预制梁板混凝土质量通病与防治方法

预制T梁混凝土质量通病与防治杨继红1,喻世涛2,宋普涛2,夏京亮2

(1.湖北省三峡翻坝高速公路建设指挥部，宜昌443000；2.武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉430070)摘要：本文通过对预制T梁质量通病类型的总结与分析，结合工程实践提出了相应的预防措施，起到抛砖引玉的作用，以达到预防的目的。关键词：预制T梁质量通病 低龄高碳 回弹强度ThegeneralqualitydefictsandpreventionofprecastT-beamconcreteJihongYANG,ShitaoYU,PutaoSONG,JingliangXIA(1.ConstructionquartersofFanbaspeedway,Yichang443000;2.KeyLaboratoryofSilicateMaterialsScienceandEngineeringofMinistryofEducation，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070)Abstract:WiththepurposeofpreventingthequalitydefictsoftheprecastT-beamconcrete,weanalystandsummarizethegeneralqualitydefictsoftheprecastT-beamconcrete,combinewiththeengineeringpracticeinthisarticle,andalsoputforwardthecorrespondingmeasuresasvaluablesuggestions.Keywords:PrecastT-beamconcrete;generalqualitydeficts;highcarbonationdepthearly;reboundstregth1.前言随着我国加大基础设施建设的投资规模，高速公路建设取得了较大发展，新建高速公路也逐步向边远山区推进。山区高速公路具有桥隧比高、混凝土方量大、施工地理条件差等的特点，预制T梁作为主要桥梁上部构件，施工场地受到到限制。施工企业为了确保工程进度，提高台座使用效率，做到提前架梁，进行了可靠的施工组织设计。但如此同时，混凝土表观质量缺陷、低龄期高碳化、早期回弹强度偏低等质量问题日趋普遍。2.预制T梁混凝土质量通病及分析预制T梁混凝土质量通病主要分外观质量缺陷、低龄期高碳化、回弹强度推定值三类。2.1外观质量缺陷2.1.1表面光洁度正常情况下，混凝土表面光洁度与水灰比有直接关系，水灰比越小光洁度越好。预制T梁混凝土设计强度等级一般为C50,其水灰比小，但实践证明表面光洁仍较差，表面凹凸不平，色泽混杂、油斑现象是较为突出。究其原因：新进模板未进行有效抛光打磨处理，导致模板表面粗糙；旧模板校正不及时，导致模板表面凹凸不平；脱模剂漏刷或涂刷过厚，导致混凝土表面“粘模”和油斑；养生不及时，表面失水过快。2.1.2气泡、气孔气泡、气孔是混凝土构件常见的外观质量缺陷，也无法避免的一种外观缺陷。《公路工程质量评定标准》中也对气泡的大小和数量进行了规定，允许存在少量的小气泡［1］。但是，存在大而密的气泡就可判断为外观质量缺陷，直接影响检验评定得分率。大而密的气泡主要跟以下两个方面有直接关系：第一，混凝土布料不合理。大多数采用单隔板层向布料，由于T梁钢筋密集，波纹管以下振捣棒插入困难，马蹄斜面部分排气不畅；第二，减水剂的引气成分，增加了混凝土的含气量，该类气泡具有滞后性［2］。混凝土减水剂主要有萘系和聚羧酸盐两大类。萘系减水剂为了改善和增强混凝土和易性，生产企业一般辅以一定掺量的引气剂和缓凝剂进行复配，引气剂的种类决定混凝土中气泡大小、形状及数量；国内聚羧酸盐减水剂大部分由国内复配生产［3］，其原料为煤化工的一种副产品，自身含有大量不规则气泡，进行复配前要先进行消泡处理，然后在复配加工中掺入一定数量的引气剂，引入适量的微气泡。但是生产企业为了降低成本，选用的引气剂品质值得考量。2.1.3流水纹混凝土拌合物自由水过多，振捣过程中大量自由水富集混凝土表面不易排出，自由水在混凝土硬化过程中沿模板向上“移动”而留下“痕迹”形成流水纹，呈蚯蚓状。其主要原因：混凝土配合比设计不合理，单位用水量大；混凝土工作性性差，入模坍落度控制较大；2.1.4其他1）模板接缝不严，混凝土施工时漏浆而引起表面出现蜂窝、砂痕；模板在周转过程中杂物清理不净，使混凝土表面出现麻面。2）立模后无有效的防雨措施，雨天积水后底座积水无法排出，进行混凝土施工时局部集中受压后引起水线防雨措施力，基座积水不宜排出，也不排除由于坍损过快，入模困难人工加生水导致。3）拆模后，张拉时间过晚，混凝土的收缩而产生裂缝。台座发生不均匀沉降，梁体受外力而拉裂。2.2低龄期高碳化碳化过程在正常环境中是不可避免的，空气中的CO2不断向混凝土内部的空隙和毛细管渗透，与水泥水化过程中产生的Ca（OH）2生成CaCO3的作用称为混凝土碳化。在比较理想状况下混凝土低龄期碳化深度一般为0〜1.0mm,若在3月内出现2.0mm以上的碳化深度不仅影响混凝土的表面强度还会降低混凝土结构物的耐久性。其原因主要分析如下：1）混凝土配合比设计不合理，单位用水量偏高混凝土单位用水量对碳化影响较大。混凝土水灰比大，单位用水量过大会导致混凝土内部产生较多的游离水。游离水决定硬化混凝土的孔隙结构。而孔隙率较大形成毛细通道后为空气中的co2等介质入侵混凝土内部提供了有利通道，加速了混凝土的碳化。2）养生方法不当、措施不力合理的养生方法不仅能确保混凝土构件实体质量，亦能有效的防止混凝土早期碳化，提高钢筋混凝土结构的耐久性。混凝土浇筑完毕拆模后，由于水化热，内部温度高，如果不及时补水覆盖或密封保水养生，极易导致混凝土内部游离水由内至外“迁徙”，在表面形成毛细通道、增加混凝土表面孔隙率，为co2的侵入形成碳化提供有利条件。另方面使混凝土表面“变酥”而削减混凝土回弹强度值。3）高摻量粉煤灰混凝土的假性“碳化”在有酸性环境侵蚀的地域，高掺粉煤灰是提高混凝土耐久性的有效手段。然而粉煤灰的火山灰效应使粉煤灰的二次水化需消耗大量水泥水化产物Ca（OH）2,随龄期的增长混凝土中Ca（OH）2含量逐渐降低，当ph值不大于7时用酚酞指示剂滴测混凝土表面会保持原色，而形成高粉煤灰摻量混凝土的假性“碳化”[3]。另一方面由于酸性环境区域存在硫酸盐介质侵蚀混凝土构件，更容易导致混凝土由外至内PH的降低。因此，在该区域内用酚酞指示剂滴测混凝土表面未显红色区域有可能是因酸性侵蚀而产生，该类结构物混凝土用酚酞滴定测算碳化深度并不能有效反映是由于空气中C02的侵入性碳化。2.3现场回弹强度推定值偏低由于山区高速公路受场地的限制，预制T梁混凝土一般需要提前架梁，架设前必须对梁体进行回弹法检测实体强度，但是通过实际表明该类混凝土回弹早期强度难以达到设计要求。在此主要谈谈以下两种情况并进行分析：1） 混凝土自身强度不够新拌混凝土拌合物质量控制不严，随意加水，胶凝材料及减水剂计量不准确，原材料品质发生变化，振捣工艺不合理，工序控制不严，养护不科学等均是导致混凝土强度偏低的重要原因。2） 碳化深度影响回弹强度推定值低龄高碳也是导致预制T梁混凝土回弹强度推算值不够又一重要原因。预制T梁混凝土胶凝材料用量大、养生困难，多采用人工浇水干湿交替循环养生，一方面加速了表面碳化速度，另一方面混凝土表面极易变酥，两者的叠加效应导致回弹值难以达标。但是对于高标号混凝土而言，混凝土强度形成与破坏机理与低标号相反，用该种检测方法，不能足以反映T梁实体强度，这也是值得工程技术人员正视的一个问题：低标号（W

C30）混凝土胶凝材料较低，浆体少，混凝土强度的形成主要靠密室的骨料骨架支撑，低标号混凝土受压出现极限破坏首先是骨料的骨架破坏，然后传导到浆体与骨料的界面破坏。而高标号混凝土（>C30）中胶凝材料较多，其强度的形成与破坏则与低标号混凝土相反。这也为回弹法测定混凝土强度时出现的“低标号混凝土回弹强度推定值比实体强度高，高标号混凝土回弹强度推定值比实体强度低”提供了理论依据。3.预防措施通过上述对预制T梁质量通病的总结和分析，结合工程实际，主要从混凝土原材料的优选、配合比的优化设计、施工过程控制、养护方法与措施等几个方面进行了阐述，以达到防治的目的。3.1原材料优选及配合比优化设计原材料的优选及配合比的设计应依据不同工程特点制定相应方案，在此不作具体论述,列出表1内容以提供主要思路。下面着重对外加剂的优选及适应性检验进行探讨。表1某一施工标段预制T梁混凝土配合比及原材料 Kg/m3水泥水黄砂碎石外加剂47516063511803.8P.O42.5饮用水MX=2.865-25mm连续级配聚羧酸高效减水剂，减水率不小于20%混凝土减水剂主要有奈系和聚羧酸盐两大类。在实际工程应用中结合原材料及构件施工要求选择合适的减水剂显得尤为重要。外加剂与水泥的适应性是选择优选外加剂的关键指标，通过比较不同外加剂混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保坍性、保水性，抗离析、泌水性等优选减水剂。聚羧酸类减水剂相比奈系减水剂具有减水率高、保坍性强、适应性广等优点，为预制T梁混凝土配制用减水剂的首选品种。但相对于奈系减水剂，聚羧酸类减水剂更为敏感，受拌和时间、掺量、集料含泥量等因素影响较大，对拌合设备、计量及控制系统提出了更高的要求⑷。减水剂与水泥适应性检验。JF优先出适应性广的减水剂也并不意味着能拌制出质量稳定的混凝土，外加剂母料或水泥掺合料发生变化，两者的适应性也可发生不利混凝土质量的变化。如：出现泌水、扒底、沉砂，坍损过快，摻量惰性等现象，就可判断外加剂与水泥的适应性较差，为此，在混凝土施工期间，减水剂或水泥每进一批次工程技术人员应按目标配合比取现场原材料进行外加剂与水泥的适应性检验，观察混凝土拌合物有无上述与水泥不良的适应性反映。下图为两种不同减水剂与水泥适应性检验。JF

图1图1某聚羧酸盐高效减水剂混凝土拌合物图2某奈系高效减水剂混凝土拌合物3.2混凝土施工控制3.2.1拌合物质量预制T梁混凝土浇筑期间首先应确保混凝土较好的工作性，同时还应充分考虑拌合站与梁场运输距离、环境温湿度来确定混凝土拌合物的出机坍落度和入模坍落度。入模坍落度以能从运输车卸料最小值为准，一般宜控制在90-120mm之间，马蹄部分宜控制下限。进行现场检测塌落度还应观察混凝土的工作性，不同的坍落形式代表不同的工作状态。通常情况下有三种坍落形式：骨料堆积型、崩坍型、自然流淌型（见图3、4、5），其中自然流淌型拌合物具有状态良好的工作性。图3骨料堆积型（轻微离析）图4崩塌型图（砂率小、流动性差） 图5自然流淌3.2.2布料方式及振捣工艺合理布料和选择振捣工艺是提高混凝土质量的关键要素。根据现场施工资料统计，通常采取以下几种布料方式及振捣工艺[5]1） 整体水平层向布料，在马蹄上方以梅花状整体布置附着式振捣器，辅以人工振捣。该工艺易受环境气温及混凝土坍损提浆困难的影响而形成施工冷缝，出现外观质量缺陷。2） 整体斜向布料，在马蹄上方直线相邻双隔板布置附着式振捣器，以人工振捣为主，附着式振捣器为辅。该工艺存在混凝土气泡不易排出而影响表观质量的缺点。3） 单隔板层向垂直布料，在马蹄上方梅花装单隔板布置附着式振捣器，以人工振捣为主，附着式振捣器为辅。该工艺存在混凝土气泡不易排出、频繁拆卸附着式振捣器导致施工不连续等缺点。通过对以上几种工艺的总结，提出如下工艺，经鉴定T梁混凝土整体质量得以较大改善，规避了上述缺点。吊斗施工、双隔板梅花状布置变频附着式振捣器，单隔板布料至马蹄斜面部位，单隔板开启附着式振捣器（高频），间断式多次数振捣（每次振捣5-10秒），以排气为主；继续布料至波纹管上方，开启附着式振捣器（高频），间断式多次数振捣（每次振捣5-10秒），辅以人工振捣；最后布料至单一隔板施工完毕，以人工振捣为主，附着式振捣为辅。依此进行下一个隔板的施工，向梁体另一端推进。期间，拆卸附着式振捣器时，应把握好施工的连续性，确保进行任一隔板施工时，下一隔板的附着式振捣器安装检查完毕。3.3采取科学合理养生方法预制T梁属异形构件，常规养生困难，现场施工人员图省事通常采用人工浇水干湿交替循环养生或根本就不养，该举对混凝土施工质量的影响在此就不作赘述，如下主要结合不同地区水资源情况提出可操作性较强的养生方法：缺水地区：梁体采用内贴薄膜外用复合型土工布全面覆盖的养生方法进行保湿养生（混凝土拆模后及时移开模板，向其表面浇水，待饱和流淌后用塑料薄膜沿浇水方向敷贴，在转角处用封箱胶带黏贴固定，养生过程中设专人管理，必要还应进行局部补水），以形成“湿热”的小环境。如图6、7所示；图6薄膜敷贴过程图7复合型土