.0%兩個(gè)區(qū)間、混凝土坍落度分為180～220 mm、200～220 mm兩個(gè)區(qū)間，在施工中對(duì)混凝土拌合物相關(guān)性能及硬化后混凝土外觀質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，混凝土拌合物性能見(jiàn)表1。

可以看出，當(dāng)出機(jī)混凝土含氣量控制在3.0%～4.0%時(shí)（試驗(yàn)編號(hào)1和試驗(yàn)編號(hào)2），混凝土泵送后的含氣量將增加0.9%～1.1%，超出規(guī)范規(guī)定2.0%～4.0%的要求，同時(shí)預(yù)制箱梁內(nèi)腹板氣泡也較多;當(dāng)出機(jī)混凝土含氣量控制在2.0%～3.0%時(shí)（試驗(yàn)編號(hào)3和試驗(yàn)編號(hào)4），混凝土泵送后的含氣量將增加0.7%～1.0%，滿(mǎn)足規(guī)范要求，同時(shí)硬化后預(yù)制箱梁內(nèi)腹板的氣泡有效減少，如圖2所示。

當(dāng)將出機(jī)混凝土拌合物坍落度控制在200～220 mm或180～200 mm范圍內(nèi)，降低混凝土拌合物出機(jī)含氣量，對(duì)比試驗(yàn)編號(hào)1和試驗(yàn)編號(hào)3或試驗(yàn)編號(hào)2和試驗(yàn)編號(hào)4，從圖2可以看出均能有效減少預(yù)制箱梁內(nèi)腹板氣泡的產(chǎn)生。同時(shí)可以看出將坍落度控制在200～220 mm時(shí)效果較好，硬化后混凝土表面氣泡相對(duì)較少，氣泡直徑更小，混凝土外觀質(zhì)量較優(yōu)[3]。

通過(guò)對(duì)混凝土拌合物含氣量和坍落度試驗(yàn)的對(duì)比研究，可以得出影響預(yù)制箱梁混凝土表面氣泡產(chǎn)生的主要因素是混凝土拌合物含氣量，坍落度影響不大。在實(shí)際施工中考慮混凝土和易性將出機(jī)混凝土拌合物含氣量控制在2.0%～3.0%、坍落度控制在200～220 mm時(shí)混凝土工作性及硬化后混凝土的外觀質(zhì)量都能達(dá)到最佳效果。

3.2 混凝土振搗控制

預(yù)制箱梁混凝土振搗施工仍然遵循“快插慢拔”的要求，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，直至混凝土停止下沉、表面不再出現(xiàn)氣泡為止，防止過(guò)振，避免漏振。針對(duì)鐵路預(yù)制箱梁鋼筋密布導(dǎo)致振搗時(shí)振搗棒不易插入的情況，在混凝土施工前做好準(zhǔn)備措施，在每個(gè)振搗棒插入點(diǎn)提前進(jìn)行試插，將振搗棒位置控制在模板和鋼筋之間，在混凝土進(jìn)入模板后能有效地進(jìn)行振搗作業(yè)，避免振搗不到位或在遠(yuǎn)離模板的地方進(jìn)行振搗，及時(shí)有效的排出混凝土內(nèi)的氣泡。另外根據(jù)振搗棒的有效振搗半徑，控制振搗棒的插入間距，防止漏振[4]。

3.3 布料厚度控制

在該梁場(chǎng)的施工工藝中要求混凝土澆筑時(shí)斜向分段的長(zhǎng)度為4～6 m，工藝斜度≤30°，水平分層厚度不得大于30 cm，均能保證混凝土得到有效而及時(shí)的振搗。嚴(yán)格按照施工工藝要求進(jìn)行布料，能夠縮短氣泡排出的路徑，減少大氣泡的產(chǎn)生;振搗工跟進(jìn)振搗到位，及時(shí)排出氣泡，能將氣泡有效排出。

3.4 其他控制措施

除了以上的針對(duì)性措施外，一些引起氣泡產(chǎn)生的共性問(wèn)題仍需要得到重視。

3.4.1 加強(qiáng)原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

對(duì)骨料的顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行分析控制，防止出現(xiàn)粗細(xì)骨料級(jí)配不良的情況;同時(shí)對(duì)粗骨料針片狀的檢驗(yàn)結(jié)果及時(shí)作出反饋，粒形不良時(shí)禁止用于混凝土工程中，把好質(zhì)量控制的第一道關(guān)。

3.4.2 加強(qiáng)滿(mǎn)足預(yù)制箱梁混凝土施工工藝的保障措施

混凝土隨拌隨用，泵送過(guò)程中，混凝土拌合物始終連續(xù)輸送，必要時(shí)可降低泵送速度以維持泵送的連續(xù)性，避免因混凝土坍落度損失過(guò)大，造成泵后混凝土不滿(mǎn)足要求。如因各種原因?qū)е峦１脮r(shí)間超過(guò)15 min，每隔4～5 min開(kāi)泵一次，使泵機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)料斗攪拌器，防止料斗中混凝土離析，確保入模混凝土滿(mǎn)足要求，提高混凝土施工質(zhì)量。

3.4.3 模板與脫模劑質(zhì)量控制

在脫模劑使用前進(jìn)行脫模劑與混凝土和模板的相容性試驗(yàn)，選擇易于混凝土排氣及其他性能滿(mǎn)足要求的脫模劑。施工過(guò)程中做好模板的打磨清理工作，特別要避免內(nèi)模脫出后打磨不到位的情況;同時(shí)還要做好脫模劑的涂刷工作，做到涂刷均勻，下雨后及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)刷等。

通過(guò)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和各項(xiàng)施工措施后，預(yù)制箱梁內(nèi)腹板出現(xiàn)大氣泡、氣泡多的質(zhì)量缺陷得到了有效控制，內(nèi)腹板大氣泡的產(chǎn)生個(gè)數(shù)從每孔梁平均50個(gè)降低到8個(gè)，每平方米氣泡面積總和從12 000 mm2降低到750 mm2，為該梁場(chǎng)后續(xù)箱梁的預(yù)制施工外觀質(zhì)量控制提供了技術(shù)保障措施[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

該文結(jié)合鐵路預(yù)制箱梁施工的具體情況，通過(guò)實(shí)際地調(diào)查分析，提出了解決預(yù)制箱梁內(nèi)腹板氣泡問(wèn)題的措施，在采取了針對(duì)性措施和其他保障措施后預(yù)制箱梁內(nèi)腹板的外觀質(zhì)量缺陷問(wèn)題有了明顯改善，預(yù)制箱梁整體的外觀質(zhì)量有了顯著提高，也為其他類(lèi)似混凝土外觀質(zhì)量問(wèn)題的解決提供了思路。

參考文獻(xiàn)

[1]李彥剛.淺談在建筑中混凝土氣泡的防治技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2012（21）：195.

[2]楊勇，吳崢嶸，馬成剛.淺論混凝土氣泡成因分析與控制技術(shù)[J].四川水力發(fā)電，2010（S2）：1-4+15.

[3]崔樹(shù)行.混凝土施工中表面氣泡產(chǎn)生原因及解決方法[J].山西建筑，2005（15）：128-129.

[4]夏久遠(yuǎn).如何減少混凝土表面氣泡[J].山西建筑，2006（9）：153.

[5]高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁：TB/T 3432—2016[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2016.