預(yù)應(yīng)力箱梁施工質(zhì)量控制

馬 斌

（太原路橋建設(shè)有限公司質(zhì)量檢測中心，山西 太原 030012）

公路建設(shè)是關(guān)系國計(jì)民生的重要建設(shè)項(xiàng)目，對促進(jìn)國家其他各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。在公路工程建設(shè)中，橋梁工程由于其建設(shè)投資大，建設(shè)的周期長，使用壽命長，為公路建設(shè)的關(guān)鍵性內(nèi)容。

1 原材料質(zhì)量控制

箱梁作為一種多種材料的混合體，其每一種材料的質(zhì)量對整個(gè)箱梁均起到至關(guān)重要的作用。在各種原材料當(dāng)中，水泥、細(xì)集料、粗集料、外加劑、鋼材、鋼絞線這5種原材料的質(zhì)量對箱梁整體質(zhì)量的影響最為重要。原材料必須經(jīng)過檢驗(yàn)合格后方可用于永久性結(jié)構(gòu)物-箱梁的預(yù)制。

（1）水泥：水泥細(xì)度對混凝土的強(qiáng)度及工作性能產(chǎn)生影響，考慮到箱梁施工的重要性，選用水泥的篩余量一般控制在5%以內(nèi)。凝結(jié)時(shí)間的長短對混凝土拌和料的運(yùn)輸、澆注以及工程施工進(jìn)度產(chǎn)生影響。水泥的安定性檢測應(yīng)在國標(biāo)允許的范圍內(nèi)。水泥的強(qiáng)度值是水泥檢測中最基本的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。

（2）細(xì)集料：密度主要檢測兩個(gè)方面：一是表觀密度，一是堆積密度。檢測表觀密度便于配合比設(shè)計(jì)，檢測堆積密度便于施工控制。級配及細(xì)度模數(shù)對新拌混凝土的工作性及硬化混凝土的強(qiáng)度、耐久性均有較大影響，同時(shí)級配及細(xì)度模數(shù)選擇是否得當(dāng)對水泥用量也有較大影響，關(guān)聯(lián)到施工的經(jīng)濟(jì)性問題。箱梁屬高強(qiáng)度混凝土，一般易選用強(qiáng)度較高、比面小的中粗砂為宜。細(xì)集料中防礙水泥水化，或降低集料與水泥石粘附性，以及能與水泥水化產(chǎn)物產(chǎn)生不良化學(xué)反映的各種物質(zhì)，均為有害物質(zhì)。為保證箱梁混凝土質(zhì)量，在對砂石進(jìn)行檢測時(shí)，必須檢測以下幾項(xiàng)內(nèi)容：含泥量及泥塊含量、云母含量、軟物質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)含量，硫化物及硫酸巖含量等。

（3）粗集料：為了保證獲得密實(shí)、高強(qiáng)的混凝土，同時(shí)追求經(jīng)濟(jì)效益，必須保證粗集料具有良好的級配。通過研究粗集料宜選用連續(xù)級配，所配制的混凝土較為密實(shí)，同時(shí)可保證混凝土具有良好的工作性，不易產(chǎn)生離析等現(xiàn)象。為保證混凝土的強(qiáng)度，首先應(yīng)保證粗集料的強(qiáng)度值。箱梁混凝土所采用的碎石壓碎值一般應(yīng)不大于12%。粗集料的最大粒徑根據(jù)箱梁的截面尺寸選用，粗集料的表面形狀以接近正方體者為最佳，針狀顆粒含量不應(yīng)太多，針狀顆粒影響混凝土的和易性，同時(shí)易降低混凝土的抗折強(qiáng)度。粗集料有害雜質(zhì)包括含泥量或泥塊含量以及各種硫化物、硫酸鹽和有機(jī)質(zhì)等，該類物質(zhì)影響混凝土的強(qiáng)度，以及新拌混凝土的性質(zhì)。

（4）外加劑：外加劑按其主要功能可分為4類：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑；調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能的外加劑；改善混凝土耐久性的外加劑；改善混凝土其他性能的外加劑等4種。

（5）鋼材：根據(jù)其使用條件和特點(diǎn)，鋼材必須具備良好的綜合力學(xué)性能、焊接能力以及抗腐蝕能力。

（6）鋼絞線：預(yù)應(yīng)力鋼絞線具有強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)性好、斷面面積大、使用根數(shù)少；在結(jié)構(gòu)中排列布置方便以及易于錨固等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用于預(yù)應(yīng)力混凝土中。由于鋼絞線在箱梁整個(gè)受力體系中的重要性，除應(yīng)在材料進(jìn)場時(shí)審查其質(zhì)保書外，還應(yīng)加強(qiáng)材料的外委試驗(yàn)檢測，主要檢測內(nèi)容：公稱直徑、屈服荷載、伸長率、松馳率以及彈性模量等。

2 施工工藝對混凝土密實(shí)度的影響分析

（1）原材料的選用：要獲得密實(shí)的混凝土，要求粗細(xì)集料組成的礦質(zhì)混合料要有良好的級配。采用連續(xù)級配配制的混凝土較為密實(shí)，同時(shí)拌制混凝土施工性能較好，采用間斷級配配制的混凝土施工性能較差，易造成混凝土離析而致使混凝土不密實(shí)。

（2）混凝土配合比：配合比中漿集比、水灰比及砂率等對混凝土的密實(shí)度均有較大影響。漿集比是指單位混凝土拌合物中，集料絕對體積與水泥漿絕對體積之比。水泥漿在混凝土拌合物中，起到填充集料間的空隙作用，若集漿比過小，不足以填充集料之間的空隙，會造成混凝土內(nèi)部出現(xiàn)空隙，影響混凝土的密實(shí)度。水灰比不當(dāng)，影響水泥漿的流動性，在一定的施工工藝下就不能保證混凝土的密實(shí)性。砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分率，砂率的變化可導(dǎo)致集料的空隙率和總表面積變化，從而影響混凝土拌合物的流動性及密實(shí)度。

（3）混凝土的澆注工藝：在混凝土拌合時(shí)，拌合時(shí)間的長短對提高其組成原材料的摻合均勻性，改善混凝土的性質(zhì)起到重要作用；在澆注過程中，振搗工藝是否到位是關(guān)系到混凝土密實(shí)度的關(guān)鍵點(diǎn)，嚴(yán)格按規(guī)范要求振搗，有利于氣泡的排出，增加混凝土的密實(shí)程度。

3 預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制

3.1 預(yù)應(yīng)力材料控制

鋼絞線：檢測合格后，必須按規(guī)范要求存放，防止鋼絞線受潮而銹蝕。對于出現(xiàn)浮銹的鋼絞線，應(yīng)保證在無肉眼能夠分辨出銹蝕痕跡的情況下才可使用。鋼絞線表面不可出現(xiàn)劃痕，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致鋼絞線斷絲。

波紋管：波紋管應(yīng)做不變形試驗(yàn)和灌水試驗(yàn)，確認(rèn)無滲漏現(xiàn)象。波紋管安裝完成后應(yīng)將其端部包好，防止水或其他雜物進(jìn)入生銹。波紋管的連接，應(yīng)采用大一號同型波紋管作接頭，接頭管長200mm，連接后用密封膠帶封口，避免混凝土澆注時(shí)水泥漿滲入管道造成管道堵塞。

錨具和夾具：其類型符合設(shè)計(jì)規(guī)定和預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉的需要。進(jìn)場時(shí)應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋、傷痕、銹蝕，尺寸不得超過允許偏差，對錨具的強(qiáng)度、硬度、錨固能力等，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行抽檢，檢驗(yàn)合格后方可用于預(yù)應(yīng)力施工。

3.2 預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備控制

張拉機(jī)具應(yīng)與錨具配套使用，應(yīng)在進(jìn)場時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，千斤頂與壓力表應(yīng)配套校驗(yàn)，以確定張拉力與壓力表讀數(shù)之間的關(guān)系，所用壓力表的精度不宜低于1.5級，校驗(yàn)千斤頂用的試驗(yàn)機(jī)或測計(jì)的精度不得低于20%，校驗(yàn)時(shí)千斤頂活塞的運(yùn)行方向應(yīng)與實(shí)際張拉工作狀態(tài)一致，當(dāng)采用試驗(yàn)機(jī)校驗(yàn)時(shí)，宜以千斤頂試驗(yàn)機(jī)的讀數(shù)為準(zhǔn)。張拉機(jī)具應(yīng)由專人使用和管理，并應(yīng)經(jīng)常維護(hù)，定期校驗(yàn)，張拉機(jī)具長期不使用時(shí)，應(yīng)在使用前全面進(jìn)行校驗(yàn)。千斤頂一般使用6個(gè)月或張拉200次以及在千斤頂使用過程中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)重新校驗(yàn)。

3.3 預(yù)應(yīng)力材料加工質(zhì)量控制

鋼絞線的下料長度應(yīng)通過計(jì)算確定，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮構(gòu)件或錨具長度、千斤頂長度、彈性回縮值、張拉伸長值和外露長度等因素。鋼絞線的切斷應(yīng)用切斷機(jī)或砂輪鋸，不得使用電焊切斷。預(yù)應(yīng)力鋼束由多根鋼絞線組成時(shí)，同束內(nèi)應(yīng)用彈性模量相同的鋼絞線。穿鋼絞線時(shí)應(yīng)事先將鋼絞線梳理順直每隔1m綁扎一道，避免鋼絞線絞纏在一起，對預(yù)應(yīng)力的施工產(chǎn)生影響。每束鋼絞線在穿束前應(yīng)將前端用膠帶綁扎牢固，防止將波紋管頂壞。安裝波紋管時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的縱橫坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確施工，定位筋準(zhǔn)確并安裝牢固，避免澆注混凝土?xí)r波紋管移位、彎曲，管道破裂和鄰近電焊燒傷波紋管管臂，管道上若出現(xiàn)意外孔洞應(yīng)在澆注混凝土前修補(bǔ)完整。

3.4 預(yù)應(yīng)力施工控制

當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的張拉強(qiáng)度后方可張拉，箱梁張拉采用張拉力及伸長值雙控制，張拉工作應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范的張拉程序施加應(yīng)力，張拉程序?yàn)椋?-10%σk-50%σk-100%σk（控制應(yīng)力持荷5min）-σk錨固每束鋼絞線的伸長量均經(jīng)過計(jì)算，與設(shè)計(jì)伸長量相比較，對有出入者，經(jīng)仔細(xì)校核無誤后，在設(shè)計(jì)張拉過程中進(jìn)行檢驗(yàn)。鋼絞線張拉前，應(yīng)先張拉到初應(yīng)力（一般可取張拉控制力的10%~15%左右），再開始繼續(xù)張拉和量測伸長值，實(shí)際伸長值除量測的伸長值外，應(yīng)加上初應(yīng)力階段的推算伸長值。預(yù)應(yīng)力鋼絞線用應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，應(yīng)以伸長值進(jìn)行校核，實(shí)際伸長值與理論伸長值差應(yīng)控制在6%以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施加以調(diào)整，方可繼續(xù)張拉。張拉時(shí)，應(yīng)使千斤頂?shù)膹埨ψ饔镁€與預(yù)應(yīng)力鋼絞線的軸線重合一致，工作錨工具千斤頂與錨墊板緊貼，用直徑2 cm鋼管把夾片打緊。曲線預(yù)應(yīng)力鋼絞線宜在兩端同時(shí)張拉，兩端同時(shí)張拉時(shí)，兩端千斤頂升降壓、劃線、測伸長等工作一致，保證兩端同步進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加。

4 起拱值觀測以及起拱值隨時(shí)間的變化情況

箱梁張拉后起拱值的大小關(guān)系到箱梁安裝后橋面板標(biāo)高的控制，對箱梁的整體外觀質(zhì)量也有一定的影響。為將箱梁的起拱值對橋梁結(jié)構(gòu)的影響降到最低，在施工中必須根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及時(shí)總結(jié)出起拱值的規(guī)律，采取必要的措施進(jìn)行控制。箱梁在施加預(yù)應(yīng)力后，通過對多片齡期各不相同的梁，在不同的時(shí)間段進(jìn)行觀測。達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度后立即進(jìn)行張拉的箱梁與齡期為30天的箱梁張拉后的起拱度相比較，隨著張拉后時(shí)間的延長，起拱值變化情況相差較大，其主要原因是混凝土的徐變所引起的。

5 壓漿工藝及壓漿檢測

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后，孔道應(yīng)及時(shí)壓漿，防止預(yù)應(yīng)力損失或預(yù)應(yīng)力筋生銹。壓漿前先用高壓水沖洗孔道，配制足夠的灰漿，以保證連續(xù)壓漿?？椎缐簼{采用水泥漿，水泥漿的強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)規(guī)定。

水泥漿的技術(shù)條件應(yīng)滿足下列要求：水灰比宜采用0.4~0.45，摻入適量減水劑時(shí)，水灰比可減小到0.35，水及減水劑對預(yù)應(yīng)力鋼絞線無腐蝕作用。水泥漿的泌水率最大不超過4%，拌和后3 h泌水率宜控制在2%，24 h后泌水應(yīng)全部被漿吸回。水泥漿中可摻入適量膨脹劑，水泥漿摻入膨脹劑后的自由膨脹應(yīng)不小于10%，不得摻合鋁粉等有可能腐蝕鋼絞線的材料?；覞{稠度在14 s~18 s之間。水泥漿在現(xiàn)場用灰漿攪拌機(jī)按設(shè)計(jì)配合比拌制，拌合好后應(yīng)通過3mm篩網(wǎng)，放入儲漿容器，自調(diào)制到壓入孔道的延續(xù)時(shí)間不超過45min，而且在壓漿過程中要不停攪動。壓漿前，須將孔道沖洗潔凈、濕潤，壓漿應(yīng)使用活塞壓漿泵，壓漿的最大壓力應(yīng)為0.5MPa~0.7MPa，當(dāng)輸漿管道較長應(yīng)適當(dāng)加大壓力，對曲線孔道應(yīng)從最低點(diǎn)的壓漿孔壓入，由高點(diǎn)的排氣孔排氣和泌水，每個(gè)孔道壓漿至最大壓力后，應(yīng)有一定的穩(wěn)壓時(shí)間，壓漿應(yīng)達(dá)到孔另一端飽和出漿，并應(yīng)達(dá)到排氣孔排出也規(guī)定稠度相同的水泥漿為止，并保持壓力2min。壓漿后應(yīng)檢查壓漿的密實(shí)情況，如有不實(shí)，應(yīng)及時(shí)處理和糾正。壓漿過程中及壓漿后48 h內(nèi)，混凝土溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保溫措施，當(dāng)氣溫高于35℃時(shí)，壓漿應(yīng)在晚間進(jìn)行?？椎浪酀{強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定后方可進(jìn)行移運(yùn)。

6 總結(jié)

箱梁作為目前公路建設(shè)中最常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其質(zhì)量控制研究越來越受到重視。本文針對施工過程中的箱梁質(zhì)量控制作了較為膚淺的探討。