后张法预应力混凝土简支箱梁外观质量控制

杨明勇

（中交二公局铁路工程有限公司，西安710065）

1 工程概述

京雄城际铁路是联动北京与雄安新区的现代化铁路工程，六标段桩号范围DK83+229.85～DK99+503，此部分采用预制后张法预应力混凝土简支箱梁形式，分为900t 双线箱梁354 榀，450t 单线箱梁190 榀。

2 预制箱梁外观质量问题及其成因

2.1 箱梁端头麻面

混凝土表面出现大量细小凹点，分布不具规则性，主要原因在于：

1）端头变截面施工质量未达到工程标准，厚度过大，加大了排气难度，钢筋分布密集，项目施工中设置的抽拔管加大了振捣难度，内部气泡无法有效排出。

2）结束混凝土浇筑入模作业后，出现较长停留时间，振捣时产生初凝混凝土。

3）模板表面残留杂质。

2.2 裂纹

箱梁端头顶面、防护（挡砟墙）出现不规则的收缩裂纹，这一问题受多方面因素影响：以粉煤灰为代表的掺料具有过强减水效果，减水剂用量不当，混凝土配制环节用水量过少，明显降低自由结合水总量；存在弯液面，并伴随有毛细孔压力，大幅提升混凝土自收缩应力，一旦大于混凝土实际强度后，现场养护湿度不足，就会产生裂纹[1]。

2.3 蜂窝

变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，且受到激振力影响。

2）施工中布料方式欠缺合理性，加之振捣环节未到位。

3）钢筋分布过于密集，绑扎未到位，制约了振捣施工深度。

2.4 缺棱掉角

梁端头锚穴处易出现掉角问题，与该区域脱模剂刷涂均匀度不足、拆除时人为破坏有关。

2.5 腹板出现砂显

拌制所得混凝土坍落度偏大，伴随有泌浆现象，振捣时出现储蓄型水泥浆渗流问题，随之产生砂显。

2.6 表面颜色不均匀

受到原材料种类、原材料配比、模板吸附性等多方面因素影响，综合作用下混凝土表面颜色发生变化。值得注意的是，结构表面锈迹也会对整体颜色造成影响。

2.7 气孔

在如下几项因素的作用下，均会出现混凝土表面气孔问题：

1）受水灰比超高、拌制过程中用水量过多的影响，明显加大坍落度，产生大量水珠，经一段时间后混凝土达到终凝状态，此时再次吸收水分，将在材料表面生成大量气孔。

2）模板粗糙度高，施工中过量使用脱模剂使得黏性超标，固结大量水珠与气泡，在后续拆模作业后将产生气孔。

3）振捣工艺欠佳，受操作间距过大的影响，加之持续时间不足，未给水珠逸出留有足够时间，受残留水珠作用，进一步引发混凝土表面气孔问题。

3 外观质量预防措施

3.1 箱梁端头麻面预防措施

本工程引入附着式振捣器设备，以10～20s 为间隔持续启动，为保障整体质量，辅以插入式振动棒。合理控制振捣深度，在振动棒上以30cm 为间距分别做好标记，基于快插慢拔的方式展开，单次操作时间在20s 以内。各层施工中宜置入下层5～10cm，操作者高度关注混凝土表面状况，主要分析是否出现气泡、无明显下沉等，尽可能将小气泡引出。

3.2 裂纹预防措施

全方位控制裂纹预防质量，需从4 个方面入手。具体分析如下：

1）粉煤灰进场观察颜色是否均匀、不含有油污、悬着物。严格控制粉煤灰物理指标、化学指标性能指标，通过表1 试验数据采用表格法统计分析。

表1 粉煤灰物理、化学指标

通过表1 技术指标统计粉煤灰，即细度7%～11%、需水量比90%～95%、烧失量2%～4%、游离氧化钙0.1%～0.5%。

2）严格控制矿渣粉物理指标、化学指标性能，通过表2 对矿渣粉试验数据统计分析。

表2 矿渣粉物理、化学指标

基于表2 可进一步得知矿渣粉使用指标，即密度2.80～3.00g/cm3、比表面积400～500m2/kg、流动度比90%～95%、烧失量2.0%～3.0%。

3）使用减水剂时必须与粉煤灰、矿粉及水泥3 类材料展开相容试验，分析初始流动情况，进一步观察30min 内流动度以及是否出现泌水问题。

4）梁体混凝土各部温度得到合理控制，芯部温度≤60℃，局部温度≤65℃；芯部与表层、箱内外温差均应≤15℃。全面检测箱梁温度情况，顶部与端部分别设8 个、6 个测温点，实时分析温度变化情况[2]。结合自动养护设施监控箱梁混凝土温度预警装置自动喷洒养护，养护临期需≥14d。

3.3 蜂窝预防措施

混凝土拌和物入模前每50m3测试坍落度、扩展度，坍落度小的时候退回拌和站加同水胶比重新拌制，所用振动设备应与实际施工混凝土材料性能达到相匹配状态。安排1 名振捣工粗振，在此基础上再安排1 名振捣工以既定间距为基准做进一步振捣，保障箱梁倒角混凝土密实度。布料按30cm 分层布料，防止漏振。钢筋绑扎前对工班进行技术交底，利用BIM 技术模拟检查是否有位置不合适并及时调整。

3.4 缺棱掉角预防措施

对模板均匀刷涂脱模剂，此举是后续浇筑施工的必要准备工作。检测混凝土强度，若满足设计值60%，即可拆除端模，操作小心谨慎，不可对边角等脆弱区域造成影响。

3.5 腹板砂显预防措施

混凝土入模坍落度应得到有效保障，综合考虑材料和易性、保水性等指标，看是否均满足工程要求；坍落度控制指标为≤200mm。混凝土布料由端头向中间位置布料，插入式振捣棒时不能接触模板；严格控制振捣时间，避免出现离析问题。

3.6 表面颜色不均匀预防措施

保障表面颜色均匀性，需从如下多个角度入手：

1）以硅酸盐水泥为宜，工程中较为可行的有普通硅酸盐水泥；严格把控技术指标，涉及烧失量、三氧化硫量、碱含量等。

2）细骨料以天然河砂为宜，要求级配合理、吸收率与孔隙率都处于较低水平，除此之外，特制的机制砂也是可行材料。严格把控该技术指标，涉及到级配、含泥量、有机物含量以及云母量等。

3）粗骨料以洁净石为宜，要求粒形良好、吸水率低、级配优良，本工程中可基于2 种粗骨料混合的方式投入使用。严格把控该技术指标，涉及到松散度、级配、吸水率、泥块含量等。

4）使用高效减水剂，注重外加剂的使用，必须与水泥、矿物掺料达到相适应状态，即各类材料间不允许出现排斥现象。严格把控该技术指标，涉及到减水率、常压泌水率比、坍落变量、凝结时差等。

5）严格控制砂、碎石含水率，因砂、石进场材料经水洗后运输至场内，场内的材料水分流失、变化需在混凝土开盘前对材料的含水率进行检测，每工作班不少于一次。交由专员检测并得到含水率，在此基础上换算为施工配合比，分析混凝土坍落度、含气量、出机温度，各项指标必须符合工程要求。在施工中还需做好含水率检测工作，基于实际情况灵活调整配合比，以保障所得混凝土质量符合既定要求。格外注重材料选取，使用的中砂要满足级配优良的基本原则，同时要尽可能保障颗粒洁净度，材料中不可掺杂泥土、云母；材料中往往存在一定量卵石，如果粒径＞10mm 同时占到总量的5%，有必要对其采取过筛操作；此外，如果粉尘粒径＞0.074mm，同时占到总量的1%时，正式施工之前的冲洗必不可少。严格控制砂细度模数，必须将该指标变动范围稳定在±0.1，否则不允许投入使用。

6）混凝土施工控制，混凝土施工从腹板下料时，从箱梁变截面位置1/3 位置向另一端布料，结束布料后便可振捣作业，为提升各层混凝土质量均匀性，单层施工时间误差控制在≤30min，以保持接触面的连续。

3.7 气孔解决方法

拌制过程中掺入适量减水剂，以可行的配合比为指导展开施工作业，适度减少用水量，以起到稳定水灰比的作用。做好模板打磨工作，经此操作后提升模板洁净度，可使用适量脱模剂，但要注重品类的选择，严禁使用废机油，所使用的脱模剂也不允许带来混凝土变色问题，同一工程中脱模剂规格均一致。严格控制振捣间距，保障充足的作业时间，只有表面灰浆不发生下沉现象后方可结束作业。外侧模板混凝土的振捣作业必不可少，此环节以高效率振动器为宜，在操作过程中适当敲击模板，此举可加快侧模气泡逸出。

3.8 模板变形

针对模板变形问题，注重对箱梁模板的检测，适当提升检测频率，出现模板变形现象后随即做出调整，创建基于箱梁外形的检测表，有效检测成品箱梁外观，以所得数据为准评定箱梁外观整体情况，明确具体缺陷及其成因，寻找科学解决方法，从而确保模板的稳定性，控制好箱梁外观质量。

4 结语

综上所述，通过改变施工工艺、掺和料、砂石、减水剂的相容性的匹配，能够有效地改善后张法预应力混凝土简支箱梁外观质量。认真分析造成混凝土简支箱梁外观缺陷的原因可得，只有在施工前做好充分准备，才能保证箱梁外观质量得到控制。