聚苯乙烯泡沫作空心板内模应用技术的探讨

摘要：高速公路中小桥设计上部多为预应力或非预应力空心板梁结构，随着经济的发展，高速公路车流量及载重量的增加，空心板梁的设计理念及施工也发生相应变化。本文通过工程实例对中小型空心板内模采用聚苯乙烯的施工工艺、质量进行探讨。

关键词：聚苯乙烯 空心板 内模

随着国民经济的不断发展，公路交通在国民经济中的作用和地位越来越显著，作为公路交通中的枢纽――桥梁也得到了很大的发展。中、小跨径桥梁的上部多采用预应力及非预应力空心板梁装配式结构，空心板梁结构形式简单，相对于T形和箱形梁等其它形式的梁，具有建筑高度较低、预制方便、工艺简单、用材经济、易于工厂化和标准化生产，运输和吊装方便，适应范围广等特点，在我国公路和桥梁中得到了广泛应用，极大限度的满足了我国生产建设的需求。

1、空心板梁设计理念的变化

传统空心板梁多采用预应力结构，板宽99cm，内模采用双椭圆形或单圆孔形，随着道路车流及载重量的增加，传统的空心板已不适应现代高速公路的发展要求，按照新的设计理论，为了提高桥梁的整体刚度和稳定性，高速公路16～20m预应力空心板梁一般按底宽132.3cm～150cm，梁高75～90cm设计，内部结构也相应变为带倒角的长方形内模，类似于小型箱梁，由于内部尺寸较小（53X93cm），如果采用钢内模，人工无法进行拆模及组装，这一外形尺寸的改变必然导致施工工艺也要产生相应的突破。

传统空心板梁生产工艺的敝端

传统的预应力空心板采用充气胶囊作内模，有施工简便，快速，成本低的特点，但随着近几年，高速公路车流量不断加大，超载车辆增加，又由于空心板自身的弊端，会出现各种各样的通病。如承载力不足、单板受力、桥板裂缝、挠度过大等，情况严重时将影响了桥梁的使用。

通过近几年桥梁的病害调查发现，空心板梁最典型的通病是容易产生纵向裂缝，其主要原因是：目前大多空心板梁采用充气胶囊内模，在浇筑过程中，由于充气胶囊芯模自重轻，易变形，造成腹板和顶板厚度不均匀。芯模在施工中会产生局部或整体上浮和偏位，施工过程很难控制，造成顶板厚度偏低并且极不均匀，最薄处还不到设计厚度的1/3，并且顶板内侧面形成波浪形凹凸面，侧板保护层厚度不够，承载力不足，对桥梁的留下安全隐患。如果拆模过早也易使空心板产生裂缝，影响桥梁的耐久性。分析原因主要有三方面：一、橡胶芯模是柔性的，充气后表面存在较大张力，顶部受压凹陷部位侧面就会鼓凸，顶部未受压部位正好相反，表现为上凸侧凹；二、防浮定位钢筋通过垫块与芯模胶囊接触，面积较小，加强了芯模胶囊的凹凸效应；三、混凝土的浇筑先后次序形成了二次凹凸效应，先浇筑的部位先受压先凹陷，使胶囊内气体流向后浇筑的部位并在此处形成鼓凸。由此不难看出造成空心板厚度不均匀是芯模胶囊的凹凸效应，造成芯模胶囊的凹凸效应主要是防浮垫块与芯模胶囊接触面积较小，没有形成面接触。要解决空心板厚度不均匀问题就必须设法扩大压块与芯模接触面积，提高芯分模整体刚度。所以在空心板梁的施工中，控制顶板厚度是施工的重点，也是难点。

2、新工艺施工特点

为预防空心板梁的缺陷，提高混凝土空心板桥的施工质量，从两方面对空心板梁进行改善；一方面是改变空心板的结构，提高空心板的整体受力性能，梁端头由原来的二次现浇（预制）封端改为一次随主体砼现浇，这样大大提高了空心板的整体受力。另一方面是将内模改为发酵聚苯乙烯泡沫，使用泡沫作为填充内模不仅能节省大量的人工和机械使用量，而且其自重轻，操作简便，不增加梁体自重，浇注完混凝土后可留在结构内不必取出，投入机械及人工数量也小，还能保证施工质量。施工时先将泡沫制成相应的内模尺寸按3～4m每段做好备用，砼浇筑时先浇底板砼，浇筑完后将内模放入，立即进行顶板钢筋的绑扎及上部模板对拉螺拴的拧固，由于砼标号较高（一般为50～60号）为了防止先浇筑的砼产生凝固，这一工序的时间要尽量缩短，宜控制在20分钟左右，最后浇筑侧板顶板砼。

3、工程实例

我标段施工的青临高速路23标的空心板梁预制16m预应力空心板梁和10m非预应力空心板梁共540片。我标段空心板梁全部采用发酵聚苯乙烯泡沫作为内模填充料，泡沫密度12.5kg/m3（如果密度太轻泡沫也会产生上浮现象），经过计算每米大约增加梁体自重6kg，对桥梁的使用无任何影响。并且施工简便，质量易于控制，从已挖开的采用聚苯乙烯泡沫内模的空心板梁内壁看，内壁平整光滑，空心板梁顶板和侧板厚度均能满足设计要求，又因聚苯乙烯泡沫内模自重轻不必取出，施工预制时将空心板端头和板身一次性浇筑成型，改变以前那种用充气胶囊内模时二次封端的现象，给施工带来了极大的方便，通过对每片梁的顶板取芯效果来看，设计厚度12cm取芯结果为11.5~12.5cm，合格率95%以上，完全满足设计要求。使用聚苯乙烯泡沫作内模，即保证了施工质量，又简化了施工工艺，随着公路事业的发展，其适应性越来越受到人们的关注。