预制箱梁混凝土施工控制要点

摘要：本文简述了随着铁路客运专线工程建设项目大面积开展施工，高性能混凝土预制箱梁越来越多应用于客运专线，为有效节约耕地面积，桥梁在线路工程中的设计比例越来越大，地位也愈加显得重要。预制箱梁高性能混凝土施工质量好坏不仅影响桥梁施工质量，也影响整条客运专线建设的成败，也对客运专线的整体施工质量、进度等目标的实现起着重要的作用。因此预制箱梁高性能混凝土的质量控制在当前显得尤其重要。本文详细介绍了预制箱梁混凝土施工控制的关键控制项目并对施工中应注意的问题进行了阐述。

关键词：预制箱梁高性能混凝土 质量 控制

AbstractThis paper briefly with high-speed passenger railway engineering construction projects in large area construction, high performance prefabricated concrete box girder more and more used in the passenger special line, Bridges in line project of the proportion is more and more big, the position has been increasingly important. Precast concrete box girders of the high performance concrete construction quality stand or fall not only affects the quality of bridge construction, also influence the whole of the construction of the passenger special line, the article success or failure, but also to the whole of the passenger special line construction quality, progress and to achieve the goals of play an important role. Therefore strengthen precast concrete box girders of the high performance concrete quality control are especially important. This paper introduces the concrete construction of the precast concrete box girders of control key control project and the problems that should be paid attention to in the construction is discussed in this paper.

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

随着铁路客运专线建设大规模开展，预制箱梁越来越多应用于客运专线。笔者参建的宁安铁路客运专线共设6个梁场，预制箱梁占线路总量的43%，笔者结合宁安铁路预制箱梁的施工经验，对预制箱梁高性能混凝土施工质量控制进行几点总结。

一、高性能混凝土质量控制的基础在于混凝土配合比设计

宁安铁路客运专线的高性能混凝土预制箱梁设计的使用年限为100年，混凝土设计级别为C50，所处环境为T1、T2（碳化环境）。混凝土配合比设计除满足强度、弹性模量要求外，还需满足高性能混凝土抗碱骨料反应、抗氯离子侵蚀、抗冻融、抗渗性、抗裂性等耐久性性能要求。宁安铁路客运专线很多梁场生产的为双线箱梁，31.5m跨混凝土预制简支箱梁设计单孔混凝土方量约为286方，《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》要求整孔箱梁混凝土应在6h内一次灌注完毕，混凝土配合比设计还必须满足可泵送性能和工作性能等要求。

1、预制箱梁混凝土工程中原材料选用应注意的问题

在混凝土配合比设计之初须严格把好原材料料源比选关，首选低碱含量、低氯离子含量、低三氧化硫含量的原材料。

1.1选用产品质量稳定的水泥，市场供应充足的普通硅酸盐水泥，确保高性能混凝土拌合物具有良好的工作性。

预制箱梁混凝土强度设计为C50，所用水泥应选择强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐水泥或者低碱普通硅酸盐水泥，其质量指标除应满足国家标准的有关规定外，还必须符合铁路标准对水泥中的碱含量、氯离子含量、三氧化硫含量及熟料中的C3A含量、游离氧化钙含量提出的要求。对厂家的选择尽量选择持续生产能力足，品质稳定、生产规模大的的水泥生产厂家。

1.2选用无潜在碱活性的粗细骨料，选用的骨料在试生产前应进行碱活性试验；当所采用骨料的碱-硅酸反应膨胀率在0.10～0.2％时，混凝土中的总碱含量不应超过3.0kg/m3，且按《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的要求进行掺和料和复合外加剂抑制混凝土碱-骨料反应有效性评价。

粗骨料应选用粒形良好、质地坚固、线膨胀系数小,、坚硬耐久的洁净碎石，其压碎指标不应大于10%，母岩抗压强度与梁体混凝土设计强度之比应大于2，其余技术要求应符合铁科技[2004]120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》及（TB10424-2010）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》的规定。且应优先采用反击破、锤破或锥破设备生产的分级碎石（或碎卵石），确保混凝土用碎石的粒形和级配符合要求。粗骨料最大粒径不宜超过钢筋混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4，最大公称粒径不应大于25mm。推荐使用5-10mm和10-20mm双级配碎石（在这里笔者指出个错误：目前部分梁场仍然使用5-10mm和10-25mm的双级配碎石，按照粗骨料最大粒径要求，粗骨料的最大粒径不应超过25mm，然5-25mm的连续级配碎石中允许大于25mm以上的颗粒有0-5%，所以使用预制箱梁粗骨料选5-25的连续级配已经不符合要求。另外对于粗骨料级配的使用，如选用5-25mm连续级配，在梁场取证过程中铁道部专家组会给予一般不合格项。）

细骨料应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、孔隙率小的洁净天然中粗河砂。

1.3矿粉和粉煤灰复合双掺是最理想的矿物最佳掺配方案，确保梁体高性能混凝土的施工质量，提高粱体混凝土的力学及耐久性能。

掺入一定量的粉煤灰，既能充分发挥粉煤灰的滚珠效应，又能减少水化热，减小混凝土自身收缩膨胀，有利于高性能混凝土的耐久性，单不利于混凝土早期强度增长。矿粉的细粒填充，显著降低混凝土的渗透性，提高混凝土的抗渗性及抗碳化能力，同时降低混凝土的成本。矿粉混凝土含气量达到3%-4%，混凝土抗冻融循环次数可达到250次以上，抗冻融效果也有突出表现，但泌水现象严重，增大了混凝土稠度，不利于混凝土施工。为了充分发挥二者的优势互补效应，在保证高性能混凝土可泵送的前提下，适当增加坍落度，使其和易性好，粘聚性好，泌水得到改善，减少水泥用量，可以有效减少混凝土早期温度收缩裂缝，使抗裂性得以加强，同时也可降低成本，提高经济效益。

1.4外加剂选用新一代聚羧酸高性能减水剂，具有高效减水、适量引气、碱含量低、保塑性好，氯离子含量少，引气和泌水效果好，能明显改善或提高混凝土耐久性能的新型外加剂。

客运专线高性能混凝土用外加剂的质量标准明显高于国家标准，尤其是对氯离子含量、保塑性、常压泌水率、含气量和相对耐久性指标定得比较高。目前，通过铁道部产品质量监督检验中心检验的外加剂产品多数都是聚羧酸类新型外加剂，也有少部分萘系与氨基磺酸盐复合的外加剂，但现在在客运专线工程中实际使用的外加剂并非全是真正送给铁道部产品质量监督检验中心检验过的产品。

聚羧酸外加剂是一种新型的外加剂，配制的混凝土具有良好的和易性、不易离析和泌水、干燥收缩性小，可改善或提高混凝土的耐久性，是配制高性能混凝土的首选产品。聚羧酸类外加剂的价格比普通萘系外加剂的价格相对高一些，但与好的萘系与氨基磺酸盐复合外加剂相差不多，其综合价格还可能更低些。外加剂选购中，如果一味地追求低价，其供应产品的质量就很难保证。

二、原材料常规控制是混凝土质量控制的关键环节

严把进场材料质量关，混凝土原材料料源考察、检测、比选是原材料质量的预控措施之一，这可为全面控制混凝土质量打下坚实的基础。原材料的常规试验一般能够反映出原材料质量波动情况，做好常规试验，就可掌握原材料是否处于稳定状态，对保证预制箱梁混凝土质量非常重要。由于客运专线高起点、高标准、高要求，所用原材料的技术参数一般高于现行国家标准的要求，在材料或者商品构件订货前，为了使原材料构配件得到有效控制，预制梁必须及时向原材料供货厂商提供客运专线箱梁所用原材料的技术参数。原材料进场时要求生产厂家提品合格证书、检验报告，进场后严格按照规定的批量和频次对购进的材料进行抽检试验，对不合格的材料坚决给予清退。

混凝土拌合质量是预制梁高性能混凝土质量控制的核心，

2.1控制混凝土拌合质量要控制好混凝土拌和站

首先一定要对混凝土拌和站计量用衡器进行全面检定，宁安铁路客运专线实行业主和监理单位共同对拌和站进行检查验收，保证混凝土原材料计量准确。

混凝土拌合过程中，须严格控制用水量。因为当用水量过大，混凝土将产生离析、泌水等现象，实际水灰比增大，混凝土的强度降低，将缩短桥梁使用寿命，严重影响结构安全及耐久性。当用水量过小，混凝土将非常粘稠，不易泵送，也会对混凝土的工作性能强度甚至耐久性产生不利影响。混凝土拌合前须提前进行骨料含水率测试，且每工班不少于2次，认真复核混凝土施工配合比通知单，按实际测定值调整用水量，禁止拌合中随意加水，保证混凝土理论配合比能在施工中得到实际应用，以保证混凝土质量。

混凝土出机后，须不定时测定混凝土工作性能，且测试要做到50方不少于1次。及时了解掌握环境变化对混凝土质量的影响。

2.2混凝土施工控制主要在于加强混凝土振捣

预制箱梁混凝土施工属于大体积混凝土施工，必须加强振捣引气，否则混凝土容易出现蜂窝麻面不密实，混凝土整体质量下降等现象。宁安铁路客运专线预制箱梁施工多采用插入式高频振捣棒振捣，控制难度加大。

结合京沪高铁及宁安铁路客运专线预制箱梁的施工经验，笔者认为预制箱梁混凝土一经入模，立即进行全面的振捣，使之形成密实的均匀体，先由一台振动棒进行浇筑振捣，紧随其后由一台振动棒进行复振，避免出现漏振。

采用插入式振捣器振捣时，采用垂直点振方式，若需变换振捣棒在混凝土拌合物中的水平位置，首先竖向缓慢将振捣棒拔出，然后再将振捣棒移至新的位置，不得将振捣棒放在拌合物内平拖，也不得用插入式振捣棒平拖驱赶下料口处堆积的混凝土拌合物。

操作插入式振动棒时快插慢拔，振动棒移动距离不得大于振动棒作用半径得1.5倍（约30~40cm），每点振动时间约20s～30s，振动棒插入深度以进入前次浇筑得混凝土面层下5cm～10cm为宜，混凝土振动时间，以表面基本没有气泡逸出和混凝土面不再下沉为宜。

浇筑过程中注意加强倒角、交界面以及钢筋密集部位的振捣。为达到混凝土外观质量要求，在侧模和内模上安装有高频振动器，在混凝土浇筑过程中根据下料情况开启使用，以保证梁体混凝土浇筑密实。梁体倒角处必须进行重点仔细振捣，防止混凝土出现蜂窝麻面；严禁振动棒直接接触模板。

浇筑过程中，设专人检查模板、附着式振动器和钢筋，发现螺栓、支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时堵严，钢筋和预埋件如有移位，及时调整保证位置正确。

混凝土浇筑入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行，每次振捣按混凝土所浇筑的部位开启相应区段上的附着振动器。

2.3、预防混凝土裂纹是提高箱梁耐久性的重要环节。

养护不当，混凝土将产生裂纹，会严重影响高性能混凝土耐久性能，故在养护阶段，应该针对混凝土表面裂纹产生的原因加以预防。

混凝土浇筑后处于塑性阶段，由于风吹或者暴晒混凝土表面水分蒸发很快，易产生表面裂缝。为了防止裂纹产生，要求在混凝土灌注后，及时覆盖保湿。

在夏季或春末、秋初季节，温度相对较高、湿度较大，为保证混凝土芯部温度不超过60℃，不采用蒸汽养护方案，用常规的自然养护即可。具体方案如下：

①浇筑顶板过程中的养护

在顶板砼浇筑过程中，提浆整平机抹面作业完成后，即应对暴露在自然环境中的底板和顶板砼(初凝时间)开始自然养护。

此时养护罩要及时跟进，做到收面与覆盖基本同步。在养护罩内安装喷水设施，对混凝土进行喷水养护，保证在降温过程中砼的湿度，同时可防止砼表面暴露在阳光直射或风、雨天气环境中产生的收缩裂缝。

②制梁台座上的养护

箱梁在制梁台座上的养护以养护罩覆盖、喷水等常规养护手段为主，关键是要做到养护必须紧跟拆模作业，做到拆除一段、喷水养护一段，在喷水养护过程中派专人值班和检查养护情况。顶板养护需覆盖土工布并洒水2天左右。

③存梁台座上的养护

箱梁在存梁台座上的养护主要指底腹板的外表面，自然喷水养护7天左右。

三、对箱梁混凝土外观质量谈点见解：

3.1.采用低水胶比，低用水量与掺有较多矿物掺和料拌制的高性能混凝土粘度大这是事实。施工振捣时所要求的力度与方法也有所不同，捣固人员应有经验和技术，必须合理布点、垂直点振。离模板的间距应在5cm~10cm左右，振捣密实的判断标准应以混凝土液化泛浆、混凝土不再下沉、气泡不再持续涌出、表面已平坦为宜，真正做到不漏振、不欠振、不过振。只要混凝土振捣均匀密实，外观质量才会有所保证。

3.2.有必要对混凝土的支架模板和浇筑工艺严格控制，并进行必要的工艺试验，因为混凝土的平整度、光洁度、色差度都与模板直接相关，可对使用的模板进行精密加工――即对钢模板进行粗磨、中磨、细磨、微磨、抛光六道工序的镜面加工，同时保证模板的强度、刚度。使用前对几种不同效果的脱模剂进行比对试验，均匀涂抹，确保色泽一致。同种类型的箱梁模板要选择同一规格型号的脱模剂，涂刷完后要用塑料薄膜密贴覆盖，以保证不受尘土、杂质和雨水污染，待正式浇筑混凝土前再揭开薄膜，安装模板时要平顺、严密和牢固，并注意把下层的模板与混凝土的收缩缝隙填实，不要出现错台或漏浆，这样拆模后的混凝土必定颜色一致、光滑鲜亮。

3.3笔者在宁安铁路迎江梁场箱梁预制混凝土施工过程中，专门对采用水洗的碎石、低含泥量的砂子和采用未水洗的同料场的砂石料拌制箱梁混凝土进行了比较，结果是用水洗的碎石拌制混凝土拌合用水量小，混凝土流动性好，成型后的预制梁混凝土强度高，另外成品梁外观表面无蜂窝麻面，色泽一致，光滑如玉，而采用未水洗的砂石料拌制的混凝土浇筑的箱梁外观则相形见拙。

参考文献

1 铁道科学研究院.客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件，铁科技[2004]120号

2 铁道科学研究院.客运专线高性能混凝土暂行技术条件[Z]，铁道科学研究院，2005

3 赵国堂，李化建 高速铁路高性能混凝土应用管理技术[J],中国铁道出版社，2009（3）。

4铁道科学研究院.铁路混凝土工程施工技术指南[Z],中国铁道出版社，2005