預制箱梁內腹板氣泡控制措施

賴德鑫

摘要 隨著混凝土應用的不斷發(fā)展，對混凝土的要求越來越高，不僅體現(xiàn)在對混凝土強度、耐久性等方面，對混凝土外觀質量的要求也越來越嚴格。文章結合川南城際鐵路梁場的預制箱梁施工，通過對原材料質量、混凝土拌合物質量、模板及脫模劑影響、施工水平控制等方面的研究，采取相應措施，在控制預制箱梁內腹板氣泡方面取得了良好的效果，提高了預制箱梁的外觀質量。

關鍵詞 預制箱梁;含氣量;控制措施

中圖分類號 TU755 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）01-0107-04

0 前言

預制箱梁的施工是一項很成熟的技術，但是由于不同的原材料質量及施工控制水平，會出現(xiàn)不同的質量缺陷。文章依托于川南城際鐵路CN-1標梁場預制箱梁的施工控制，在前期施工期間發(fā)現(xiàn)預制箱梁內腹板出現(xiàn)不同程度的氣泡后，影響預制箱梁的外觀質量，通過分析研究后采取針對性措施，同時總結控制減少氣泡產生的系列措施，為混凝土氣泡產生的控制提供一些技術參考。

1 工程概況及施工工藝

1.1 工程概況

川南城際鐵路為客運專線，由內江至自貢至瀘州線、自貢至宜賓線構成，中交三航局川南梁場承擔內江至自貢至瀘州川南城際鐵路CN-1標IDK0+475.5～IDK28+282范圍內23座橋梁的432孔簡支箱梁預制及架設任務，預制箱梁混凝土總量約12萬m2。

1.2 施工工藝

該梁場采用2臺混凝土輸送泵和2臺布料半徑19 m的布料機進行混凝土澆筑，布料機置于梁體同側1/4、3/4跨處，分別從梁體一端的兩側腹板處開始下料，向另一端推進，當澆筑到距另一端端部6 m左右時，改從端部向跨中澆筑，避免將漿液全部趕到端部。輸送管在使用時先用水泥砂漿（按照經確認的施工配料單，扣除粗骨料拌制）充分潤滑。澆筑人員指揮布料機使混凝土倒入合理準確的位置，保證澆筑準確均勻，澆筑總的原則為“先底腹板倒角處、次底板、再腹板、最后頂板”，兩側腹板的混凝土高度保持一致。施工時控制混凝土下落距離不超過2 m[1]。

混凝土澆筑時采用斜向分段、水平分層，連續(xù)灌注、一次成型，灌注時間不超過6 h。斜向分段的長度為4～6 m，工藝斜度≤30°，水平分層厚度不得大于30 cm，先后兩層混凝土的間隔時間不超過2 h，避免因澆筑時間間隔太長混凝土表面出現(xiàn)條狀色差。

混凝土澆筑時，邊澆筑邊振搗，振搗采用插入式為主，附著式為輔的振搗方式，其中底板、頂板混凝土主要采用插入式振搗;腹板以插入式振搗為主、附著式振搗為輔的振搗方式。

2 氣泡的產生及原因分析

2.1 氣泡的產生

前期預制箱梁的生產過程中在對預制箱梁的外觀質量檢查中發(fā)現(xiàn)梁體外腹板及梁端外觀質量良好，但是在箱梁內腹板有外觀質量缺陷，出現(xiàn)直徑≥8 mm、深度≥5 mm的氣泡（該文定義為大氣泡）或者連續(xù)的氣泡，見圖1;平均每榀預制箱梁的大氣泡個數(shù)多達50個、每平方米氣泡面積總和達到12 000 mm2。混凝土氣泡的產生影響了預制箱梁箱內腔的外觀質量，也影響了預制箱梁內腹板回彈強度的測定，同時增加了缺陷修補的人工耗時，增加了作業(yè)成本。

2.2 原因分析

混凝土結構物表面產生氣泡的原因主要是混凝土原材料質量及拌合物質量、施工工藝及過程控制、模板及脫模劑等方面的影響，結合相關研究可以得出氣泡產生的具體原因有：（1）骨料級配不合理;（2）粗骨料粒形不圓潤、針片狀顆粒多;（3）混凝土水灰比大、水泥用量少;（4）施工過程控制不到位;（5）混凝土拌和不充分;（6）模板清理不到位，脫模劑質量差、與模板和混凝土相容性差等。

通過對現(xiàn)場的調查研究，確定了該梁場預制箱梁內腹板表面出現(xiàn)大氣泡及連續(xù)氣泡的主要原因是：（1）混凝土拌合物含氣量偏高;（2）振搗不均勻，漏振或欠振;（3）布料未按施工工藝要求進行，每層布料太厚。

2.2.1 混凝土拌合物含氣量偏高

該梁場混凝土配合比設計時外加劑用減水劑和引氣劑雙摻，同時經過檢測發(fā)現(xiàn)混凝土拌合物經過泵送后含氣量增大，當按照規(guī)范要求進行混凝土拌合物出機狀態(tài)控制時，會導致泵送后混凝土拌合物（即入?；炷粒┖瑲饬科?，混凝土拌合物振搗后未將所有氣泡引出，導致硬化后混凝土表面產生氣泡[2]。

2.2.2 振搗不均勻，漏振或欠振

混凝土振搗時未嚴格按照要求進行振搗，振搗棒振搗時間過短而拔出振搗棒導致混凝土拌合物內氣泡未完全排出而聚集在混凝土表面;同時鐵路預制箱梁鋼筋密布，振搗棒不易插入，振搗工在距離內模較遠的地方進行振搗，將氣泡趕至內腹板表面位置，內腹板表面處混凝土欠振，不能將氣泡排出，加重了內腹板表面氣泡產生的問題。

2.2.3 布料未按施工工藝要求進行，每層布料太厚

當未按混凝土澆筑時水平每層分層30 cm厚的要求進行布料時，由于每層布料太厚，按照要求進行振搗也不能將氣泡全部導出，反而導致混凝土內小氣泡相互匯聚，振搗時間較長時將產生大氣泡，而振搗時間較短時產生連續(xù)密布的氣泡。

3 控制措施

3.1 混凝土拌合物質量控制

《高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁》TB/T

3432—2016要求預制梁混凝土入模前含氣量為2.0%～4.0%，配合比設計時混凝土坍落度要求為180～220 mm，前期施工時主要將混凝土拌合物出機含氣量控制在3.0%～4.0%、坍落度控制在200～220 mm。為研究混凝土拌合物性能對氣泡產生的影響，將混凝土拌合物出機含氣量分為2.0%～3.0%、3.0%～4.0%兩個區(qū)間、混凝土坍落度分為180～220 mm、200～220 mm兩個區(qū)間，在施工中對混凝土拌合物相關性能及硬化后混凝土外觀質量進行對比分析，混凝土拌合物性能見表1。

可以看出，當出機混凝土含氣量控制在3.0%～4.0%時（試驗編號1和試驗編號2），混凝土泵送后的含氣量將增加0.9%～1.1%，超出規(guī)范規(guī)定2.0%～4.0%的要求，同時預制箱梁內腹板氣泡也較多;當出機混凝土含氣量控制在2.0%～3.0%時（試驗編號3和試驗編號4），混凝土泵送后的含氣量將增加0.7%～1.0%，滿足規(guī)范要求，同時硬化后預制箱梁內腹板的氣泡有效減少，如圖2所示。

當將出機混凝土拌合物坍落度控制在200～220 mm或180～200 mm范圍內，降低混凝土拌合物出機含氣量，對比試驗編號1和試驗編號3或試驗編號2和試驗編號4，從圖2可以看出均能有效減少預制箱梁內腹板氣泡的產生。同時可以看出將坍落度控制在200～220 mm時效果較好，硬化后混凝土表面氣泡相對較少，氣泡直徑更小，混凝土外觀質量較優(yōu)[3]。

通過對混凝土拌合物含氣量和坍落度試驗的對比研究，可以得出影響預制箱梁混凝土表面氣泡產生的主要因素是混凝土拌合物含氣量，坍落度影響不大。在實際施工中考慮混凝土和易性將出機混凝土拌合物含氣量控制在2.0%～3.0%、坍落度控制在200～220 mm時混凝土工作性及硬化后混凝土的外觀質量都能達到最佳效果。

3.2 混凝土振搗控制

預制箱梁混凝土振搗施工仍然遵循“快插慢拔”的要求，嚴格控制振搗時間，直至混凝土停止下沉、表面不再出現(xiàn)氣泡為止，防止過振，避免漏振。針對鐵路預制箱梁鋼筋密布導致振搗時振搗棒不易插入的情況，在混凝土施工前做好準備措施，在每個振搗棒插入點提前進行試插，將振搗棒位置控制在模板和鋼筋之間，在混凝土進入模板后能有效地進行振搗作業(yè)，避免振搗不到位或在遠離模板的地方進行振搗，及時有效的排出混凝土內的氣泡。另外根據(jù)振搗棒的有效振搗半徑，控制振搗棒的插入間距，防止漏振[4]。

3.3 布料厚度控制

在該梁場的施工工藝中要求混凝土澆筑時斜向分段的長度為4～6 m，工藝斜度≤30°，水平分層厚度不得大于30 cm，均能保證混凝土得到有效而及時的振搗。嚴格按照施工工藝要求進行布料，能夠縮短氣泡排出的路徑，減少大氣泡的產生;振搗工跟進振搗到位，及時排出氣泡，能將氣泡有效排出。

3.4 其他控制措施

除了以上的針對性措施外，一些引起氣泡產生的共性問題仍需要得到重視。

3.4.1 加強原材料的進場檢驗

對骨料的顆粒級配試驗結果及時進行分析控制，防止出現(xiàn)粗細骨料級配不良的情況;同時對粗骨料針片狀的檢驗結果及時作出反饋，粒形不良時禁止用于混凝土工程中，把好質量控制的第一道關。

3.4.2 加強滿足預制箱梁混凝土施工工藝的保障措施

混凝土隨拌隨用，泵送過程中，混凝土拌合物始終連續(xù)輸送，必要時可降低泵送速度以維持泵送的連續(xù)性，避免因混凝土坍落度損失過大，造成泵后混凝土不滿足要求。如因各種原因導致停泵時間超過15 min，每隔4～5 min開泵一次，使泵機進行正反轉兩個方向的運動，同時開動料斗攪拌器，防止料斗中混凝土離析，確保入?；炷翝M足要求，提高混凝土施工質量。

3.4.3 模板與脫模劑質量控制

在脫模劑使用前進行脫模劑與混凝土和模板的相容性試驗，選擇易于混凝土排氣及其他性能滿足要求的脫模劑。施工過程中做好模板的打磨清理工作，特別要避免內模脫出后打磨不到位的情況;同時還要做好脫模劑的涂刷工作，做到涂刷均勻，下雨后及時進行補刷等。

通過嚴格控制原材料質量和各項施工措施后，預制箱梁內腹板出現(xiàn)大氣泡、氣泡多的質量缺陷得到了有效控制，內腹板大氣泡的產生個數(shù)從每孔梁平均50個降低到8個，每平方米氣泡面積總和從12 000 mm2降低到750 mm2，為該梁場后續(xù)箱梁的預制施工外觀質量控制提供了技術保障措施[5]。

4 結語

該文結合鐵路預制箱梁施工的具體情況，通過實際地調查分析，提出了解決預制箱梁內腹板氣泡問題的措施，在采取了針對性措施和其他保障措施后預制箱梁內腹板的外觀質量缺陷問題有了明顯改善，預制箱梁整體的外觀質量有了顯著提高，也為其他類似混凝土外觀質量問題的解決提供了思路。

參考文獻

[1]李彥剛.淺談在建筑中混凝土氣泡的防治技術[J].科技與企業(yè)，2012（21）：195.

[2]楊勇，吳崢嶸，馬成剛.淺論混凝土氣泡成因分析與控制技術[J].四川水力發(fā)電，2010（S2）：1-4+15.

[3]崔樹行.混凝土施工中表面氣泡產生原因及解決方法[J].山西建筑，2005（15）：128-129.

[4]夏久遠.如何減少混凝土表面氣泡[J].山西建筑，2006（9）：153.

[5]高速鐵路預制后張法預應力混凝土簡支梁：TB/T 3432—2016[S].北京：中國鐵道出版社，2016.