桥梁预制技术问题处理方法研究

张恩军

摘要：预制是桥梁施工的重要手段之一，但由于该技术在应用的过程中，受到主客观条件的限制，存在裂缝、气泡和色差等质量问题，影响桥梁施工质量的提高。为此，本文将针对这些问题，找出具体的桥梁预制技术问题处理方法，以其提高预制技术的应用水平，进一步提高桥梁施工的质量。

关键词：桥梁施工，预制技术，问题处理

一、桥梁预制技术应用的常见问题分析

桥梁预制技术的应用，经常出现的问题包括裂缝、气泡和色差三方面的问题，这些问题主要表现为下列几方面：

（一）裂缝问题

裂桥梁缝主要有沉陷裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、预应力裂缝几种。首先是沉陷裂缝，主要是因为外界的温度不断升高，导致梁体的水分蒸发速度加快，从而造成凝胶失去水分，凝胶颗粒的间距越来越小，最终因为收缩而产生沉降裂缝。其次是干缩裂缝，这种裂缝是因为砼内部的毛细水减少，使得毛细管内部的压力越来越大，最终挤压管壁，再加上新的混凝土干缩速度快于老的混凝土干缩速度，最终会导致接缝的表面出现施工缝。再次是温度裂缝，梁体在分块浇筑的过程中，已经硬化的混凝土块体约束新浇筑的混凝土块体，新老混凝土块体的温度差异，最终引发温度裂纹。最后是预应力裂缝，这种裂缝主要发生在桥梁端块的锚下应力区域和纵向预应力筋的纵向位置，主要是因为在张拉的过程中，混凝土尚未达到预定的强度，而产生锚中局部的泊松效应，而逐渐出现横向环状拉应力问题，最终导致开裂。

（二）气泡问题

混凝土作为建筑领域的一项主要建筑材料，被大家所广为关注。近年来，随着社会的发展，其技术要求也作了相应提高，不仅对其内在质量要求严格，且在外观质量上也作出了很大的要求。对于混凝土表面产生的气泡，已成为大家非常关注的问题。混凝土产生气泡的原因很多，通过多年现场施工经验的分析和总结，主要有以下几个方面的原因：

（1） 级配不合理，粗级料过多，细级料偏少；

（2） 骨料大小不当，针片状颗粒含量过多；

（3） 水泥用量相对较少的低标号混凝土；

（4） 用水量较大，水灰比较高的混凝土；

（5） 与某些外掺剂以及水泥自身的化学成分有关；

（6） 使用表层刷油的钢模板成型的混凝土；

（7） 与混凝土浇筑中振捣不充分、不均匀有关。

气泡的形成主要是属于一种物理原因。根据集料级配密实原理，在施工过程中，如果使用材料本身级配不合理，粗集料偏多骨料大小不当，石料中针片状颗粒含量过多，以及在生产过程中实际使用砂率比实验室提供的砂率要少，细粒料不足以填充粗集料之间的空隙，导致集料不密实，形成自由空隙，为气泡的产生提供了条件。

水泥和水的用量，也是导致气泡产生的主要原因。在实验室试配混凝土时，考虑水泥用量主要是针对强度而言。如果在能够满足混凝土强度的前提下，增加水泥用量，减少水的用量，气泡会减少，但成本会加大。

在水泥用量较少的混凝土拌和过程中，由于水和水泥的水化反应消耗部分用水较少，使得薄膜结合水、自由水相对较多，从而让水泡形成的机率增大，这便是用水量较大，水灰比较高的混凝土易产生气泡的原因所在。

混凝土的外加剂和水泥自身的化学成分，也是导致气泡产生的原因。虽然由于化学成分产生的气泡比物理原因产生的气泡，在生产实践中出现的机率要小得多，但这也是一个不容忽视的原因。

（二）色差问题

桥梁预制梁混凝土以自然色作为饰面，但容易出现色差现象，主要原因有以下几个方面：首先原材料的变化，混凝土的骨料、粗骨料、细骨料等，采用的是石灰岩、石英岩、河砂、山砂的成分差异性大，在光反射和折射的影响下，就会显示出不同的颜色。其次是混凝土搅拌的时间不足，水泥和砂石料无法均匀融合，这也是造成色差的主要原因。再次是混凝土在浇筑的过程中出现离析现象，尤其是混凝土接茬的位置，青白色差现象非常明显。最后是模板出现漏浆，拼装不够完整，接缝紧贴程度不足，造成接缝处的漏浆和漏水，引起水泥浆的流失和水分的蒸发，从而产生麻面或者翻砂，形成明显色差。

二、桥梁预制技术应用的问题处理措施

针对桥梁预制技术存在的问题，笔者结合实际的施工经验，对相关的技术问题处理措施进行了如下总结：

（一）裂缝问题处理措施

桥梁预制技术的裂缝问题，需要在控制混凝土质量的基础上，提高箱梁的施工工艺技术水平，并对预应力施工的质量予以控制。

（1）混凝土质量的控制：主要通过水泥、骨料外加剂、配合比的质量水平。水泥方面需要考虑凝胶的组成结构，尤其是水泥的毛细孔和凝胶孔形状；砂石骨料方面则要选择粒径比较大的石子，大约为10-25mm粒径，砂子则可选用细度模数为2.6-2.9的粗砂；外加剂方面需要有利于改善混凝土的温度应力，并具有较好的连接性。配合比方面需要满足混凝土的和易性、强度水平和耐久性等基本要求，合理确定水泥、水、石子、砂子、外加剂等的用量比例，并浇筑均匀和振捣密实，全面降低混凝土的干缩性，提高混凝土的抗拉性能。

（2）箱梁施工工艺水平的提高。一方面是养护，在浇筑混凝土之后，提高养护的水平，防止干缩裂缝的出现，可采用在混凝土表面直接养护的方式，提高混凝土表面的湿润程度，防止混凝土失水干缩。另一方面是浇筑混凝土的时候，应该水平分层，斜向分段的工艺进行浇筑。先从顶板开始下料，然后再进行底板和腹板的浇筑，而且各层之间要控制好适当距离的坍落度，譬如底板和顶板之间坍落度控制在14-16cm之间，底板和腹板之间的坍落度控制在16-18cm之间。另外混凝土的振捣以附着式和插入式相结合方式，其中前者为主，在设置振捣器之后，再插入振捣棒，并两边均匀对称地进行振动，避免过振或者漏振。

（3）预应力施工质量水平的提高。预应力施工是梁体施工的重要环节，直接关系到箱梁的承载力水平，因此对预应力的精度要求比较高，为了防止在施工中受到不良因素的影响，需要标定千斤顶和油表，同时检查锚具和钢绞线的质量，在张拉的时候则要控制混凝土的强度和弹性模量，并尽量缩小工作锚和锚垫板的距离，以及控制好张拉施工的工序等。

（二）气泡问题处理措施

以T梁施工为例，这种梁体的施工特点是下翼缘宽、中间腹板狭窄，混凝土施工经常在下翼缘和中间腹板之间产生气泡，消除这些气泡需要在浇筑混凝土的过程中，将混凝土中的气泡导向排除。

（1）严格把好材料关和水灰比。控制骨料大小和针片状颗粒含量，备料时要认真筛选，剔除不合格材料。选择合理级配，使粗集料和细集料比率适中。选择适当的水灰比，可以在实验室内多做几组，相互比较从中择优选用。努力降低实际生产与实验之间的偏差。施工过程中要及时做好材料含水量检测，应该做到每车集料都要过称，如能采用电子计量效果更佳，采取质量比控制，并随时调整现场配合比，使用水量和砂率不致发生较大偏差。选择适当的水灰比，可以在实验室内多做几组，相互比较从中择优选用。

（2）建立模型。模型的建立对其刚度、振动器布置、板面弹性都有一定的要求，在布置振动器的时候，需要保持整个模型的同步震动，而且要控制模型的刚度，避免在没有振动力的情况下钢板产生疲劳，另外模板的弹性也要控制好，以免由于没有弹性而产生密集气泡。模板应保持光洁，脱模剂要涂抹均匀但不宜涂的太多太厚。如条件允许可，在模板上打小孔以排出下面的空气或多余的水分。

（3）选用化学成分品质优良的外加剂。目前这方面的品牌很多，不能一概而论。进行化学分析当然是一种办法，但对于实际生产，最简便易行的办法莫过于多做几组试件，选取一种较好的用于生产。水泥应选用普通水泥或硅酸盐水泥，不宜用复合水泥或混合水泥，因混合水泥的饱水性和和易性较差。水泥的标号应与混凝土配合比的标号相适应，不宜采用标号过高的水泥，否则会降低混凝土中水泥的用量，影响混凝土的和易性。

（4）混凝土布料的控制。混凝土的布料应为斜向分段布料和水平分层布料两种，前者是在混凝土5-6m的范围内，控制混凝土的自重结合外加振动力流动形式，具有施工进度快的优点，但需要控制施工接缝的承载力，否则无法有效排除气泡，另外一种方式控制混凝土的每层的摊铺厚度，需均匀摊铺，纵向延伸往复，摊铺与振捣同步进行，可以将气泡充分排出，但具有施工周期长的缺点。

（5）混凝土的振捣。在混凝土拌和浇筑过程中，容易混进一些空气。混凝土拌和物的气泡既不能自行逸出，也不会靠本身的重量将这些气泡排出，所以振捣是使混凝土获得密实，排除气泡的重要手段。振捣时骨料颗粒相互靠拢紧密，将空气带着一部分水泥浆挤到上部，气泡借助震动力冒出来。振捣时间与气泡的排除有直接的关系。一般来讲，振捣时间越长，力量越大，混凝土越密实。但时间过长，石子下沉，水泥浆上浮，发生分层、泌水、离析现象，使有害气体集中于顶部，形成“松顶”。时间过短，骨料颗粒还没有靠拢紧密，不能将水和多余的空气排出，达不到密实的目的。对于流动性较大的混凝土，震动力不能过大，时间不宜过长；对于干硬性混凝土，则必须强力振捣。振实的标志是：在振捣过程中，当混凝土停止下沉，表面不在出现气泡，就认为已经振实。

在一定条件下，延长振捣时间，可以提高振捣效果，但不能增加有效范围。而有效范围之内的气泡才能在振捣过程中排出，所以要选择合理的振捣半径。提高振捣频率，能有效提高震动范围，而频率过大时，振动范围反而又减小。在通常情况下，插入式振捣器的振捣半径是45～75 cm ，插入间距大都限制在60 cm 以下。不同的振捣方法，捣实的混凝土厚度也不同。振捣器插入的速度也影响气泡的排出。要求是“快插慢拔”，即插入速度要快，使上下部混凝土几乎同时受到振捣，拔出时则要慢，否则振捣棒的位置不易被混凝土填实，容易形成空隙。

（三）色差问题处理措施

桥梁混凝土预制色差的控制，需要从模板、混凝土配合比、原材料等方面进行控制。首先是模板质量的控制，对钢模板的表面进行刨光处理，确保钢模板表面的干净，然后提高模板接缝的严密性，并均匀涂刷脱模剂。其次是控制混凝土的配合比，保持桥梁混凝土浇筑坍落度的一致性。再次是控制原材料，包括水泥、碎石、砂子、粉煤灰、外加剂等，水泥方面主要选择硅酸盐水泥，选择合适强度等级的水泥；碎石是粗骨料，粒径控制在5-25mm，而且不带其他杂质的碎石；砂子是细骨料，尽量选择中粗砂，细度模式控制在2.5以上；粉煤灰主要控制细度和杂质，调节混凝土的流动性和后期强度；外加剂选用聚羧酸型外加剂等。

三、结束语

综上所述，桥梁预制技术的应用，经常出现的问题包括裂缝、气泡和色差三方面的问题，针对桥梁预制技术存在的问题，笔者结合实际的施工经验，一方面是在控制混凝土质量的基础上，提高箱梁的施工工艺技术水平，并对预应力施工的质量予以控制，并在浇筑混凝土的过程中将混凝土中的气泡导向排除，另一方面是从模板、混凝土配合比、原材料等方面进行控制混凝土预制色差，提高桥梁预制梁的整体施工质量水平。

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