先張法板梁的質量控制

楊雄  唐月英  俞黎明

(1．浙江嘉興乍浦港務局，浙江嘉興314201；2．浙江中元混凝土構件廠，浙江嘉興314001)

1、概  述

    先張法板梁用于大跨度橋梁施工有著許多其他結構無法比擬的優點：跨度大，造價低，施工方便，質量易于控制，適合于規模化生產。因此隨著國家經濟的發展，特別是市政、橋梁工程的發展，該技術已被廣泛采用。在板梁的生產過程中，對配合比的設計、鋼絞線的張拉、混凝土的澆筑、預拱度的控制等都有較高的要求，但在實際生產中，施工人員由于對這些關鍵環節的不重視，常會引起一些質量通病。例如混凝土強度達不到設計要求、板梁裂縫、板面厚度和尺寸偏差、預拱度過大等是先張法板梁生產過程中最常見的質量通病。

2、質量通病的預防與控制

    預應力板梁質量評定的依據是設計圖紙及《公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000)》，要按設計與規范要求進行施工，嚴格控制原材料質量及各道工序。

    2.1混凝土強度的控制

    先張法板梁的混凝土強度等級一般為C40一 C50，合理的進行配合比設計并嚴格控制原材料質量是保證混凝土強度達到設計要求的兩個重要因素。

    2.1.1配合比設計為了滿足生產時場地的周轉，先張法板梁混凝土配合比一般為早強型配合比，要求5～6 d混凝土強度達到設計強度的80％以上。這就要求配合比設計時不能局限于傳統的由水泥、砂、石、水這四種組份，礦物摻合料及混凝土外加劑是不可缺少的組份。混凝土配合比是生產合格混凝土的關鍵，應按《普通混凝土配合比設計規程(JGJ55)》的有關規定，根據混凝土強度等級、耐久性和工作性等要求進行配合比設計。配合比設計要以本期水泥檢測結果和上一統計期內水泥的平均強度、標準差以及上一統計期內混凝土的平均強度、標準差為依據，堅持不使用不經試拌確認的混凝土配合比。

    2.1.2原材料的質量控制

    (1)水泥。選用的水泥應以能使所配制的混凝土強度達到要求，收縮小、和易性好為原則，水泥質量應符合現行國家標準，并附有廠家的水泥品質試驗報告等合格證明。進廠后，應按其品種、強度、證明文件以及出廠時間等情況分批進行檢查驗收并進行復查試驗。

    (2)砂。采用級配良好，質地堅硬、顆粒潔凈的河砂，細度模數應控制在2．6～2.8，小于該值時，配制的混凝土拌和物太黏稠，施工振搗困難，容易粘模，而且拆摸后，混凝土的表面觀感差；大于該值，配制的混凝土保水性差，混凝土容易出現泌水離析現象，拆摸后，混凝土表面容易出現蜂窩麻面，影響觀感質量。

    (3)石子。采用質地堅硬，表面粗糙的石灰巖或花崗巖碎石。顆粒級配可采用5～25連續級配，但不宜采用單粒級配，單粒級配碎石配制的混凝土容易發生離析。也可采用兩種規格的石子進行摻配，如5—31.5mm，連續級配是采用5～16 mm和16—31.5mm兩種規格的碎石進行摻配。

    (4)混合材料。混凝土的混合材料一般指礦渣、硅粉等。應對其流動度比、活性指數進行檢驗。預應力混凝土通常用礦粉作為礦物摻合料，它不僅能改善混凝土的工作性能，降低水化熱，而且能提高混凝土的密實性，增加后期強度。

    (5)外加劑。選用外加劑時應根據混凝土的性能要求、施工工藝及氣候條件，結合混凝土的原材料性能、配合比及對水泥的適應性等因素，通過試驗確定其品種和摻量。

    2.2裂縫的控制

    2.2.1裂縫產生的成因 

    在板梁生產中裂縫是比較常見的通病，大部分裂縫是非荷載性裂縫，非荷載性裂縫中因混凝土收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土體積變形的主要原因。還有一些裂縫是充氣膠囊放氣和預應力放張時產生的。

    (1)塑性收縮裂縫。發生在施工過程中、混凝土澆筑后4～5 h，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生的量級很大，可達1％左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂底板交接處，因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。

    (2)縮水收縮(干縮)裂縫。混凝土結硬以后，隨著表層水分的逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮(于縮)。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3％)，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現龜裂裂紋。混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規律。

    (3)充氣膠囊放氣和預應力筋放張引起的裂縫。①放氣引起的裂縫。從分布看主要集中在板面，而且裂縫有時很大，甚至貫通，縱橫分布很長，但一般不影響結構。這些裂縫主要是膠囊放氣過早引起的，而且在板面鋼筋保護層過小或過大時表現得尤為明顯。為了避免放氣裂縫的出現，一方面應嚴格控制膠囊放氣時間，另一方面應嚴格控制鋼筋尺寸。②預應力筋放張引起的裂縫。板底縱向裂縫一般是在放張過程中產生的，一方面因板梁端部混凝土澆搗不密實或端部螺旋筋漏放等都會引起端部承壓不夠而產生放張裂縫；另一方面端部失效管也是引起放張裂縫的重要因素，“失效”是指按設計要求在板梁端部一定距離內用套管將預應力筋包裹，使之與混凝土失去粘結，簡稱“失效”。如果失效管過薄、破損則會對鋼絞線產生握裹力，預應力筋在放張過程中會對混凝土產生縱向磨擦力，從而產生放張裂縫。因此在施工中應注意：選用失效管時應選擇壁厚一些，端部螺旋筋放置位置準確并綁扎牢固，端部混凝土必須振搗密實。

    2.2.2影響混凝土裂縫的主要因素 

    對于放氣和放張引起的裂縫可以通過合理的施工方法和施工程序避免。而對于收縮裂縫不但與施工方法有關，還與原材料品質有關，因此我們還必須了解其產生的原因，研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

    (1)水泥品種、強度等級及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥強度等級越高、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發生收縮時間越長。例如，為了提高混凝土的強度，施工時經常采用強行增加水泥用量的做法，結果收縮應力明顯加大。

    (2)骨料品種。骨料中石英、石灰巖、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小，收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大，收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量越大收縮越大。

    (3)銅條交接處四周元石粒：主要是粘結銅條時，稠水泥漿應粘成30。角，銅條距水泥漿4—6 mm，同時銅條交接處粘結漿不得抹到頭，要留有抹拌合料的孔隙。

    (4)水磨石面層有洞眼或孔隙：水磨石面層機磨后總有洞孔發生，一般均用補漿方法，即磨光后用清水沖干凈，用較濃的水泥漿將洞眼擦抹密實，待硬化后磨光，整個過程磨光三次擦漿兩次。如果為圖省事少擦抹一次，或用掃帚掃而不是擦抹或用稀漿等，都易造成面層有小孔洞；另外由于擦漿后未硬化就直接磨光，也易把孔洞中灰漿抹掉。

    (5)面層石粒不勻不顯露：主要是石子規格不好，石粒未清洗，鋪拌合物時用刮尺刮平時將石粒埋在灰漿內。   

    (6)面層鋪設時，施工人員應穿軟底平根和底楞無明顯凹凸的鞋操作，以防踩踏較深的腳印。   

    (7)水磨石面層施工前一定要對場地進行防護覆蓋，防止研磨時濺污墻面及設施；研磨的水泥廢漿應設置專門的通道集中起來并及時清除，不得流入下水口及地漏，以防堵塞。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)