預(yù)制T梁混凝土的質(zhì)量通病及防治技術(shù)＊

劉富成 朱小京 關(guān)愛軍 黃 林 李北星

（1.湖北省谷竹高速公路建設(shè)指揮部 房縣 442100；2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室 武漢 430070）

目前的高速公路橋梁設(shè)計中，中等跨度（跨徑30～50m）的橋梁普遍采用簡支或多孔連續(xù)T梁的結(jié)構(gòu)形式，作為主體結(jié)構(gòu)的T梁，其構(gòu)件的質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的使用性能及使用壽命。由于T梁結(jié)構(gòu)的異形及鋼筋、波紋管布置密集，混凝土澆筑施工困難，加上混凝土原材料的選用與質(zhì)量控制不嚴(yán)、混凝土配合比設(shè)計不科學(xué)、施工人員對施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制要點的認(rèn)識不足等原因，導(dǎo)致預(yù)制T梁混凝土存在著較多的外觀與實體質(zhì)量通病，嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能。因此，對預(yù)制T梁進行質(zhì)量通病及誘因分析，開展T梁預(yù)制工藝及混凝土質(zhì)量的研究與探討具有重要的意義。

1 預(yù)制T梁混凝土質(zhì)量通病及誘因分析

1.1 外觀質(zhì)量缺陷［1－2］

（1）水線砂痕、水紋。水線砂痕通常出現(xiàn)在腹板和馬蹄部位，水線的形狀呈蚯蚓狀，砂痕呈淚痕狀，水紋通常出現(xiàn)在腹板部位，形狀呈魚鱗狀。產(chǎn)生的主要原因有：①混凝土未經(jīng)過充分?jǐn)嚢瑁诨炷琳駬v時，水分隨模板下流，形成水線；②拌和物粘聚性差，加上附著式振搗器過振，砂漿富集模板，干燥后便會形成水線砂痕；③模板上部拉桿稀疏，緊固不嚴(yán)格，振搗時模板與混凝土表面不能很好貼合，上層漿體很容易從模板與混凝土縫隙中滲流，拆模后即在混凝土表面留下水紋水線等。

（2）氣孔。氣孔主要出現(xiàn)在T梁馬蹄斜面與腹板位置，最大孔徑為8mm，出現(xiàn)原因主要有：①馬蹄斜面排氣困難，混凝土振搗不足，氣泡未完全排出，部分氣泡殘留在混凝土與模板之間；②混凝土攪拌、運輸、下料過程中引入的氣泡，該類氣泡尺寸較大，在振動容易排出，但若漏振、欠振，則會在混凝土內(nèi)部及表面形成大氣泡；③拌和物漿體含量多，過振后多余水分蒸發(fā)后形成的水囊孔隙，主要出現(xiàn)在腹板；④使用廢機油等粘度較大的脫模劑，導(dǎo)致氣泡排除困難。

（3）麻面。混凝土表面缺漿，局部出現(xiàn)許多小凹坑、麻點（直徑通常不大于5mm），形成粗糙面，但無鋼筋外露現(xiàn)象。容易出現(xiàn)在T梁腹板與端頭截面位置。主要原因有：①使用后的模板未進行表面清理即再次投入使用，粘有硬水泥砂漿等雜物；或是表面發(fā)生銹蝕，產(chǎn)生凹凸不平的銹蝕點；②澆筑分層厚度過大，振搗不密實，混凝土中的氣泡未排除，一部分氣泡停留在模板表面，形成麻面；③模板接縫拼裝不嚴(yán)密，澆筑時縫隙漏漿，混凝土表面沿模板縫位置出現(xiàn)麻面；④脫模劑涂刷不均勻，脫模過早，混凝土與模板不能有效分離而粘模，造成混凝土表面的小凹點。

（4）蜂窩、孔洞。混凝土表面無水泥漿，骨料間有空隙存在，形成數(shù)量或多或少的窟窿，形狀不規(guī)則，露出石子深度大于5mm，深度不及主筋。深度和長度不超過保護層厚度的為蜂窩，超過保護層厚度為孔洞，主要出現(xiàn)在T梁端頭的錨墊板部位與馬蹄根部。出現(xiàn)原因有：①此部位混凝土振搗困難，T梁端頭模板未設(shè)附著式振搗器振搗，很容易造成振搗不實形成蜂窩孔洞；②混凝土塌落度過小或骨料最大粒徑過大，澆筑時受到鋼筋的阻擋，混凝土流動困難，拆模后形成蜂窩；③馬蹄根部伸出模板的受力筋較多，端頭模板與側(cè)模拼裝存在空隙，波紋管與模板縫隙封堵不嚴(yán)，造成漏漿，形成蜂窩。

（5）爛邊、爛根。“爛邊”和“爛根”主要是由于模板拼縫不嚴(yán)密，接縫處止?jié){不好，模板下底邊與臺座包邊角鋼結(jié)合不緊密，振搗時混凝土表面失漿造成；漏漿較少時邊角出現(xiàn)“毛邊”，漏漿嚴(yán)重時出現(xiàn)混凝土蜂窩麻面；另外附著式振搗器布置過密、過低、太靠近拼縫也是造成T梁“爛邊”和“爛根”的一個原因。“爛邊”主要出現(xiàn)在橫隔板與T梁端頭轉(zhuǎn)角處，端頭馬蹄根部易出現(xiàn)“爛根”現(xiàn)象。

（5）色差。表現(xiàn)為腹板表面顏色不一致，主要包括區(qū)域性顏色差異和腹板垂直方向上的層印。出現(xiàn)的原因有：①模板生銹，混凝土表面被銹跡污染；脫模劑涂刷不均勻、涂刷過多，或是脫模劑粘性大，拆模后造成脫模劑粘附在腹板表面；②分層澆筑時混凝土振搗過度，造成石子下沉，水泥砂漿上浮，漿多的地方顏色發(fā)青，石子多的地方顏色發(fā)白；③由于原材料質(zhì)量波動，混凝土拌和物均質(zhì)性不良，也會出現(xiàn)顏色差異；④混凝土澆筑順序控制得不好，澆注下層混凝土?xí)r，上層混凝土等待時間過長，混凝土出現(xiàn)明顯的接茬痕跡。

1.2 早期開裂

T梁混凝土早期容易開裂不僅僅是由高強高性能混凝土結(jié)構(gòu)特點決定的［3］，更多的還有人為方面的原因，主要有以下幾個方面：

（1）混凝土配合比設(shè)計理念落后，粉煤灰等礦物摻和料取材困難，阻礙了礦物摻量料的使用。原材料質(zhì)量參差不齊，減水劑減水率較低，導(dǎo)致水泥用量高（普遍在480～500kg／m3）。

（2）施工單位注重混凝土早期強度、強度合格率與施工勞動強度等，選用52.5級高標(biāo)號水泥施工，混凝土單方水泥用量高、坍落度偏大（大于160mm）。

（3）拌和物粘聚性差，施工控制不嚴(yán)，降低了構(gòu)件混凝土勻質(zhì)性，使硬化混凝土變形不均勻。

（4）晝夜環(huán)境溫差大，早期養(yǎng)生不重視保溫保濕或養(yǎng)護不合理（脫模后立即澆冷水養(yǎng)護等）。

1.3 混凝土回彈強度低

T梁常出現(xiàn)回彈強度低，但鉆心強度卻滿足要求的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明表層混凝土結(jié)構(gòu)不密實。主要原因有：

（1）混凝土拌和物坍落度偏大，保水性差，振搗后表層漿體水灰比較高，使得混凝土表面的強度低。

（2）T梁的養(yǎng)護不重視，表層水泥水化過早停止，養(yǎng)護過程中混凝土表面存在干濕循環(huán)等，降低了表層混凝土結(jié)構(gòu)的密實度。

（3）混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)、施工控制不嚴(yán)，致使水灰比增大，引起硬化混凝土的孔隙率增大，形成的毛細(xì)通道為空氣中的CO2等介質(zhì)入侵混凝土內(nèi)部提供了有利條件，短期時間內(nèi)碳化深度增加，繼而導(dǎo)致混凝土回彈強度推算值偏低［4］。

1.4 架設(shè)后梁面高程偏差較大

預(yù)制T梁架設(shè)后經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)梁面高程偏差較大，主要原因是預(yù)制施工時T梁翼板橫坡控制不嚴(yán)格，澆筑結(jié)束后梁頂未收漿抹面造成平整度較差，臺座預(yù)拱度偏小、張拉齡期偏早等導(dǎo)致張拉起拱超限也會引起梁面高程偏差。

這些施工質(zhì)量問題很容易避免，施工不當(dāng)造成的后果卻十分嚴(yán)重，特別是翼板橫坡控制不當(dāng)造成濕接縫連接鋼筋焊接困難，影響裝配式預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)的整體受力效果。梁面高程偏差不僅不利于橋面鋪裝層混凝土厚度的控制，也增加了鋪裝層施工前橋面清理調(diào)平的工作量。此外，梁頂平整度差容易造成塑性收縮裂縫，降低了橋面鋪裝混凝土與主梁的粘結(jié)效果，橋面鋪裝早期劣化加速。

2 預(yù)制T梁混凝土施工控制要點

2.1 原材料

預(yù)制T梁混凝土強度等級高，混凝土強度主要受水膠比的影響，受水泥強度等級影響不大。因此，應(yīng)選用收縮小、水化熱小的水泥品種，并控制水泥的安定性。T梁預(yù)制宜使用P·O42.5水泥。

摻加粉煤灰等礦物摻和料可以改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，這也是目前提高混凝土耐久性的主要措施。預(yù)制T梁混凝土可摻入10%～20%的粉煤灰或是20%～30%的礦粉等量取代水泥。

砂石料應(yīng)符合JTG T F50－2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》混凝土原材料用細(xì)集料、粗集料II類技術(shù)要求。碎石采用5～20mm連續(xù)級配，由4.75～9.5mm和9.5～19mm兩粒級組成，砂的細(xì)度模數(shù)宜為2.6～3.2。

外加劑應(yīng)選用緩凝、早強、引氣量小、摻量少的聚羧酸高效減水劑I級產(chǎn)品，質(zhì)量應(yīng)符合《聚羧酸系高性能減水劑》（JG／T223－2007）要求，夏季施工時應(yīng)調(diào)整外加劑的緩凝組分，適當(dāng)延長凝結(jié)時間，以現(xiàn)場溫度條件下混凝土初凝時間8～10 h為宜。

2.2 配合比設(shè)計

通過試驗優(yōu)化確定混凝土的配合比［5］，在確保混凝土工作性的前提下降低單位水泥用量和用水量，提高碎石用量，以提高混凝土的體積穩(wěn)定性。C50T梁混凝土配合比設(shè)計參數(shù)范圍為：膠凝材料用量450～480kg／m3，最大單位用水量不高于160kg／m3，碎石用量不小于1 100kg／m3。

選定配合比時，不同的含砂率、水灰比、外加劑等進行多組設(shè)計比較，除滿足混凝土強度和彈性模量要求外，還應(yīng)滿足混凝土澆搗工作性能和外觀質(zhì)量要求，盡量減少表面氣泡。根據(jù)T梁鋼筋較密、振動難的特點，應(yīng)保證粗集料粒徑不超標(biāo)，混凝土入模坍落度控制在（140±20）mm。

2.3 模板

T梁模板應(yīng)采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的定型鋼模，鋼模板表面平整度和各塊模板之間的螺栓連接孔位精確度應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定和安裝要求。對于內(nèi)表面生銹的模板，拼裝前應(yīng)清理到位，并采用優(yōu)質(zhì)脫模劑，確保涂刷均勻，防止模板對混凝土外觀造成不利影響。

為防止底板漏漿，在臺座側(cè)面貼上橡膠軟條。側(cè)模從中間向兩邊對稱拼裝，拼接完成后連接臺座對拉桿，接著調(diào)節(jié)翼板橫坡后連接梁頂對拉桿，為了保證模板整體穩(wěn)定性，臺座與梁頂對拉桿應(yīng)確保緊固。兩塊模板面板連接處采用軟橡膠條填塞，待面板夾緊，橡膠擠壓變形堵住面板之間的空隙，能有效防止漏漿。最后安裝波紋管端頭錨墊板、端頭及齒板模板，并使用泡沫填縫劑等具有一定粘度和強度的產(chǎn)品封堵模板各類預(yù)留孔的間隙。附著式振搗器應(yīng)避免安裝在模板拼縫處，端頭模板可根據(jù)需要布設(shè)附著式振搗器，防止錨墊板以下混凝土振搗不實。

2.4 混凝土的澆筑工藝

預(yù)制T梁采用后張法施工，內(nèi)部布置有3根波紋管，波紋管以下混凝土不便采用插入式振搗棒振搗；馬蹄部位與腹板連接處具有斜面，振搗時氣泡不易排出；錨固區(qū)與端頭底部混凝土由于波紋管阻礙，且布筋率高，澆筑時易出現(xiàn)漿體富集、漏漿、振搗不實等。因此，對于T梁混凝土澆筑［6－7］應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土拌和物的坍落度與粘聚性符合要求；波紋管下部混凝土主要采用附著式振搗器振搗，對振搗困難部位與模板邊角還應(yīng)采用小直徑的插入式振搗棒或是插釬輔助振搗。

澆筑時應(yīng)斜向分段、水平分層、一次連續(xù)澆筑完成不留施工縫，采用吊斗施工、雙隔板雙面梅花狀布置（相鄰間距不超過75cm）變頻附著式振搗器。首先澆筑底板至馬蹄形部位，間斷式多次開啟附著式振搗器以利于氣泡的排除，之后每次布料厚度不大于30cm，最后布料至單一隔板頂面，頂板以插入式振搗器振搗為主，平板式振搗為輔。依此進行下一個隔板的施工，向梁體另一端斜向推進。

2.5 混凝土的拆模與養(yǎng)護

拆模應(yīng)在梁體混凝土強度超過12.5MPa后進行，常溫天氣下，從澆筑完畢至拆模的間隔時間不宜短于18h。嚴(yán)禁用大錘猛擊模板，以防損傷梁體及模板。凡是濕接縫、濕接頭部位（梁端頭、橫隔板、翼緣板等位置的外露面混凝土），拆模后及時按規(guī)范進行鑿毛，要求混凝土粗骨料大面積外露，深度宜為4～6mm。

T梁混凝土膠凝材料量較高，水膠比低，一旦混凝土內(nèi)部濕度降低至80%，水泥基本停止水化，養(yǎng)生不到位造成表層混凝土結(jié)構(gòu)不密實，甚至造成梁體開裂。預(yù)制T梁屬異形構(gòu)件，較常規(guī)養(yǎng)生困難，嚴(yán)禁不覆蓋而直接采用人工澆水的干濕交替循環(huán)養(yǎng)生或根本不養(yǎng)生。夏季宜采用覆蓋土工布或薄膜保濕養(yǎng)生，早期及時補水。冬季采用蒸汽養(yǎng)生，并配備蒸汽棚架，保證環(huán)境溫度不低于15℃。夏季施工養(yǎng)生期限不得少于7d，冬季施工不得少于14d。應(yīng)特別重視早期養(yǎng)生，防止梁體因養(yǎng)生不當(dāng)產(chǎn)生裂縫［8］。

3 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力T梁由于結(jié)構(gòu)異形，模板拼裝接縫多，加之骨架鋼筋密集，混凝土澆筑施工較困難，容易產(chǎn)生外觀與實體質(zhì)量通病。只有通過原材料的質(zhì)量控制、優(yōu)化配合比設(shè)計、施工工藝控制等，才能預(yù)制出內(nèi)實外美、質(zhì)量優(yōu)良的T梁。

［1］秦英斌，李永輝.預(yù)制T梁外觀質(zhì)量通病和防治措施［J］.公路建設(shè)與養(yǎng)護，2010（11）：10－15.

［2］張開銀，鄒曉軍，方曉睿，等.預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋應(yīng)力測試技術(shù)［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版，2003（2）：174－177.

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［4］吳植安，張旭紅，梁建民.早齡期碳化對回彈法檢測混凝土強度的影響分析［J］.工程質(zhì)量，2004（4）：26－28.

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［7］任明武.淺談預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁的施工及質(zhì)量控制［J］.山西建筑，2011（3）：164－165.

［8］楊軍紅，喻世濤，楊 凱.預(yù)制T梁混凝土質(zhì)量通病與防治［J］.混凝土，2011（2）：119－120.