探讨后张法预应力混凝土箱梁外观与强度控制

摘要：后张法预应力混凝土箱梁存在外观缺陷及混凝土早期强度增长缓慢，梁体混凝土28d以上强度分布不均匀等质量问题。经过实践摸索，现场总结分析，逐步完善整改措施，从而使箱梁的外观质量和混凝土的早期强度有很大提高，获得了满意的实施效果，以期对类似工程提供一定的参考和借鉴。

关键词：箱梁外观;后张预应力;强度控制

0 引言

随着高速公路建设的兴起，各种各样的桥梁不断地在建设，由于人们质量意识的提高，现在对桥梁混凝土外观质量要求愈来愈高，已不仅仅局限于以前是否漏振，是否有蜂窝麻面等标准，而偏重于外观是否光滑，颜色是否均匀，是否气泡较少等标准。

结构混凝土外观质量的好坏及早期强度增长的快慢从一定程度上讲反映了一个企业技术水平的高低。一次性施工效果好的混凝土，拆模后其结构外形轮廓分明、线性顺滑而又不乏挺拔，混凝土表面平整、光洁、色泽自然、均匀一致，给人产生朴素、自然、美观的视觉感受。早期强度增长讯速，是预应力混凝土应达到的效果。

1 施工初期存在的问题

主要问题有：①侧模拼缝处跑浆较多;②模板拼缝处有“错台”，个别梁有“跑模”现象;

③梁腹板侧表面、箱梁端头锚固截面有气泡、蜂窝、麻面;④梁腹板侧表面有砂斑、砂线;

⑤腹板表面、翼板下表面有“白斑”和“黑斑”，混凝土表面花脸，颜色不一;⑥梁腹板表面有明显的云斑、水波纹;⑦梁腹板表面有明显的层印冷缝;⑧腹板表面有钢筋显隐，局部露钢筋保护层垫块;⑨混凝土表面整体颜色感觉发暗、无光泽，拆模后即发现混凝土表面存在油污和锈迹等污染;⑩混凝土早期强度增长缓慢，7d强度只能达到设计强度的80%左右;采用回弹仪检测28d强度结果不理想。

2 原因分析与整改措施综述

针对预制场前期施工中出现的各种问题，与施工队进行了多次现场分析，主要从模板、钢筋、混凝土三方面寻找原因，从模板光洁度、拼缝、脱模剂;钢筋加工尺寸、保护层厚度;混凝土原材料质量，拌、浇、振施工工艺等多方面进行总结。

2.1侧模拼缝、堵头模板两侧处跑浆较多

2.1.1分析原因

1)由于采用旧模板，侧模拼缝处法兰和面板都有变形，两片侧模的法兰和面板不能很好的紧密闭合。

2)侧模拼缝时法兰之间采用的双面胶带止浆条厚度为2mm，厚度不够，不能有效的起到止浆作用。

3)侧模面板与法兰之间没有满焊，有缝隙，导致混凝土中水泥浆从缝隙中流走。

2.1.2整改措施

1)找专人对侧模拼缝处法兰和面板的变形进行校正。

2)将侧模法兰间采用的双面胶带止浆条厚度由2mm改为5mm。

3)找高水平的电焊工将侧模面板与法兰之间没有满焊的地方全部焊满。

2.2模板拼缝处有“错台”，个别梁有“跑模”现象

2.2.1分析原因

1)侧模拼缝时法兰间没有使用定位销，虽然模板拼装后侧模拼缝检查已合格，并且已使用上下拉杆定位，但浇筑时模板受混凝土侧向压力及振捣棒振动力影响而发生3～5mm错台，影响梁体外观。

2)局部侧模上、下拉杆没有上紧或松紧程度不一致。

2.2.2整改措施

1)将侧模法兰间全部加设定位销，方法是各节侧模拼装好并经检查拼缝合格后，找专人将相邻两节侧模的法兰每隔50cm用钢板钻孔机钻成通孔，在通孔两侧分别焊上定位销套，然后将定位销紧紧夯入销套，以后反复拼装时只要拆装定位销即可。

2)要求模板工支模后对外模上下拉杆进行自检，要求上紧且要松紧程度一致。最后再由施工队技术员、项目部主管工程师检查。

2.3梁腹板侧表面、箱梁端头锚固截面有气泡、蜂窝、麻面

2.3.1分析原因

1)振捣时间不够，振捣工经验不足，水平不高，振捣棒上提速度过快，导致混凝土中气泡没有完全引出。

2)搅拌站搅拌司机责任心不强，为赶进度加快出料时间，导到掺减水剂的混凝土的搅拌时间不足规定的3min，甚至不到2min。

3)混凝土塌落度大、水泥浆稀、含水量大，贴模板面的混凝土气泡含量多，未排除完。

4)锚固截面锚下钢筋密集，且受波纹管位限制，振捣困难，混凝土振捣不足，气泡未完全排出，部分气泡残留在混凝土与模板之间。

2.3.2整改措施

1)对振捣工进行专门的指导、培训，使其掌握振捣要领，提高振捣质量。

2)对搅拌站的搅拌司机进行教育，指出搅拌时间对于混凝土质量的重要性，并制定相应制度约束其行为，如发现有私自减少搅拌时间的，要对搅拌司机进行经济处罚或更换工作岗位。

3)要求搅拌站严格按照混凝土配合比的混凝土塌落度进行搅拌，未经项目部主管工程师和试验工程师通知，任何人不得随意调整搅拌用水量和施工配合比。

4)要求振捣工在振捣锚固截面锚下钢筋密集，且受波纹管影响而不好振捣的地方时要特别注意，并专门加工振捣铲，人工配合振捣。

2.4梁腹板侧表面有砂斑、砂线

2.4.1分析原因

振捣工经验不足，担心振捣不密实出现气泡、蜂窝等问题，使振捣时间过长，混凝土出现过振，产生离析、泌水。轻的水泥浆沿模板表面流走，拆模后表现为砂斑、砂线，重的出现骨料分离，显露砂石

2.4.2整改措施

找专家对振捣工进行专门的指导、培训，使其掌握振捣要领，安排具有丰富箱梁施工经验的振捣工进行振捣。

2.5腹板表面、翼板下表面有“白斑”和“黑斑”，混凝土表面花脸，颜色不一

2.5.1分析原因

1)混凝土浇注时，模板表面因投料和振动棒激振溅上许多水泥浆或在翼板模板上残留有未清理干净的水泥浆，拆模后在混凝土表面留下白斑点或斑块。

2)模板脱模剂涂抹不匀，或模板未清理干净，局部油脂集中，拆模后形成黑斑。

2.5.2整改措施

1)混凝土浇注时，模板表面因投料和振动棒激振，溅上许多水泥浆或在翼板模板上残留有未清理干净的水泥浆，拆模后在混凝土表面留下白斑点或斑块。浇注梁论底、腹板时，放料要注意，避免混凝土散落到模板上，必要时可用彩条布或薄铁皮等遮住翼缘板底模板。

2)拆模以后，用钢丝刷将模板上的灰渣清理干净，铁锈要用细砂纸擦拭干净。清理完后，用质量好的脱模剂(柴机油)均匀涂刷模板表面，用量应少，现油光即可，如果用量过多会往下流，造成混凝土局部颜色发乌，混凝土面颜色不一致。

2.6梁腹板表面有明显的云斑、水波纹

2.6.1分析原因

1)混凝土布料不均匀，层次不清，顺序零乱，出现中间高、两边低，或一边高、一边低的堆积和低洼现象。

2)振捣工经验不足，担心振捣不及时，投料后即振捣至刚布料的最前端临空部分。

3)以上两点造成的后果是：混凝土拌和物有流动现象，砂浆与骨料分离或水泥浆泛出向低处漫溢，再浇混凝土时，随混凝土浇筑量增加，混凝土液化面上升，富水泥浆上浮，紧靠侧模板面，形成色差带，倘若振捣时过振，会出现水波纹似的云状或鲮状色斑。

4)水泥品质欠佳、砂子颗粒偏细、碎石级配偏细，加上搅拌不够，坍落度较大时，造成混凝土和易性、粘稠性变差，易离析。振捣时不易控制，容易出现云斑、水波纹。

2.6.2整改措施

1)对负责布料的人员和龙门吊司机进行教育，指出布料对于成品混凝土质量的重要性，要求其配合到位，行动一致，必须做到混凝土布料均匀、有序、层次清析、层厚一致。

2)要求振捣工在对第层混凝土进行振捣时，始终保留最前沿一段1～1.5m刚浇铺好的混凝土不要急于振捣，待下一段混凝土浇铺接荐后再振捣。

3)项目部试验室加大对水泥、砂、石等原材质量的检查力度，不合格品不得进场，从原材料上把好质量关。

4)要求搅拌站严格控制混凝土坍落度，确保搅拌时间，保证拌出和易性好的混凝土。

2.7梁腹板表面有明显的层印冷缝

2.7.1分析原因

1)混凝土浇注顺序控制的不好，浇注下层混凝土时，上层混凝土等待时间过长，混凝土出现明显的接茬痕迹。

2)在混凝土拌制、运输、浇注三个环节中机械故障，停歇后继续浇注。而未按照施工缝的要求进行检查处理。

3)钢筋或波纹管密集部位，混凝土中粗骨料难下去，分层浇注时混凝土振捣过度，造成石子下沉，水泥砂浆上浮，浆多的地方颜色发青，石子多的地方颜色发白，形成对比。

4)搅拌站对混凝土的坍落度控制不好，搅拌时间不够，坍落度相差较大，水泥砂浆分布不匀，拌和物在塑性方面存在的流动性不同、稀稠不同;在浇筑过程中，易出现振捣离析、泌水等非匀质现象，其混凝土均密程度或密实状态差异较大，在先后接茬处的混凝土表面，难免出现深浅色差不同。

5)混凝土拌和料从搅拌机出来后装在自制的料斗中采用三轮车运输，拌合站距制梁区距离200m，由于道路不平，车辆颠簸较严重，而三轮车装运混凝土又没有混凝土罐车的连续自拌功能，这就造成了拌和料在浇筑之前就造成了离析，石子等重粒料下沉，水泥浆上浮，易使浇筑出的混凝土出现色差。

2.7.2整改措施

1)浇筑时严格执行混凝土浇铺与振捣的分段、分层顺序。30m预制箱梁裸梁高为1.6m，分4层，每层分3段，根据浇铺方法不同可分为台阶层次法和水平层次法。

2)在混凝土拌制、运输、浇注三个环节中，若出现机械设备等故障造成停歇，在继续浇注之前要严格按照施工缝的要求进行检查，若发现已振捣过的混凝土表面有失水等现象时，可用振动棒重新伸入混凝土表面5～10cm稍稍振捣，以利于接荐。

3)将梁体腹板内的波纹管位置向内适当移动，以利于振捣棒可以从波纹管与腹板外侧钢筋之间插入对波纹管以下的混凝土进行振捣。

4)对于钢筋或波纹管密集，单纯使用50型振动棒捣固困难的部位，采取30型振动棒和专门制作的人工捣固铲配合振捣。

5)要求搅拌站对混凝土的搅拌时间和坍落度加强控制，搅拌时间不得少于3min，拌出的料坍落要大致相等，差异不能过大，使拌和物的流动性、稀稠程度大体相同，避免接茬处的混凝土表面出现深浅色差不同。

6)将混凝土拌和与制梁区之间的道路进行混凝土硬化处理，使道路表面平整，有效地减少了运料车辆的颠簸，使混凝土拌和料在装运过程中基本不出现离析现象。

2.8腹板表面有钢筋显隐，局部露钢筋保护层垫块

2.8.1分析原因

1)选用的钢筋保护层垫块尺寸偏小，造成钢筋保护层过小。

2)钢筋加工尺寸不准确。

3)钢筋保护层垫块数量不够。

4)钢筋保护层垫块样式不合理，质量不过关，有些垫块在支内模时被挤扁或挤坏。

5)模板支设尺寸不准确。

2.8.2整改措施

1)将前期使用的塑料保护层垫块全部用于内模，重新加工直径为50mm、厚度为10mm、中间设10mm圆孔的水泥砂浆垫块用于外模，在绑扎钢筋时将垫块穿于腹板Φ8光圆水平钢筋上即可。

2)对施工图中的钢筋尺寸进行验算优化，要求钢筋加工场严格按照技术交底中的钢筋尺寸进行钢筋加工。

3)经过项目部与施工队研究，决定采用Φ20光圆钢筋作成钢钎，内外模支好后，将钢钎竖向插入腹板水平钢筋与外模之间，钢钎间距为2m，代替部分钢筋保护层垫块，浇筑混凝土时将钢钎随浇筑随抽出，清理好后用于重复使用。

4)严格按照图纸尺寸支设内外模，对模板局部尺寸不合理的地方进行修改，以免模板尺寸偏小而挤压钢筋。

2.9混凝土表面整体颜色发暗、无光泽，拆模后即发现混凝土表面存在油污和锈迹等污染

2.9.1分析原因

1)钢筋加工场地上钢筋加工速度快，已加工好的钢筋短期内不能及时使用，覆盖不好，造成生锈。

2)工人操作不熟练，绑扎钢筋、支设外模等工作所用时间过长。

3)内外模均采用柴机油作为脱模剂，带有黏性，在天晴天时预制场施工区扬尘较在的情况下，模板上易粘灰尘。

4)工人生活区离预制场有约300m距离，而这段道路没有采用混凝土硬化，工人上工时鞋子上容易粘上泥土，工人操作前没有将鞋子上的泥土等清理干净，容易造成模板上粘上泥土。

5)当地气候潮湿多雨，而下雨时虽然采用彩条布对已支设好的模板和已绑扎好的钢筋进行了覆盖，但是效果不好，有少量雨水顺彩条布缝隙流入模板内，容易造成模板上粘上锈迹。

2.9.2整改措施

1)适当减慢钢筋加工速度，对已加工好的短期内不能及时使用的钢筋，要求仔细覆盖好，尽量辟免生锈。

2)加快钢筋绑扎、支设模板等各道工序的施工速度，更换操作不熟练的工人，必须作到每片梁从开始绑扎底腹板钢筋到开始浇筑混凝土所用的时间最多不得超过24h。

3)派专人每天对预制场场地进行清理、打扫、洒水，尽量做到无扬尘。内外模在支设之前均要仔细检查，发现有粘灰现象要认真清理后再使用。

4)将工人生活区与预制场之间的道路采用混凝土进行硬化，工人操作前要将鞋子上的泥土等清理干净，以免造成钢筋各模板上粘上泥土。

5)当地气候潮湿多雨，而下雨时虽然采用彩条布对模板进行了覆盖，但是效果不好，有少量雨水顺彩条布缝隙流入模板内，容易造成模板上粘上锈迹。采用Φ20光圆钢筋制作成专门的拱形笼骨架，雨天时将笼骨架固定于箱梁外模上间距为1.5m，用于支撑彩条布，防止雨水顺彩条布缝隙流入而使钢筋和模板生锈。

2.10混凝土早期强度增长缓慢，7d强度只能达到设计强度的80%;采用回弹仪检测28d强度不理想

2.10.1分析原因

1)混凝土原材料质量控制不好。水泥稳定性不好;碎石级配不好，小颗粒料偏多;黄砂偏细，卵石含量多。

2)减水剂掺量不足，减水效果不明显。

3)施工中混凝土坍落度控制不好，施工时为布料、振捣方便，人为增大用水量。

4)均匀密实性好的混凝土，其各相材料颗粒在混凝土体积内呈均匀分布、排列紧密、连续完整的匀质状态。即大颗粒之间是小颗粒，小颗粒之间是细颗粒、微细颗粒，构成均密型的颗粒骨架，在这种颗粒骨架的基础上，系由水泥和水而成的水泥浆，水泥浆包裹沙子成为水泥砂浆，水泥砂浆充填粗骨料缝隙，构成混凝土的微观晶体结构。

5)进行配合比设计时，原材料及搅拌工艺、养生方法等均处于理想状态下。但在实际施工中进行大规模生产时，混凝土的均匀密实性很难达到或十分接近理想状态。原材料质量、搅拌过程、养护方法等都会对混凝土的强度和外观质量产生不利的影响。

6)结构混凝土的抗压强度，都是以混凝土试件的抗压强度为代表的，但试件强度合格的结构混凝土，未必都是匀密性好的混凝土。在实际施工中，只有内部结构均匀密实的混凝土其内部呈均匀密实的连续分布状态，其结构的弹模、容重等都比较一致，混凝土力学性能稳定，混凝土弹性压缩、收缩、徐变性能也趋稳定，强度分布均匀;

7)混凝土养护不及时，方法不得当，只有顶板采用透水土工布覆盖，但土工布上洒水不及时，不能始终保持土工布湿润状态，腹板只采用水管浇水养护，但浇水后很快便挥发，不能满足混凝土养生需要。

2.10.2整改措施

1)项目试验室认真抓好混凝土原材料的质量控制，加大力量做好原材料的检测工作。使碎石级配达到混凝土配合比的级配要求，尤其是5mm以下的小颗粒含量绝对不可超标。黄砂细度模数必须控制在2.5～2.7之间、，含泥量、卵石含量等各项指标必须符合规范和设计要求。

2)试验室加大对水泥的检测密度，要求其强度、细度、安定性、泌水率、凝结时间等各项指标必须符合规范要求且须处于较高水平。

3)施工中严格控制混凝土的坍落度，不得为了施工方便人为增大用水量，必须确保混凝土的强度。

4)参照同一工程项目上的现浇箱梁泵送C50混凝土配合比对预制箱梁非泵送C50混凝土配合比进行调整，将预制箱梁非泵送混凝土配合比中的水泥用量由482kg/m3改为492kg/m3，水泥用量增加了10kg;黄砂用量由611kg/m3改为619kg/m3，碎石用量由1183kg/m3改为1149kg/m3，砂率由0.34增加为0.35;减水剂用量由1.5kg/m3改为2.4kg/m3，用水量保持164kg/m3不变，混凝土坍落度保持在110mm左右(现浇箱梁泵送C50混凝土配合比中用水量为174 kg/ m3，混凝土坍落度为140mm)。

5)改进底、腹板混凝土的养护方法，将双层透水土工布固定于用钢筋加工成的养生架上，每节架子长度为3m，箱梁外模拆除后，将养生架子紧贴于梁体腹板外表面，然后人工浇水养生。

3 结 语

通过以上对30m后张法预应力混凝土箱梁外观及强度控制的过程，可以看出，外观好的混凝土，内部必呈均匀密实的连续分布状态，其结构的弹模、容重等都比较一致，则混凝土力学性能稳定，混凝土强度必然高;如果混凝土有蜂窝、离析、疏松等不均匀、不致密现象存在，则必导致混凝土强度低。混凝土的外观和强度实际上是混凝土同体特征的两个方面，表达着混凝土工程结构质量的一致性。

混凝土工程结构质量是由混凝土施工质量作保证，而混凝土施工质量，取决于对各质量因素相关的技术指标、工艺标准的施工有效控制和管理。

混凝土施工各工序中的人员水平、设备性能、材料质量、采用的技术指标、工艺标准等因素都会对混凝土的质量产生综合交错的影响。每个质量因素的影响可能有多种体现形式，每种体现形式可能是多种质量因素影响的结果。在进行混凝土质量缺陷的原因分析时，针对每一种缺陷，都要认真分析可能对其造成不良影响的各种质量要素是否存在问题，然后一一加以解决，才有可能使混凝土质量得到改观。在对混凝土质量要素进行管理过程中，对每种质量要素，都要认真控制，只要有一种质量要素出现问题，就可能对混凝土的质量造成多方面的不良影响，绝对不可掉以轻心，施工中必须对影响混凝土质量的机、料、人等各因素做到全方位、综合性的控制，才有可能生产出内实外光的优质混凝土。

参考文献

[1] 路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000.北京: 人民交通出版社,2000-10-1

[2] 中华人民共和国交通部.公路工程国内招标文件范本2003. 北京:人民交通出版社,2003

[3] 中华人民共和国交通部.公路工程质量评定标准JTG F80/1-2004. 北京:人民交通出版社,2004

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