淺談路橋預應力混凝土質量控制

陶麗妮

(廣西岑溪公路管理局)

1 預應力混凝土概述

預應力混凝土就是在混凝土構件承受使用荷載前的制作階段,預先對使用階段的受拉區施加壓應力,造成一種人為的應力狀態。當構件承受使用荷載而產生拉應力時,首先要抵消混凝土的預壓應力,然后隨著荷載的增加,受拉區混凝土就會產生拉應力,可推遲混凝土裂縫的出現和發展。這種在構件承受荷載以前預先對受拉區混凝土施加壓應力的結構構件,就稱為預應力混凝土構件。預應力混凝土具有以下優點:抗裂性好,剛度大;節省材料,減小自重;提高受壓構件的穩定性;提高構件的耐疲勞性。

2 影響路橋預應力混凝土質量控制的因素

橋梁預應力混凝土工程質量控制的主要目的是使施工狀態與設計要求最大限度的吻合。要實現這個目標,就必須全面了解施工現場中可能出現的使施工偏離設計要求的因素,以便加強施工現場的質量控制。

2.1 原材料對路橋預應力混凝土質量控制的影響

材料的質量和性能是直接影響預應力混凝土質量的主要因素,水及砂中有害雜質對水泥混凝土有腐蝕作用。有害雜質與混凝土產生反應生成易溶于水的物質,使混凝土被腐蝕,水泥熟料如果不經過充分鍛燒,就會產生較多的游離氧化鈣,由于游離氧化鈣的水化過程很慢,將會導致水泥己凝結硬化后繼續水化而產生體積膨脹,引起體積變化不均勻現象,從而產生裂縫。

2.2 結構計算分析模型對路橋預應力混凝土質量控制的影響

無論采用何種分析方法和手段,都對橋梁實際結構進行簡化并建立計算模型,這種簡化式計算模型與實際情況之間存在的誤差、包括各種假定,邊界條件處理,模型化的本身精度等。預應力混凝土質量控制中需要在此做大量工作,必要時還要進行專門的試驗研究,把計算模型誤差所差生的影響降最低限度。

2.3 材料徐變對路橋預應力混凝土質量控制的影響

材料徐變對變形、結構內力都有較大的影響,這種影響主要是由于橋梁施工中混凝土存在加載齡期小、各階段齡期相差大等原因引起的,要予以認真研究,采用合理的、符合實際的徐變參數和計算模型。

2.4 施工監測

預應力混凝土檢測是施工監控的最重要手段之一。檢測包括應力檢測、變形監測。因測量儀器、儀器安裝,測量方法數據采集、環境情況等存在誤差,所以,施工監測總是存在誤差。

2.5 溫度變化對路橋預應力混凝土質量控制的影響

溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大,這種影響隨溫度的改變而時刻改變。在不同時刻的結構狀態進行測量,如果施工控制中忽略了溫度變化對橋梁的影響,那就必然難以得到結構的真實狀態數據,從而也難以保證質量控制的有效性,所以,預應力混凝土施工中必須考慮溫度變化的影響。

3 路橋預應力混凝土質量控制

3.1 確保混凝土質量

(1)混凝土施工前質量控制。

材料的質量和性能是直接影響工程質量的主要因素,主要材料為碎石、水泥、添加劑等。混凝土拌合料中用的骨料按其粒徑大小分為細骨料和粗骨料兩種,混凝土用的粗骨料,其最大顆粒粒徑不得超過構件截面最小尺寸的 1/4,且不得超過鋼筋最小間距的 3/4,同時考慮到預拌混凝土泵送的特點,最好將石子的最大粒徑控制在 31.5mm以下。水泥的品種及質量是控制混凝土強度的關鍵之一,根據設計要求選用符合要求的水泥,水泥進場時應對其品種、級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行檢查,并應對其強度、安定性及其他必要的性能指標進行復驗,其質量必須符合現行國家標準等規定。

(2)混凝土施工中質量控制。

①配合比

影響混凝質量的一個重要因素是混合料的拌和質量,即配合比的確定,施工配合比應根據設計的混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土施工和易性等要求確定。充分考慮工程項目的特點、氣候條件、混凝土輸送方式等因素進行配制

②混凝土攪拌

進入拌和機的砂石料必須準確過秤,磅秤使用前應檢查校正。散裝水泥必須過秤,袋裝水泥,當以袋計量時應抽查其重量是否正確。嚴格控制加水量,每班開工前,根據天氣變化實測砂、石含水量并由工地實驗室確定施工配合比。

③混凝土澆筑

澆筑混凝土時,應注意防止混凝土的分層離析,混凝土拌合物運至澆筑地點后,應立即澆筑入模,混凝土由料斗,漏斗內卸出進行澆筑混凝土的高度不得超過 2m。混凝土的振搗應由使用功率不小于 22kW的平板式振搗器,插入式振搗器和振動梁配套作業。澆筑混凝土應連續進行。如必須間歇時間宜縮短,應在前層混凝土凝結之前,將次層混凝土澆筑完畢。混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不得超過規范規定,當超過規定時間必須設置施工縫。混凝土在澆筑及靜置過程中,應采取措施防止產生裂縫,混凝土因沉降及干縮產生的非結構性的表面裂縫,應在混凝土終凝前予以修整。

(3)混凝土施工后質量控制。

混凝土表面修整完畢后應進行養生,使混凝土板在開放交通前具有足夠的強度和質量,如果養護不好或養護不及時,混凝土發生脫水現象。混凝土的養護方法、時間與自然溫度、混凝土成分有關,當平均溫度高于 5℃的條件下,用適當的材料對混凝土表面加以覆蓋并澆水,應在混凝土澆筑完畢后的 12h內進行,最少不得少于 7d。

3.2 預應力管道安裝

預應力管道安裝準確與否直接影響到預應力混凝土橋梁梁體的受力情況能否符合設計要求,關系到橋梁完工后的運行安全,是預應力混凝土施工中的重點。在預應力管道安裝施工、混凝土澆筑前,要嚴格控制管道位置、平順性、漏漿處、密封等。施工中要嚴格按照工序進行預應力孔道壓漿,預應力孔道壓漿有兩個作用:一是保護預應力筋不被銹蝕;二是保證預力筋和結構共同工作;然而施工現場中卻存在預應力孔道的壓漿不密實、不飽滿、漏灌和漏漿現象,已成為預應力混凝土橋梁的通病。

為了防止孔道壓漿不密實,可采取以下措施。

(1)在灌漿前應以高壓水沖洗孔道,以除去雜物,使整個管道疏通和濕潤。

(2)配制高質量的漿液,水泥應選用強度等級不低于325MPa的普通硅酸鹽水泥,水泥凈漿應具有良好的流動性,水泥凈漿水灰比應控制在 0.35～0.45,最好能摻入適量的減水劑和微膨脹劑,以提高其流動性,減小水灰比,增加密實度。

(3)如果第一次壓漿不夠理想,可以進行二次壓漿,第二次壓漿應在第一次壓漿初凝后再進行。

3.3 波紋管漏漿堵管的防治

波紋管漏漿堵管是指用通孔器檢查預應力孔道時發現管內出現堵塞情況或在混凝土澆筑前,管道內先置的預應力鋼束發生抽拉不動的現象。

波紋管漏漿堵管主要有以下防治措施。

(1)管材必須具備足夠的承壓強度和剛度,出現破損的管材不得使用。

(2)波紋管連接應根據其號數,選用配套的波紋管,連接時兩端波紋管必須擰至適當的地方,然后將接頭縫隙封閉嚴密。

(3)開始澆筑混凝土后,在混凝土初凝前,應用通孔器檢查波紋管并不時拉動疏通。

3.4 張拉工藝質量控制

根據專門調查資料,已通車的公路橋梁中,幾乎都存在由于張拉工藝不合適而產生裂縫的病害。現澆大跨度預應力梁底板預應力束一般采用一端張拉的工藝。根據規范規定,跨度≥30m以上的預應力橋梁,均應采用兩端對稱張拉工藝,才能滿足跨中有效預應力和橋梁在恒載以及活載作用下跨中所需抵抗彎矩的建立;否則會導致跨中承載力不足,而產生正截面裂縫。施工中應合理選擇混凝土澆注后張拉時間,現設計上大都有不少于 5d齡期方可進行張拉的規定。切不可在混凝土施工中摻加早強劑,來提高早期強度,因為混凝土強度和彈性模量不是同步增長的,強度增長快,彈性模量增長慢,早期混凝土變形大,過早張拉預應力會使預應力損失增大,導致承載力不足,而使橋梁出現很多裂縫病害。

3.5 預防滑絲和斷絲

出現滑絲的主要原因有鋼絞線嚴重銹蝕、表面有雜物、油污等,或者工作夾片尺寸偏差大等。出現斷絲的原因主要有鋼絞線之間相互糾纏而發生受力不均或者鋼絞線受到機械損傷等。為了預防滑絲和斷絲超標,應采取以下措施。

(1)施工中應將鋼絞線的直徑偏差、橢圓度、硬度指標納入檢查內容,如偏差超標,質量不穩定,應考慮更換產品供應商。鋼絞線在運輸和下料安裝時要注意保護,減少損傷。

(2)夾片硬度除了檢查出廠合格證外,還要在現場對其進行硬度、外觀等指標進行檢驗。

(3)滑絲和斷絲若不超過規范數量,可以不進行處理,若出現整束或大量滑絲斷絲,應將錨頭取下,檢驗并更換鋼束重新張拉。

4 結 語

為緩解我國經濟發展帶來的交通問題,預應力混凝土結構在橋梁施工的應用范圍將更加廣闊。預應力混凝土橋梁預制安裝施工質量直接影響橋梁質量、使用壽命和營運安全,務必引起廣大從業人員的高度重視,將隱患消滅在萌芽狀態,確保預應力混凝土橋梁少受病害的侵擾,從根本上達到延長橋梁使用壽命目的。

[1]宋玉普.預應力混凝土橋梁結構[M].北京:機械工業出版社,2007.

[2]劉效堯,朱新實.預應力技術及材料設備[M].北京:人民交通出版社,1997.

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