淺議現澆箱梁混凝土施工質量控制要點

彭德兵

(南平高速咨詢監理有限公司，福建 南平 353400)

1 工程概況

本項目為武夷新區快速通道(S303)固縣至公館大橋段公路工程。仙店互通主線橋(MK48+351.5)左右幅分別為5 m×30 m，五孔一聯分四節段(66 m+30 m+30 m+24 m)施工；上部現澆結構為預應力混凝土箱梁，梁高為1.8 m，箱梁為三個箱室結構，兩條中腹板壁厚由145 cm漸變至45 cm，漸變范圍為2.5 m，邊腹板為斜腹板壁厚由95 cm漸變至45 cm，漸變范圍為2.5 m，箱梁頂板寬均為14.75 m，翼板懸挑2 m，底板寬度9.75 m，箱梁外觀底板及翼板與斜腹板設置圓弧導角，半徑為30 cm，縱向在墩位處設計實心段橫梁，橫梁寬度分別為1.5 m與2.0 m，頂板及底板厚度均為25 cm。

2 梁體混凝土裂縫的類型和成因分析

2.1 荷載引起的裂縫

在常規靜、動荷載和次應力作用下，預應力混凝土箱梁橋的開裂叫做荷載開裂。載荷裂紋因受力方式和作用部位的不同而表現出不同的特征。這種裂紋主要發生于受拉區、受剪區和局部應力集中區。按受力模式，其裂縫具有以下特點：中央張拉裂。裂紋在箱梁的橫向上穿過，其間隔大致相同，與受力方向垂直。在使用螺釘加固時，在鋼筋連接處會產生二次開裂。彎曲開裂。從受拉區的邊緣起，最大的彎矩附件產生了與受拉方向相垂直的裂紋，并逐漸向中線發展；在使用螺釘加固后，裂紋之間出現了短小的二次裂紋。在配筋數量不多的情況下，結構的裂縫數量和寬度都比較小，從而導致了結構的脆性斷裂。剪切開裂。箱梁與分點梁段之間的距離較近，在箱梁的腹面上有一條45°左右的斜縫。扭曲開裂。在接近支撐裝置的一側腹壁或翼板上，首先產生多個45°左右的傾斜裂縫，然后沿鄰近的平面呈螺旋狀擴展。局部張裂。在箱梁內側錯板后方和兩側的混凝土，因預應力束貓下力的局部作用，產生了45°的斜坡開裂。局部壓縮開裂。在局部壓縮區域內，多條與壓力方向基本平行的短裂縫出現。

2.2 變形引起的裂縫

箱梁橋在近幾年內出現了許多裂紋，但這些裂紋大多是由于變形而產生的，如混凝土水化熱、氣溫變化、環境生產熱、收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)、基礎不均勻沉降變形等。在這種變形的限制下，在結構中產生了額外的內力。由于附加內力過大而產生的裂縫，稱為“變形”。

溫度應力裂縫。由于混凝土本身存在著熱脹冷縮特性，在外界或結構內部溫度的改變下，會引起混凝土的變形，如果限制了變形，那么在結構內部就會形成應力，而應力大于混凝土的拉伸強度就會出現開裂。在一些混凝土箱梁橋中，其溫度應力可能會達到或超過活荷載。與其它裂縫相比，溫變裂縫最大的特點就是隨著溫度的升高，它會不斷地擴大和關閉。在混凝土箱梁橋中，年溫差、日照、驟降、水化熱等是導致橋梁溫度變化的重要原因。

2.3 材料劣化引起的裂縫

(1)鋼筋銹燭引起的裂縫

混凝土箱梁橋，若混凝土品質不佳或保護層不夠厚，CO侵入混凝土，會造成混凝土強度下降，或因氯離子濃度過高，會造成混凝土表面的氧化膜破損，造成箱體活化時，其腐蝕物質氫氧化鐵量增加約倍，造成混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向出現裂紋，并滲入混凝土表面。銹蝕后，鋼筋的有效截面面積減少，鋼筋對混凝土的夾持力減弱，從而引起其它形式的開裂，使鋼筋的腐蝕更加嚴重。在潮濕的環境中，如橋梁、箱梁底板、兩側腹板等，鋼筋腐蝕導致的開裂是常見的。為了避免此類裂縫的發生，應從預防鋼筋銹蝕、施工中控制水泥水灰比、強化振搗以確保混凝土的致密、降低氧的滲入，并嚴格控制含氣鹽的添加量，尤其是在沿海地區和其它有腐蝕性的地區，尤其要注意。

(2)凍脹引起的裂縫

在大氣溫度低于零下時，混凝土會發生凍結，自由水變成冰，體積增大，從而在混凝土中形成膨脹力；同時，由于過冷水在混凝土微孔中的遷移和重新分配，會造成滲透壓力，增大了混凝土的膨脹力，從而降低了混凝土的強度，從而產生了裂紋，比如，如果不采取保溫措施，就會產生沿管道方向的凍脹開裂。混凝土箱梁的凍損劣化主要有三種：內部破壞、表面剝落、破裂。

3 預應力混凝土現澆箱梁質量控制要點

(1)混凝土原材料方面。粗集料應選用質地堅硬、潔凈、級配合理、吸水率小的碎石。用于生產碎石的巖石火成巖的飽和抗壓強度應大于80 MPa，變質巖的飽和抗壓強度應大于60 MPa，石料加工必須保證生產的成品料各項技術指標滿足規范要求，碎石破碎必須采用二級或二級以上聯合破碎設備(其中至少一級采用反擊破)，碎石加工應經過整形破碎，以保證集料的顆粒形狀接近立方體顆粒。這樣就大大減少了針片狀顆粒的含量，針片狀顆粒含量減少了，碎石的壓碎指標也就減少了，這樣有利于改善混凝土的和易性，也有利于混凝土抗壓強度的提高。對粉塵含量較大的石料加工場還要加強集料除塵的力度，嚴格控制各種規格集料的粉塵含量。碎石進場后，試驗人員應現場取樣進行顆粒級配、壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量、密度等指標的檢測，未經檢驗或檢驗不合格的材料不得使用。

細集料宜選用質地堅硬、顆粒潔凈、粒徑小于5 mm的河砂，如果沒有河砂，也可以采用符合要求的機制砂，砂子進場后，試驗人員應根據批次或方量進行各項指標的檢驗，檢驗的項目至少應包括級配、細度模數、含泥量及泥塊含量。只有這些指標滿足相關規范要求后才能使用。細集料優先選用級配良好的中砂，沒有中砂時，也可以選用級配良好的粗砂，較高標號強度的混凝土不得采用細砂，因為細砂吸水量大，當水泥用量不變時，要達到相同的塌落度，細砂的用水量要比中砂和粗砂多，這就直接導致了混凝土強度的下降。并且用細砂拌制的混凝土和易性很差，特別是流動性難以滿足現場施工工藝需求，若一味追求塌落度滿足施工工藝要求，不僅會增加成本，也很容易導致混凝土的離析。

水泥宜選用散裝水泥，水泥到場后，試驗人員應現場取樣進行水泥強度、細度、凝結時間和安定性等的各項性能的試驗，通過檢驗，水泥各項性能符合現行國家標準《通用硅酸鹽水泥》后才能使用。散裝水泥的入罐最高溫度不宜高于60 ℃，低溫期施工時，水泥進入攪拌缸前的溫度不宜低于10 ℃。為了減少水泥混凝土拌合用水量、提高混凝土強度；或在和易性及強度不變的條件下，節約水泥用量，可在不改變各種原材料配比的情況下，添加混凝土高性能或高效減水劑。所使用的減水劑與水泥之間應具有良好的相容性，與水泥之間不具有良好相容性的外加劑不能使用，否則，拌制的混凝土會出現質量問題。外加劑進場后，試驗人員應現場取樣進行試驗，檢驗的項目應包括減水率、泌水率比、含氣量、凝結時間之差、抗壓強度比、收縮率比。

(2)混凝土配合比方面。選好了各種原材料之后，做好混凝土配合比的設計工作是保障混凝土質量的另一個關鍵因素。配制的混凝土拌合物應能滿足現場施工工藝的要求，混凝土的強度、耐久性應滿足設計要求，混凝土配合比的設計應按現行國家標準《普通混凝土配合比設計規程》的規定進行計算，配合比各類材料用量應以質量表示，并根據設計強度等級和施工條件的不同，通過試配確定。在滿足現場施工條件的情況下，盡量采用低塌落度的混凝土進行施工，這樣有利于節約水泥和提高混凝土的耐久性。混凝土配合比設計應經過多次試拌，通過多次試拌最終確定一個既經濟又能滿足設計要求的配合比。

(3)混凝土的攪拌。在混凝土開始拌制之前，要進行各種規格的粗集料和細集料的含水率試驗，并根據試驗結果將理論配合比換算成施工配合比，用于配料的計量裝置精度應符合規范要求，并應經過計量檢定部門的標定，符合要求后，才能投入生產。混凝土的攪拌應采用強制式攪拌機進行，攪拌時間應根據攪拌機的公稱容量和攪拌方式及外摻料的性質綜合確定。攪拌時間要充分，以拌制出勻質性的混凝土為準。要定期檢查攪拌機葉片的磨損情況，強制式攪拌機葉片在旋轉過程中與攪拌筒底襯板、側襯板之間的間隙不得大于5 mm，葉片磨損超出規定值時應及時更換，否則將導致拌制的混凝土和易性和勻質性出現異常。這是一個很容易被忽視的問題，筆者在本項目上經歷過這個事情，混凝土攪拌站為自建站，有一段時間拌制的混凝土和易性經常出問題，從包括用于混凝土中的水泥、外加劑等各種原材料開始查，還有混凝土的攪拌時間，經檢查，原材料都合格，混凝土攪拌時間也沒問題，水泥和外加劑的成分也沒有改變，既水泥和外加劑的相容性沒問題。后來把所有原材料取樣，按配合比在試驗室進行多次試拌，結果拌制的混凝土和易性滿足要求。經排查發現混凝土攪拌機葉片磨損嚴重，更換了攪拌機葉片后拌制的混凝土就正常了。

(4)混凝土的運輸。混凝土一般采用攪拌運輸車進行運輸，運輸途中應以2～4 r/min的速度進行攪拌，運到施工現場以常速再次攪拌后卸料，首先進行混凝土和易性檢驗，符合要求后，可以進行混凝土的澆筑，如果和易性不能滿足要求，則應進行二次攪拌，二次攪拌后和易性仍不能滿足現場施工工藝要求，該車混凝土就不得使用。

(5)混凝土的澆筑。箱梁混凝土澆筑之前應編制詳細的施工方案，施工方案應說明詳細的施工工藝和施工步驟，施工方案應獲得監理工程師的批準后才能實施。混凝土應分層澆筑，分層厚度根據振搗方式的不同而異。混凝土振搗時間要充分，每一振點的振搗持續時間控制在20～30 s，混凝土要振搗密實，判斷的特征一般為混凝土停止下陷、不再冒出氣泡、表面出現平坦、泛漿為止，但也不要過振，過振會導致混凝土離析。混凝土應連續進行澆筑，如果由于施工工藝或其他原因，需要分次澆筑的，應確定好施工縫的位置，箱梁的施工縫應設在結構受剪力和彎矩相對較小的部位，澆筑下一層混凝土之前，應對施工縫進行鑿毛處理，采用人工進行鑿毛時，混凝土的強度不應低于2.5 MPa，鑿毛處理后，應用潔凈的水將施工縫沖洗干凈。已確保混凝土層間良好的粘結。在下層混凝土施工前，宜在施工縫表面攤鋪一薄層和混凝土相同水泥和相同水灰比拌制的砂漿，以利于混凝土層間更好的黏結。

(6)混凝土的養護。混凝土澆筑成型后，待混凝土表面收漿后即可開始覆蓋灑水保濕養護。由于箱梁混凝土的水泥用量比較大，在混凝土澆筑初期會產生大量的水化熱，混凝土內部溫度與表面溫度不同，存在溫度差異，混凝土表面容易失水變干，如果混凝土表面未保持濕潤狀態，就很容易導致收縮裂縫的產生。加強混凝土的早期養護能夠有效的避免混凝土收縮裂縫的產生。養護箱梁混凝土的水不得含有對混凝土產生不利影響的有害物質，混凝土的灑水保濕養護時間不得少于7 d，混凝土表面要一直保持濕潤狀態。當現場氣溫低于5 ℃時，要采取措施進行保溫養護，不得直接向混凝土表面灑水。

4 預應力混凝土現澆箱梁質量控制措施

4.1 提高施工人員綜合素質

施工人員所具備的理論知識和實踐經驗都直接影響著預應力混凝土現澆箱梁質量，那么就要重視對施工人員綜合素質的培養和提高，以此來滿足現階段的質量控制要求，進而達到預期的預應力混凝土現澆箱梁質量控制目標。雖然現澆箱梁施工技術被科學應用在公路橋梁建設過程中，并且取得了相對來說比較顯著的應用效果，但是現澆箱梁混凝土施工表現出較強的復雜性和專業性，所以需要相關施工人員具備足夠的理論知識和實踐經驗，在明確施工要點的同時做好質量控制工作，有利于提升現澆箱梁混凝土施工效率。在現階段的現澆箱梁混凝土施工中，部分施工人員的職業素質和專業水平較低，所掌握的施工技術也不符合施工要求，導致現澆箱梁混凝土施工質量難以得到有效控制。因此，施工單位要加強對相關施工人員的專業知識培養和實踐經驗培訓，幫助其正確認識質量控制的必要性，從而增強其在現澆箱梁混凝土施工中的質量意識，在一定程度上提高了施工安全性和專業性。

4.2 做好雨季施工管理工作

雨季施工是現澆箱梁混凝土施工中的重要組成部分，這不僅會影響施工環節的進度，還會對施工環節的質量帶來不同程度的影響，因此要在現澆箱梁混凝土施工中做好雨季施工管理工作。為了保證現澆箱梁混凝土施工的質量，就要盡可能避免雨雪天氣開展現澆施工工作，同時還要根據天氣狀況合理布置施工現場，以此來保證施工材料的完好性和施工設備的穩定性，在此基礎上提高施工現場的安全性。

4.3 重視質量控制監督管理

要想在現澆箱梁混凝土施工達到預期的質量控制目標，就要結合施工現場實際狀況和相關施工要求進行監督和管理，以此來提高現澆箱梁混凝土施工中進行質量控制的效率和水平。一方面，施工單位要圍繞現澆箱梁混凝土施工質量控制制定針對性的監督管理制度，嚴格規范相關施工人員的操作方式和施工流程，既能夠保證現澆箱梁混凝土施工的科學性，又能夠提高現澆箱梁混凝土施工的質量；另一方面，要定期對施工現場進行全面檢查，及時發現現澆箱梁混凝土施工中存在的質量隱患，并根據其出現的原因制定預防措施和解決方案，在加強施工質量控制的同時提升施工效率。另外，在控制現澆箱梁混凝土施工的質量時，還要加強對相關材料設備的監督管理，按照國家相關標準選擇現澆箱梁混凝土施工材料和設備，并制定相關監督管理制度來保證材料設備的完整和安全，避免在施工過程中出現安全隱患和質量問題。只有對現澆箱梁混凝土施工現場進行全方位的監督管理，才能夠提升質量控制工作的效率和效果。

5 結 語

綜合所述，通過結合工程實例對現澆預應力箱梁混凝土施工質量控制進行剖析，發現影響混凝土現澆箱梁施工質量的因素比較多，而且非常容易受外界因素的影響。因此，為了進一步保障施工的質量，需要加強對原材料的檢測，通過優化配合比設計、混凝土的攪拌、運輸，混凝土的澆筑振搗和養護各個環節的嚴格把控，最大程度的提高現澆預應力箱梁混凝土施工質量。