萬鈺菊

（海南路橋工程有限公司，海南?？?572000）

預(yù)制箱梁用商品砼質(zhì)量控制

萬鈺菊

（海南路橋工程有限公司，海南?？?572000）

結(jié)合工程實(shí)際，闡述了如何從原材料、配合比設(shè)計、砼生產(chǎn)工藝方面對預(yù)制箱梁用商品砼的質(zhì)量進(jìn)行控制；分析了膠凝材料用量和粉煤灰摻量對砼工作性能、力學(xué)性能及箱梁開裂的影響，指出適量的粉煤灰摻量有利于降低砼早期收縮、減少用水量可有效預(yù)防開裂。

橋梁；預(yù)制箱梁；商品砼；配合比；質(zhì)量控制

對于預(yù)制箱梁商品砼的質(zhì)量控制，楊林等根據(jù)某大型橋梁預(yù)制箱梁施工對商品砼的要求，從摻合料類型和用量、砂率、水膠比等方面研究了商品砼的配合比，通過砼工作性能、抗裂性能、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗?jié)B性能等試驗(yàn)研究，配制了適用于該橋預(yù)制箱梁的高質(zhì)量砼；李其慧從原材料質(zhì)量控制、生產(chǎn)配合比、施工組織著手，研究了冷熱交替頻繁、集料質(zhì)量不高、堿集料反應(yīng)發(fā)生幾率高的地區(qū)如何提高預(yù)制箱梁商品砼的耐久性；張廣輝結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，闡述了如何從材料、生產(chǎn)設(shè)備方面控制商品砼的質(zhì)量，提高砼外觀質(zhì)量的同時使其工作性能得到增強(qiáng)。但從商品砼制備工藝出發(fā)，在生產(chǎn)工藝規(guī)范化方面研究商品砼質(zhì)量控制的文獻(xiàn)較少。該文主要從預(yù)制箱梁用商品砼的配合比和具體生產(chǎn)工藝出發(fā)，闡述如何提高商品砼的外觀質(zhì)量和使用性能。

1 工程概況

對一座公路用跨河大橋進(jìn)行危橋改建，該橋采用5～30 m預(yù)應(yīng)力砼小箱梁，全橋總長157 m，寬度12.5 m。預(yù)制箱梁采用距施工現(xiàn)場5km的拌和站生產(chǎn)的商品砼。在預(yù)制箱梁過程中，出現(xiàn)預(yù)制梁強(qiáng)度回彈偏低及裂縫現(xiàn)象。初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)砼攪拌站在原材料選取、試驗(yàn)、儲存，配合比設(shè)計，生產(chǎn)工藝規(guī)范化及成品砼試驗(yàn)檢測方面均存在問題。

2 砼質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析

2.1拌和站施工管理問題

2.1.1原材料管理及配合比問題

（1）料場沒有標(biāo)識牌，不同粒徑、不同碎石場和砂場的碎石、砂堆放沒有明確的隔擋，易混淆。料場情況見圖1。

圖1　料場布置

（2）砂的含泥量大，不適合在預(yù)制梁中使用。因?yàn)閿嚢枵倦x海邊近，有時會使用海砂作砂原材料。

（3）所用粉煤灰無法確認(rèn)是二級以上粉煤灰。經(jīng)取樣試驗(yàn)，該粉煤灰細(xì)度為85%，遠(yuǎn)大于三級粉煤灰≤45%的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)了解，這是由于粉煤灰供應(yīng)商強(qiáng)行在其中摻石粉造成的。雖然目前的商品砼中普遍摻石粉，且摻拌適量的石粉對砼有利，但粉煤灰中摻石粉則無法確認(rèn)粉煤灰等級，石粉質(zhì)量也無法確認(rèn)。因此，應(yīng)確定粉煤灰等級、石粉是否合格并分開存貯、使用。

2.1.2現(xiàn)場施工管理

（1）所用預(yù)制梁配合比無法確認(rèn)。施工中無施工單位人員現(xiàn)場監(jiān)控，拌和站配合比數(shù)據(jù)可隨時修改，無法取信。

（2）存在二次加水現(xiàn)象。拌和站每發(fā)1車砼為13 m3，而施工現(xiàn)場采用吊斗施工，13 m3澆筑完成需1 h以上，澆筑到后幾方料時，砼坍落度損失太大，必須加減水劑或水提高坍落度才能從車上放下。而現(xiàn)場抽取的液體減水劑含量為22.5%，多加的水會影響砼強(qiáng)度且砼在運(yùn)輸車中攪拌不可能均勻。

（3）預(yù)制梁板頂存在使用與配合比不同的碎石現(xiàn)象。配合比為玄武巖，而現(xiàn)場使用的是有風(fēng)化的花崗巖。據(jù)了解，澆筑到該片梁后期時發(fā)現(xiàn)砼使用的玄武巖碎石量不足，只好用花崗巖碎石替代。

2.2砼的變異性

在商品砼生產(chǎn)過程中難免會出現(xiàn)生產(chǎn)出的砼質(zhì)量與試驗(yàn)得到的砼存在一定差異的現(xiàn)象，在施工現(xiàn)場這種變異是不可避免的。商品砼的變異分為兩種，分別為材料變異、數(shù)量變異。

2.2.1材料變異

商品砼的配合比設(shè)計和室內(nèi)試驗(yàn)所用原材料都是現(xiàn)場取樣送到實(shí)驗(yàn)室攪拌、成型、檢測，但砼攪拌站的材料在儲存過程中其含水率、均勻性時常變化，試驗(yàn)中材料的條件和生產(chǎn)過程中材料的條件是截然不同的。

2.2.2計量差異

商品砼拌制過程中采用的計量方法和計量工具與實(shí)驗(yàn)室不同，計量精度無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的精度，會出現(xiàn)每種配料摻加比例與試驗(yàn)配制要求有所不同的情況，配制的砼質(zhì)量也與實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異。

2.3預(yù)制箱梁裂縫和強(qiáng)度回彈偏低的可能原因

（1）商品砼細(xì)料偏多，加上現(xiàn)場可能存在過振現(xiàn)象，造成細(xì)骨料上浮、粗骨料下降，而細(xì)集料比表面積大，吸附水泥過多，導(dǎo)致水泥水化熱過大。

（2）砂中泥塊含量大，造成含泥量過大。

（3）砼澆筑造成鋼筋骨架上浮，保護(hù)層過薄，使梁砼體表面開裂。

（4）商品砼站水泥使用量大，水泥陳化時間短，水泥水化熱大，易出現(xiàn)開裂。

（5）養(yǎng)護(hù)問題。砼用的是緩凝劑，又摻有石粉，故凝結(jié)時間較長，砼養(yǎng)護(hù)時間較短會引起開裂。

3 商品砼質(zhì)量控制

上述問題可歸納為商品砼原材料、配合比、生產(chǎn)工藝三方面，下面針對這些問題探討相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)措施。

3.1原材料

（1）在進(jìn)行原材料采購前，將材料逐一進(jìn)行試驗(yàn)檢測，所有原材料都必須符合JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求。選用母巖力學(xué)性能良好、軟弱顆粒較少、石粉含量在10%以內(nèi)的細(xì)集料，要求其含泥量在3%以內(nèi)，不能有明顯的泥塊。選用質(zhì)地堅硬的粗集料，并在商品砼拌和前對粗集料進(jìn)行沖洗，確保粗集料潔凈。

（2）選用外加劑時需驗(yàn)證其出廠檢驗(yàn)報告、產(chǎn)品合格證書，并要求廠家提供產(chǎn)品應(yīng)用于工程實(shí)例的工程報告，確保其符合預(yù)制箱梁砼的技術(shù)要求且對箱梁預(yù)制質(zhì)量無不利影響。

（3）為了利于預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工，保證砼強(qiáng)度的同時必須保證砼的施工和易性，細(xì)集料宜選用天然河砂，粗集料不宜選用棱角性較大的碎石。

3.2配合比試驗(yàn)

3.2.1原材料

為了減少因摻合料混合不均勻引起的砼質(zhì)量波動，采用摻合料較少的普通硅酸鹽水泥。選用Ⅰ級粉煤灰，采用含泥量較少的集料作為細(xì)集料、當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的石灰?guī)r碎石作為粗集料。原材料的技術(shù)指標(biāo)要求見表1～4，細(xì)、粗集料級配要求見表5、表6。

表1　硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)

表2　粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)

表3　礦粉的技術(shù)指標(biāo)

表4　細(xì)集料的技術(shù)指標(biāo)

表5　細(xì)集料級配

表6　粗集料級配

3.2.2砼配合比

結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬定6組配合比（見表7），表中配合比1、2，配合比3、4，配合比5、6分別為一個對照組。通過改變粉煤灰等摻合料和水泥劑量研究配制的砼的工作性能和力學(xué)性能，為商品砼的配合比優(yōu)化提供依據(jù)。

（1）工作性能。對采用上述6組配合比配制的砼分別進(jìn)行坍落度和擴(kuò)展度試驗(yàn)，結(jié)果見表8。根據(jù)JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，預(yù)制箱梁用砼坍落度不小于180mm，擴(kuò)展度不低于400mm。從表8來看，按照6組配合比配制的砼的工作性能基本滿足規(guī)范要求，可用于配制預(yù)制箱梁用商品砼。

表7　砼的配合比kg/m3

表8　砼的工作性能

（2）力學(xué)性能。對6組配合比配制的砼分別進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表9和圖2。由表9可知：按配合比1、3、4、5、6配制的砼其強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，且早期強(qiáng)度高，滿足預(yù)應(yīng)力張拉強(qiáng)度要求。由圖2可知：按配合比1、2配制的砼的7和28 d抗壓強(qiáng)度均比配合比3、4、5、6的低，這是因?yàn)槠渌嘤昧康?，相同用水量下，其水灰比?.46，大大高于其余4組的0.42和0.39；同時后期水泥砼強(qiáng)度增長不高，僅為17%左右。

表9　砼的抗壓強(qiáng)度

圖2　砼的抗壓強(qiáng)度

（3）早期收縮性能。預(yù)應(yīng)力砼早期收縮性能是決定預(yù)制箱梁是否產(chǎn)生外觀裂縫的主要因素。按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對采用6組配合比配制的砼分別進(jìn)行收縮試驗(yàn)，結(jié)果如表10所示。由表10可以看出：每個對照組中，粉煤灰摻量少的砼其3 d收縮率高，這是因?yàn)榉勖夯以谒囗懦尚驮缙诓慌c水發(fā)生水化反應(yīng)，對水的吸收相對較少，而石粉會吸收水分發(fā)生水化反應(yīng)，使砼早期失水較多，故其3 d收縮率相對較高。

表10　砼3 d收縮率

（4）早期抗裂性能。根據(jù)預(yù)制箱梁單位面積上的總開裂面積評價水泥砼的早期抗裂性能。按GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對6組配合比配制的砼分別進(jìn)行開裂面積檢測，結(jié)果見圖3。由圖3可知：在其他條件相同的情況下，每個對照組中單號砼澆筑的箱梁其總開裂面積較多，這是因?yàn)槠浞勖夯覔搅勘入p號砼少，說明摻加適量的粉煤灰可減少預(yù)制箱梁的早期開裂。

圖3　預(yù)制箱梁單位面積總開裂面積

在該橋施工中，砼試配時如砼較稀，坍落度過大，則保持砂率不變，增加砂石用量；如砼較稠，坍落度過小，則保持水灰比不變，增加砂率。預(yù)制箱梁表面有細(xì)微裂縫時，則適當(dāng)增加粉煤灰用量，調(diào)整幅度以5%為宜。

3.3施工控制

砼材料組成特點(diǎn)及物理力學(xué)性質(zhì)決定其微觀裂縫是客觀存在的，但其有害程度可以控制。商品砼由于其流動性大、用水量多，更易出現(xiàn)裂縫，因而對施工要求更嚴(yán)格。只有在砼制備的各個環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，才能有效避免有害裂縫等質(zhì)量問題的發(fā)生。

（1）加強(qiáng)對商品砼拌和站的管理，對原材料實(shí)行隔擋及分類存放。對每批進(jìn)場原材料都進(jìn)行檢測及監(jiān)控，確保材料合格。在梁體施工時，施工單位試驗(yàn)人員在拌和站監(jiān)控所需砼是否按配合比拌和并制作試件。

（2）改進(jìn)商品砼施工工藝及延長養(yǎng)護(hù)時間，可通過現(xiàn)場制作試驗(yàn)砼體來確定振動棒振動時間及養(yǎng)護(hù)時間。

（3）砼所用集料的級配越好，所組成的砼骨架越穩(wěn)定，抵抗變形的能力越好，故應(yīng)選用連續(xù)級配的粗集料進(jìn)行配合比設(shè)計，禁止使用不知等級的粉煤灰組分。

（4）砼初凝前及時反復(fù)抹壓，使已出現(xiàn)的塑性收縮裂縫愈合。表面已開始硬結(jié)，人力抹不動時，可采用二次振搗的方法，在初凝前水泥晶胚剛開始形成時使重新組成的砼結(jié)構(gòu)進(jìn)一步密實(shí)化，然后抹壓1～2遍。

（5）生產(chǎn)過程中對每個工序都進(jìn)行施工監(jiān)控，對生產(chǎn)的成品砼進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查，對不合格的砼禁止出售。

4 結(jié)語

為了提高商品砼的生產(chǎn)質(zhì)量，應(yīng)從原材料、配合比、砼生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行控制，做到：

（1）加強(qiáng)對原材料的監(jiān)控，嚴(yán)禁不符合規(guī)范要求的原材料進(jìn)場；做到進(jìn)場有記錄、儲存有標(biāo)識牌；使用前對原材料進(jìn)行必要的質(zhì)量檢測。

（2）摻加適量的粉煤灰，降低預(yù)制箱梁的開裂程度，并且在其他條件相同的情況下，粉煤灰較多的砼其早期收縮率低。

（3）商品砼制備過程中嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，使其符合規(guī)范要求，并對商品砼的生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，隨機(jī)抽樣檢查。

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1671-2668（2016）05-0176-04

2016-03-04