预制T梁混凝土质量通病与防治

预制T梁混凝土质量通病与防治 0 前言 随着我国高速公路建设的不断推进，高标号混凝预制构件的生产、应用从数量上取得较大的进展，但其质量控制仍存在一定的不足。混凝土预制T梁作为高速路桥梁上部构造中最大宗的结构性构件，在高速路桥梁施工建设中常存在表观质量差、碳化速度快、回弹强度低等问题。本文针对预制T梁混凝土常见质量问题结合施工实践进行深入分析，并提出相应预防措施。

1 预制T梁混凝土质量通病及分析 从施工现场调查发现预制T梁混凝土质量问题主要有：外观质量差、回弹强度低、低龄期高碳化等。

1.1外观质量问题 预制T梁外观质量问题主要表现为：构件表面色泽混杂、光泽度差、气泡多而较大，麻面、蜂窝、流水纹较多等。下面针对不同外观质量问题进行详细的原因分析。

1.1.1表面光泽度 平整光洁的表面，分布均匀一致的色泽能给人一种舒服的视觉效果，然而预制T梁表面凹凸不平，色泽混杂现象是预制梁场的常见问题。预制T梁混凝土入模前，模板未经过全面合理的抛光处理，导致模板表面平整度差，进而影响预制构件表面平整度。T梁表面色泽主要与水泥及掺合料使用品种有较大关系，施工过程中存在因料源供应不到位而更换原材料现象，在同一梁板构件浇筑过程中出现水泥等多种胶凝材料的变化会导致构件表面色泽的混杂。另外，模板锈、粉状外加剂的不均匀分布也会导致构件表面杂色的产生。

1.1.2气泡 气泡，是混凝土构件常见的外观质量缺陷。为提高混凝土构件抗冻融性，混凝土外加剂中常掺入引气成分，体积较小的微气泡可以阻断混凝土内部毛细孔，但是存在大而密的气泡就判断为外观质量缺陷，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，该种施工犯非法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，抗冻性是有利的。但是，一些体积较大的气泡使混凝土预制T梁外观差，且对构件耐久性不利。气泡的产生还与混凝土配合比设计、原材料优选，混凝土拌和、振捣力度，养护方式等有很大联系。混凝土配合比单位用水量大、原材料选择不合理、拌和时间不足、振捣不力、养护措施不科学等极易造成较大气泡的出现。

1.1.3麻面 麻面一般是由于混凝土局部振捣不利所致，T梁马蹄形部位钢筋分布密集，受波纹管的限制增加了振捣的难度。振捣不利无法将混凝土内气泡排除，特别是马蹄形部分上坡状模板内表面极易聚集大量气泡产生麻面。T梁腹板部位混凝土布料不合理，振捣不科学，也是导致其表面出现麻面的原因。另外，混凝土工作性差，坍落度损失过快引起拌合物欠振也会导致麻面的产生。

1.1.4蜂窝 混凝土构件局部浆体不够，就会出现蜂窝。T梁腹板、桥面板内混凝土过振会使浆体上浮，局部浆体不足而产生蜂窝。混凝土外加剂与水泥适应性差导致拌合物离析、扒底、泛浆等也是造成混凝土局部蜂窝的因素。

1.1.5流水纹 混凝土拌合物自由水过多，振捣过程中大量自由水外流导致流水纹的产生。混凝土配合比设计不合理，单位用水量大，过多的自由水从模板与混凝土表面流出，产生了流水纹。混凝土入模坍落度小，施工管理不规范，浇筑振捣过程外加生水也会造成流水纹。

1.2 T梁低龄期高碳化 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。在比较合理状况下混凝土在3个月以内低龄期碳化深度为0～1.0cm，出现1.0cm以上甚至高达3.0cm碳化深度，称之为低龄期高碳化现象。高速路施工过程中出现低龄高碳现象已经屡见不鲜，这主要是由如下原因所致。

1.2.1火山灰质掺合料 为改善T梁混凝土拌合物工作性，提高其抵抗有害介质侵蚀的能力，降低水很热，粉煤灰、矿渣粉等作为掺合料运用于梁板混凝土。火山灰质掺合料水化过程的火山灰效应消耗了水泥水化产生的Ca(OH)2，降低了混凝土构件抗碳化能力，引起的T梁混凝土构件早期碳化深度较大。

1.2.2配合比设计 配合比设计不合理，拌合物水灰比及单位用水量过大引起T梁碳化发展过快。混凝土水灰比大，单位用水量多会导致混凝土内部过大自由水的产生。大量的自由水决定硬化混凝土内部存在大量毛细孔，从而为CO2等介质入侵混凝土内部提供了有利通道，加速了混凝土碳化。 1.2.3养生措施 合理的养生工艺不仅能保证混凝土构件的外观质量，亦能有效的防止混凝土早期碳化。预制T梁养护龄期为28天，合理的养生方法可以保证混凝土表面及内部适中存在足够水分，这些水分不仅为混凝土中水泥水化提供后续支持，而且能防止气体介质通过毛细孔向混凝土内部的渗透。实际工程中T梁等构件养生仅采用土工布简单覆盖，人工对构件表面间断浇水的湿法养生。混凝土构件内水分没有科学有效的保留，尤其是在阳光充足，空气流动频繁的地区，混凝土内部毛细孔中水分很快挥发，从而为CO2分子侵入留下通道，致使混凝土发生早期碳化。 1.3回弹强度低 高速路施工在预制T梁混凝土强度一般通过回弹测试法确定。回弹强度不够是工程实践中存在的比较棘手的问题，对于预制T梁混凝土，回弹强度不足主要存在以下两种状况。 1.3.1梁板构件本身强度不够 混凝土配合比设计不合理，水灰比过大，水泥等胶凝材料质量不稳定，砂石集料质量不合格，施工不规范，养护不科学等引起梁板本身强度不够是回弹强度低的重要原因。 1.3.2碳化深度影响 过高的碳化深度也是导致预制T梁混凝土回弹强度推算值不够的原因。预制T梁混凝土胶凝材料用量大、养生困难，较之低标号混凝土更易发生碳化，更易因碳化深度导致回弹强度偏低。 2.预防措施 2.1原材料优选 2.1.1水泥品种 合理选择水泥品种，不仅使混凝土结构内部质量稳定，防止混凝土内部缺陷的产生，而且是混凝土构件具有较好的外观质量保证。目前，预制T梁设计强度为50MPa，使用P.O42.5水泥完全能够满足设计强度要求，而且较之P.O52.5水泥具有以下优势：（1）P.O42.5水泥生产工艺更成熟，质量更稳定；（2）相同构件配比P.O42.5水泥用量大，混凝土拌和物状态更易控制，更能有效保证混凝土构件外观质量；（3）P.O42.5水泥比表面积大，水化放热速率低，更容易防止因稳定梯变产生的裂缝。 2.1.2集料优选 集料作为混凝土中最主要的组成部分，其比重可达混凝土体积的70%以上。配制T梁混凝土集料应选用连续级配的碎石，级配曲线分布为II区内的河砂或机制砂。良好的集料级配，可以在较少的胶凝材料用量、水胶比下获得较好的拌合物状态、力学性能、耐久性。T梁内部钢筋布置密集，为保证混凝土顺利浇筑、流动、填充，粗集料的最大粒径应控制在19.5mm（方孔筛）以内。II区内中砂可使混凝土在较低砂率内获得良好的工作性，避免因粗砂配制混凝土砂率过高引起的混凝土体积稳定性不良、混凝土内部气泡难以排出等诸多问题。 2.1.3外加剂种类 目前，工程中常用的减水为聚羧酸高效减水剂、奈系高效减水剂。聚羧酸减水剂被称为第三代高效减水剂，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。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、秘水能力等优选出合适的外加剂。两种不同适应性拌合物拌合状态如下图所示。 图1 适应性较好的拌合物 图2 适应性较差的拌合物 2.2混凝土施工控制 2.2.1拌合物质量 预制T梁混凝土拌合物入模坍落度宜控制在90~120mm之间，室内设计初始坍落度宜控制在140~160mm。应充分考虑拌合站与梁场运输距离、施工温湿度、混凝土浇筑时间等，保证混凝土拌合物具有良好的保坍性，入模坍落度能满足施工需求。拌合物应具有良好的流动性，能够在适当的振捣作用下填充到模板的各个角落，同时混凝土拌合物应具有良好的粘聚性、包裹性，不离析、秘水、沉沙，保证混凝土浆体与骨料适中以一个整体的形式流动。现场施工混凝土拌合物工作性主要通过坍落度、扩展度试验检测，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。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 图4崩塌型 图5自然流淌型 2.2.2布料方式 预制T梁混凝土应布料均匀、连续，不宜集中投料猛投而至挤塞，在钢筋密集区，特别是梁板马蹄形部分，易开动侧振或插入式振捣器以辅助下料。 2.2.3浇筑及振捣工艺 预制T梁混凝土浇筑顺序易采用：“马蹄形”部分 “马蹄形”及波纹管 腹板 翼缘板，以45O倾角由两端向中间进行分层浇筑。每层浇筑厚度不宜大于30cm，一次成型。 T梁底部“马蹄形”部分及腹板下部易采用附着式振捣器，腹板上部部及翼缘板采用插入式振捣器。插入式振捣器易采用紧插慢拔原则，振捣时间以20s为佳，插入下层深度为5～10cm。附着式振捣器应采用梅花型布置，各振捣器振捣频率一致，避免相互干扰。振捣时间以混凝土不在明显下沉，无气泡上升，表面出现明显水泥浆为止。 2.3养生方法 T梁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。贴膜法：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。 3.结语 综上所述必须从以下几方面入手才能有效的防治T梁质量缺陷的发生： 1) 选用质量稳定的P.042.5水泥、适应性好的聚羧酸减水剂、级配良好的碎石与中砂，且碎石的最大粒径小于19.5mm，各项技术指标最佳的原材料配制T梁混凝土。 2) 拌合物工作性良好，室内坍落度为140~160mm，入模坍落度宜控制在90~120mm。 3) 混凝土布料应均匀连续，浇筑应以450倾角由两端向中间进行分层浇筑，不同部位选用不同振捣设备，充分振捣。 4) 养生措施宜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。