高速铁路预应力预制箱梁混凝土外观质量控制

高速铁路预应力预制箱梁混凝土外观质量控制

陈玉英

中铁十一局集团桥梁有限公司江西鹰潭335000

摘要：高速铁路预应力预制箱梁易出现色差、水纹、鱼鳞纹、冷缝、气孔、蜂窝麻面等外观质量病害，通过分析研究混凝土外观质量病害产生原因及影响因素，提出专项外观质量控制措施，改善预制箱梁混凝土外观质量，提高预制箱梁耐久性和工程使用年限。

关键词：预制箱梁；混凝土；外观质量；控制措施

随着高速铁路在我国的飞速发展，后张法预应力预制箱梁取得了广泛应用。后张法预应力预制箱梁融合了简支梁和连续梁的优点，既像简支梁可工业化生产和快速安装，极大的提高了施工效率，又具有连续梁结构刚度大、变形小和经济的优点。[1]预制箱梁作为桥梁上部结构的主要承重结构，其内在质量和外观质量在桥梁施工中显得十分重要[2]。但由于原材料的质量的波动、施工工艺和管理监管不到位，箱梁梁体外表易出现色差、水纹、鱼鳞纹、气孔、蜂窝麻面、微小裂纹等病害，既影响梁体的工程美观，严重时还会降低混凝土的耐久性，影响工程使用寿命[3]。影响预制梁外观质量的因素很多，导致混凝土外观质量缺陷原因相对复杂，本文病害产生的原因和影响因素出发，提出梁体常见外观缺陷防止和解决措施。

1.表面色差

1.1特征及形成原因

表面色差是指混凝土表面相邻部分在颜色上存在较大的差别。产生表面色差的主要原因如下：

（1）由于模板涂刷工序管理不到位，钢模板局部因发生氧化反应导致产生锈斑，颜色一般为黄褐色；

（2）模板表面清理不干净，尤其是模板表面残留的黑尘、扎丝和木屑等杂物；

（3）由于混凝土中水泥、粉煤灰等原材料质量不稳定，导致混凝土的内部成分存在变化，从而导致颜色不均匀。

1.2控制措施

（1）针对混凝土配合比，同一榀梁所用原材料应同一品牌，同一批号，搅拌站应严格按配合比配制混凝土，配料计量务必准确，合理管理安排施工进度，避免出现时间较长的中断，保证工地浇筑作业的连续性；

（2）使用质量好的脱模剂以防止产生锈源，尽量减少各种污染源，及时清理模板上的混凝土残留，加大混凝土浇筑前模板清洁质量管理力度，同时也要留意施工过程中产生的二次污染。

2.水纹线

2.1表面特征和形成原因

水纹线是指在混凝土表面上形成水波浪纹理。水纹线产生的原因主要如下：

（1）在拌制混凝土过程中，砂子的含水率控制不准确，导致混凝土用水量偏大，进而坍落度过大，同时混凝土经振捣后更易离析，表面容易产生浮浆，由于水泥浆量大，待表面水泥浆终凝后形成的颜色较深的水泥石，其表面形状类似水波纹。

（2）预制箱梁混凝土采用分层浇筑工艺，在分层浇筑施工时，若振捣上层混凝土时振捣棒未插入至下层混凝土一定深度时，也容易形成水纹线的情况。

2.2解决措施

（1）在施工前，料仓中骨料含水率测试取样需具有代表性，且要多次严格技术并取平均值，根据骨料含水率调整施工配合比，混凝土搅拌前，物料计量需精准，严格控制混凝土水灰比、砂、石及外加剂用量，搅拌过程中严格控制混凝土坍落度，对坍落度不符合要求的混凝土应倒掉重新配制，禁止不合格混凝土进入试模中。

（2）混凝土施工振捣阶段，振动棒须掺入到下层混凝土一定深度，且振捣时间需严格控制，一般为3-5s，不能过振，否则易导致混凝土产生离析。

3.鱼鳞纹

3.1表面特征和形成原因

鱼鳞纹是指混凝土表面存在类似鱼鳞的外观质量变化，产生的原因主要如下：

（1）新拌制混凝土产生离析，局部形成水泥砂浆，若混凝土放置时间过长后产生泌水进而形成水膜，水泥砂浆和水膜浆挤占骨料间的空隙，并分散、包裹于骨料表面，当水分迁移形成水膜痕迹及浅表层多孔低强度的硬化水泥石，低强度硬化水泥石在拆模时易与模板粘连、脱落，从而形成表面粗糙、色差等鱼鳞纹。

（2）当混凝土过振造成离析时，石料挤压形成一部分骨料少，一部分骨料多，外观颜色不一形成色差，骨料多的地方外观便形成鱼鳞纹。

（3）当芯模反压固定不牢及芯模底部未封闭时。浇筑时芯模上浮，混凝土出现塑性变形并向下滑移，也会在表面出现鱼鳞纹。

3.2控制措施

（1）控制混凝土离析及放置时间过长，控制骨料的最大粒径及骨料级配，碎石应为5mm～25mm之间的连续级配，做理论配合比时应适当增加砂率，浇筑时应尽量不让混凝土等待时间过长，运输过程中应尽量减少翻运次数，这样便可控制混凝土的泌水。

（2）对芯模要一次性的固定好，防止上浮。

（3）封闭芯模底模，限制混凝土从芯模底板处上翻。

（4）采用二次振捣，先用50型棒，间隔一定距离后，再用30型棒进行二次补振，振动棒振捣间距要均匀，时间要大致相等，这样便可控制混凝土不离析、不漏振、不过振。

4.冷缝

4.1表面特征及形成原因

冷缝是指混凝土拆模后，结构中部出现明显缝隙，且缝隙部位混凝土接触不严密，严重的会出现露石现象，冷缝具体产生原因如下：

（1）梁体浇筑采用分层浇筑，每层施工时间间隔偏长，待浇筑上层时，下层混凝土已初凝，上层振动棒难于插入到下层混凝土中，在层与层交界面上产生冷缝。

（2）混凝土浇筑时，下层表层形成水泥稀浆，水泥含量大，砂率高，同时上层浇筑时振动棒为深入插入到下层混凝土，从而形成冷缝。

（3）浇筑时由于气温偏高，下层浇筑后，上层混凝土很快就已初凝，从而形成分层缝。

4.2控制措施

（1）严格控制混凝土拌制和施工浇筑时间，适当控制混凝土的浇筑长度，调整混凝土的浇筑时间，务必要在下层混凝土初凝前浇筑上层。

（2）浇筑时应振动棒的插入深度需有效控制，振捣棒尽可能地插入到下层混凝土中，使层与层之间的界面混凝土成分均匀，改善冷缝情况。

（3）在天气问题都偏高时，混凝土使用外加剂中掺入缓凝剂组分，延长混凝土的初凝时间。

（4）在侧模上安装并附着式振动器，可一定程度上减小层与层之间的色差。

5.气孔

5.1表面特征及产生原因

气孔指混凝土在拆模后，表面存在在大面积细微孔洞。形成原因具体如下：

（1）混凝土配制时水胶比偏高，拌合水称量不精准，针对料仓粗细骨料含水率未能及时准确调整施工配合比，导致混凝土坍落度过大，形成水泡，在混凝土终凝后形成气孔。

（2）模板表面粗糙，脱模剂对混凝土表面气孔分散效果不佳，混凝土中气泡不易通过振捣排除，拆模后在混凝土表面出现气孔。

（3）振动棒振捣的间距控制不均衡，振捣时间不足，混凝土中气泡没能全部逸出表面。

5.2控制措施

（1）掺入选择优质减水剂，控制混凝土用水量，混凝土拌制前调整好施工配合比，控制用水量、坍落度和水灰比。

（2）通过抛光除锈、打磨并洁净模板，选用优质的水性脱模剂。

（3）控制振动棒振捣间距及振捣时间，待表面灰浆不下沉为止。

（4）将附着式振动器安装在外模板上，使附着在侧模上的气泡更有效的排除，以改善表气孔状况。

6.蜂窝麻面

6.1表面特征及产生原因

蜂窝麻面是指混凝土表面由于水泥砂浆的缺失导致表面不平整和石子外漏。具体形成原因如下：

（1）混凝土配合比设计不合理，砂率过低，粗骨料级配较差或者针片状含量偏高，导致工作性能较差，坍落度偏小，使得混凝土难于通过振捣达到内部密实。

（2）钢筋分布过于密集，模板之间的拼接缝密实程度不佳形成漏浆，混凝土内部砂浆含量不足，难于填充粗骨料之间的间隙，从而导致形成蜂窝麻面。

（3）在施工振捣阶段中，振动棒振捣间距太大，振捣频率分布不均匀，混凝土局部出现漏振，砂浆未填满粗骨料之间的孔隙。

（4）混凝土拆模时间过早，表层混凝土水化程度不高，表面强度偏低，拆模时由于模板内侧与表层混凝土之间的黏聚力大于表面混凝土的拉应力，导致表层混凝土表面存在破坏，从而形成麻面。

（5）脱模剂未均匀的涂抹在模板上，易使拆模时产生粘膜，进而形成麻面[4]。

6.2控制措施

（1）优化混凝土配合比，提高砂率，优化骨料级配，改善混凝土坍落度。

（2）在模板拼接缝处使用高密度海绵条或玻璃胶，以保证接缝严密不漏浆。

（3）加强二次振捣，控制振捣间距和频率，设立专人监督巡查振捣工艺过程，避免混凝土被漏振。

（4）脱模剂应均匀涂抹在模板上，严禁在混凝土强度不足的提前下拆模，拆模时留意棱角保护。

7.混凝土原材料品质控制

（1）胶凝材料。混凝土外观颜色与水泥、粉煤灰和矿粉颜色、各组分比例及产品稳定性息息相关。同一榀梁应尽量使用同一批次材料。水泥外观宜选择青灰色，预制梁混凝土水泥碱含量尽量低，且由大厂生产以保障成分相对稳定。粉煤灰和矿粉应不含有油类、漂浮物等，以避免对混凝土外观产生污染。

（2）集料。粗集料级配必须合理，采用连续级配粗集料，尽量选用粒形较好的骨料，须严格控制针片状含量及石粉含量，以利于骨料紧密堆积，孔隙率宜小于42%，含泥量应满足铁路相关标准。细集料也应级配良好，尽量选用中砂，细度模数范围控制在2.6～3.0，并应尽量降低砂率。细集料含泥量控制在1.5%以下，砂源确定后不宜随意更换。

（3）外加剂。外加剂性能是影响预制梁混凝土外观质量的一个重要因素，外加剂选用不合理，梁体混凝土表面易产生大量的气泡，施工振捣时出现严重泌水等现象。外加剂应选用无缓释、性能稳定、与胶材相容性好、环保、对混凝土颜色无影响的产品[5]。

参考文献

[1]冯中军,傅乐峰.沈军等.聚羧酸系高效减水剂的结构与性能关系研究[J].化学建材,2006,22(2)：39-42.

[2]于恒,王宗义,刘幼军,混凝土中频振捣及其设备的研制[J].工程建设与设计,2007(1)：70-72

[3]雷映平,周光,周小渝.高效水溶性混凝土模板脱模剂的研究[J].混凝土,2002(9）：40-41.

[4]刘小利.水泥混凝土路面的平整度控制[J].铁道建筑,2005(6)：103-104.

[5]杜晓臻.浅谈清水混凝土模板工程施工技术[J].广东建材,2009,25(5)：72-73.