先张法预制空心板的施工质量通病及防治措施

先张法预制空心板的施工质量通病及防治措施 [摘要]就先张法预制空心板施工过程中可能出现的一般质量通病进行了概述,并提出了控制方法,以提高先张法空心板的施工质量。 [关键词]先张法预制空心板 质量通病 防治措施 预应力空心板具有较好的力学性能,而且施工方便、吊运安全、自重较轻及稳定性突出等特点,因此是在我国中小桥梁工程中被大量采用的结构构件。预应力混凝土空心板生产技术含量低,原材料容易获得,所需设备要求不高,因此在制作和安装过程中容易出现种种质量通病。本文结合两座20m先张法预应力空心板桥的施工和业界已有经验,在实践的基础上对先张法预应力空心板的施工质量通病进行分类,总结控制措施。本文将常见质量通病分为芯模引起的缺陷、裂缝、反拱以及外观问题四个方面进行阐述。 1 混凝土浇筑时芯模造成的缺陷 先张法预制施工时,空心板内模通常都采用空气胶囊芯模,胶囊芯模很容易移动和变形。如胶囊芯模上浮,使顶板厚度变薄;胶囊漏气,造成孔道不标准,容易引起板梁断面尺寸的偏差,进而影响梁的抗弯刚度。在预制第一片梁时,胶囊有一点漏气,造成孔道不够标准,后经下述防治方法处理,预制其余梁片时断面尺寸都控制得很好。 防治方法:气囊放置时一定要固定好,使之不易上下左右移动。在气囊芯模使用前,应有专人负责检测气囊是否漏气,发现漏气现象应立即进行修补。橡胶气囊冲气浇筑过程中以及浇筑混凝土后4h内要注意观察气压表,压力应大于0.02mpa并保持稳定,保证气囊不变形。混凝土一定要分步浇筑,从胶囊两侧对称均匀地浇制,先浇筑底板混凝土,然后再放置芯模浇筑底板以上的混凝土,以避免浇筑混凝土时造成胶囊上浮,使顶板变薄。混凝土浇筑时两侧同时采用插入式震捣器振捣。混凝土入模要对称进行,并分散均匀。混凝土浇筑完成后6～8h后方可抽拔胶囊。 2 裂缝 空心板出现裂缝的原因有很多种,根据裂缝出现位置的不同大体可以分为四类。 (1)板面横向裂缝。 板面上出现横向裂缝多数是属于混凝土收缩硬化而产生的表面裂纹。 防治的方法:采取二次压面工艺,第一遍应在混凝土收水并开始初凝时,以可踩出脚印但不下陷时压抹;第二遍应在混凝土初凝后,终凝前压抹,压抹时能明显的感觉到混凝土的干塑性为好。同时应严格控制板面的钢筋保护层厚度,不能太薄。特别是当保护层小于10mm时,则会加大表面出现顺钢筋开裂的可能性,若采用蒸汽养护是尤为突出。抹面后立即进行养护。 (2)下底板纵向裂纹。 下底板处的纵向裂纹一般发生在板端的中心部位,沿板端向跨中延伸,裂缝的长度一般1m左右或再长一点,也有顺下底板中通长裂缝的情况。产生裂纹的原因一般有如下几种: ① 混凝土的浇注工艺不当。 如果施工时把外模板、内芯模板一次性支设好,从空心板两侧的边肋进行混凝土浇筑,芯模底部中心处的预应力钢绞线及普通钢筋就会阻碍混凝土的正常流动,大量的砂浆流动到芯模底部中心处,形成薄弱区。 防治的方法:应先浇筑底板砼,再放置芯模,然后浇筑腹板和顶板砼,对裂缝的产生起到较好的控制作用。 ② 腔内养护水未清理干净。 这是由于板端浇筑混凝土封头时,没有将腔内养护的水放出或全部放出,致使在冬季低温时空心板腔内水受冻膨胀,在此膨胀应力的作用下,沿板底纵向开裂。 防治的方法:空心板腔内的养护水都应清理干净后方可进行端部混凝土封头。 ③ 四支点不在一个平面内所造成开裂。预应力空心板堆放要求四个支点应在一个平面内,否则将在自重的作用下开裂。在实际施工中,构件的堆放是不可避免的,由此类情况引起的裂缝每个工地或多或少都存在。原因是没有引起足够的重视,操作不认真所造成。 防治的方法:堆放场地的承载力必须符合要求或进行硬支点处理,垫块高度应一致,堆放层数不超过3层。 (3)板底支点处的铁件或预埋件周围裂缝。 产生原因:在滑动支座处空心板底端安装的滑动支座铁件,由于调平角的缘故,铁件凸出板底平面,因此在放张预应力时,铁件阻碍了空心板的滑动,造成铁件锚固区开裂。 防治的方法:空心板制作安装铁件时,在滑动前方应预留足够的空间(可用木板填充)或作成斜坡,以减少预应力筋放张时铁件随板滑动的阻力。 (4) 锚栓孔处裂缝。 产生原因:有的桥梁上部结构的抗震设计是在预制空心板绞缝间设置抗震锚栓,由于留置锚栓孔的模板块与侧模板焊接为一整体的钢模板,因此在混凝土硬化收缩和侧模板受混凝土水化热的影响而膨胀时,锚栓孔处产生剪切力而造成裂缝。 防治的方法:在锚栓孔的模板块外表粘贴一层3mm的橡胶海面板或改用木模板块即可。 3 预应力空心板的反拱 生产过程中,由于施工环境条件、各种施工误差、预应力筋松弛以及混凝土收缩、徐变等因素的影响,往往引起板梁反拱度偏差。反拱度的偏差过大会导致同一孔板梁之间在梁底平面产生高差,尤其是跨中高差过大,影响桥梁美观;也直接影响桥面铺装厚度,桥面铺装厚度不足会降低桥梁的安全性能和耐久性,严重的会因此而修改设计。因此而调整桥面高程,既增加结构自重,又造成浪费。 (1) 反拱的大小与预应力筋的张拉值有关。 预应力筋张拉过程中,张拉设备计量以及操作误差,会造成张拉力的误差。预应力筋失效长度的大小,影响到板梁计算跨径范围内预应力的分布,因而对梁的反拱度造成影响。锚具变形及钢筋回缩、混凝土浇筑后初期采用加热养护时预应力筋产生温度变形使其应力降低、以及预应力筋的应力松弛,都将引起实际张拉力的误差。 防治方法:保证张拉及持荷时间,以尽量减少后期预应力松弛。这是因为在较高应力下持荷2～5 min所产生的应力松弛损失与在较低应力下经历较长时间才能完成的应力松弛损失大致相同。张拉要做到双控,即张拉力和伸长值同时控制,以保证张拉力的准确。千斤顶和油表、油泵的计量精度要符合要求,并按规定校验。当空心板梁两端设计有预应力筋失效长度时,施工中一定要采取有效措施确保其能够完全失效。混凝土初期加热养护时,钢筋与混凝土可采用两次升温养护。即先在常温下养护,待混凝土强度达到7～10 mpa时,钢筋与混凝土之间有足够黏结力后,再逐渐温。此时钢筋与混凝土一起胀缩,不产生预应力损失。 (2)与预应力筋的偏心程度有关。 锚固端与张拉端锚垫板定位不准,以及梁板端头模板预应力筋预留孔位置不准,均会引起预应力筋的偏心距误差。 防治方法:锚固端与张拉端锚垫板定位准确,梁板端头模板预应力筋预留孔位置要控制准确。 (3) 混凝土的收缩和徐变。 混凝土的收缩和徐变量的大小与施工条件、放张时间和混凝土的计算龄期以及混凝土的施工特性有很大关系。施加应力时混凝土龄期越早,水泥用量越多、水灰比越大,则徐变越大。混凝土早期受力将引起较大的收缩和徐变,进而造成较大的预应力损失。大气相对湿度越大,骨料越坚硬,徐变系数越小;养护温度影响混凝土的硬化程度,养护时温度越高,徐变系数越小。 防治方法:施工中应尽量采用高标号水泥,并优化配合比,减少水泥用量,并降低水灰比。采用较为坚硬的、级配良好的骨料。在混凝土浇筑时,应尽量缩短浇筑时间,并加强振捣,提高混凝土的密实性。重视混凝土的初期养生,尤其要使混凝土表面经常保持湿润。先张板梁的每一孔梁,要尽量在同一时期生产预制。这样相邻板梁间所产生的徐变发展也基本同步,既减少了反拱偏差,又可消除后期相临板梁的徐变差异对结构产生的不利影响。 (4)与预应力筋作用的时间长短有关。

预应力空心板在长期的预应力作用下混凝土的徐变变形发展从而使空心板预压区混凝土相对变形增长,导致预应力空心板的曲率改变而使反拱增加。 防治方法:预应力混凝土预制板存梁时间不得大于60天,否则可能产生过大的反拱度。整个工程统筹安排,预应力空心板随制随安装进行桥面施工。 4 外观质量问题 外观存在的主要问题和防治方法如下: (1)蜂窝。 这种现象是混凝土结构局部出现酥松、砂浆少、石子多、石子之间形成空隙类似蜂窝状的窟窿。蜂窝往往出现在钢筋最密集处或混凝土难以捣实的部位。 防治的方法:具体补强方案与蜂窝形状有关,但首先要清洁蜂窝。清洁蜂窝可能引起构件承载力减弱时,常用钢夹板在外部加强构件,随后才能通过事先装置好通往蜂窝深处的灌注进行压力灌浆,使松件内外都得到补强。补强采用的混凝土应比原构件混凝土的强度等级高一级,这样能够提高新旧混凝土、新混凝土与和钢筋之间的粘结力,同时获得缺陷处的早期高强度[8]。 (2)露筋。 露筋是拆模后钢筋暴露在混凝土外面的现象。其产生原因主要是浇筑时垫块移动,使钢筋紧贴模板,以致保护层厚度不足所造成,有时也因保护层的混凝土振捣不密实或模板湿润不够,吸水过多造成掉角而露筋。在任何情况下,梁板端主筋锚固区内都不允许有露筋。 防治的方法:浇灌混凝土时,首先应保证钢筋位置和保护层厚度正确。当钢筋密集时,应选用适当粒径的石子,保证混凝土配合比准确和良好的和易性,浇灌高度超过2m,应用串简或溜槽进行下料以防离析;模板应充分湿润并认真堵好缝隙,混凝土振捣及施工时,严禁撞击或踩踏钢筋,如有踩弯或脱扣等及时调整直正,保护层混凝土要振捣密实,正确掌握拆模时间,防止过早拆模,碰坏棱角。对露筋进行补强工作时,将表面外露钢筋上的混凝土残渣和铁锈清理干净,凿去薄弱混凝土和突出颗粒,用水冲洗湿润后,在表面抹上1:2左右的水泥砂浆将露筋部位抹平,露筋较深的洗刷干净后,用比原来高一级的细石混凝土填塞压实并妥善养护。 (3)麻面。 混凝土局部表面出现缺浆,起砂等的缺陷,表现为构件外表呈现