浅析高速铁路箱梁混凝土常见质量缺陷处置

段景朝

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066）

1 概述

我国高速铁路桥梁里程占线路里程的比例最高达82%，其中，简支梁桥占桥梁总里程的比例基本在80%以上，施工方法一般为制梁场集中预制，铁路专用架桥机架设施工。梁混凝土箱梁设计采用C50高强度混凝土，设计使用年限100年，梁长以32.6m为主，部分为24.6m，用于调整跨度，特殊地段也存在非标梁长，双线简支梁桥一般横桥向支座中心距4.5m，轨下箱梁截面高3.035m，防护墙内侧净宽9m，桥面宽12.6m，32.6m箱梁自重为790t。

高速铁路简支梁桥为箱型结构，高度方向可分为底板、腹板、顶板、翼缘板四部分，沿长度方向靠近梁端4.5m范围为渐变结构，靠近梁端的支座位置做加强处理。梁体预留、预埋件主要包括：支座板预埋板、防落梁预埋板、接触网支柱基础、接触网拉线基础、通风孔、泄水孔、吊装孔、静载试验孔、综合接地系统、集中排水系统、防护墙预埋钢筋、挡水台预埋钢筋等。由箱梁结构的特殊性决定，箱梁外观缺陷主要存在于箱梁内腔倒角及内腔表面、箱梁腹板外侧、翼缘板、箱梁底面支座周边。混凝土外观缺陷形式主要表现为：表面气孔、颜色不均匀、表面微裂纹、表面不平整、表面破损、蜂窝麻面及孔洞、露筋、冷缝等。

2 常见质量缺陷及处理方法

2.1 气泡

2.1.1 形成原因

高速铁路箱梁属于大体积混凝土，对梁体的弹性、收缩、徐变有一定的要求，因此，会在混凝土中加入一定量的引气剂，使得混凝土中含有一定量的微小气泡。一般在梁体表面存在肉眼可见的气泡属于质量缺陷，形成的原因有：配合计量不准或砂石级配不连续；混凝土搅拌不均匀；混凝土浇筑过程中分层过厚，未充分振捣；由于人为因素或其他原因，导致振捣不到位，使得混凝土中气泡未充分排出，停留在模板表面。

2.1.2 防治措施

①优化施工配合比，保证其塌落度、扩展度、含气量、温度在合理的范围之内。

②混凝土浇筑时控制分层厚度，保证分层厚度在30cm左右。

③控制混凝土的振捣，特别要注意插入式振动棒的作用半径，也要注意箱梁底板倒角处的振捣，避免振捣不到位，以混凝土表面不再有气泡冒出、混凝土不再下沉为度，充分振捣并避免过振。

2.1.3 处理方法

对于表面直径小于5mm的气泡，采用毛刷沾水或用高压水管清除孔内滞留物后，直接用毛刷或抹子沾细水泥砂浆，在有气泡处反复挤压，直到混凝土表面看不到气孔的痕迹后停止挤压。待表面风干后，采用抹布进行擦拭，达到细砂浆填充密实和表面清洁的目的。对于混凝土表面气孔直径大于5mm的气泡，先采用高压水管或吹气方式对气孔进行清理，再采用细砂浆填充，待其风干后，对表面进行擦拭处理。

2.2 表面颜色不均匀

2.2.1 形成原因

表面颜色不均匀一般与模板的打磨情况及脱模剂的使用情况有关，与混凝土的施工过程也有一定的关系，包括：原材料的类型、施工配合比、施工过程中的振捣及后期的养护条件等，模板表面的锈迹也是导致混凝土表面颜色不均的一个原因。

2.2.2 防治措施

高铁箱梁颜色不均匀是典型表观质量缺陷，不影响混凝土实体质量。箱梁的永久外露面主要是底板底面、腹板和翼缘板外侧。钢筋骨架入模前应将底板、腹板的模板充分抛光，再涂刷脱模剂。经过施工对比分析，使用水性脱模剂的外观效果明显优于使用油性脱模剂。施工组织要尽可能紧凑，钢筋骨架入模后到浇筑混凝土之间的时间间隔以不超过24h为宜，时间间隔过长时，模板的浮锈、灰尘、水渍都会影响颜色的均匀性。

2.2.3 处理方法

对于色差不明显的箱梁外观一般不做处理。对有明显锈迹或水渍的混凝土表面先用高压水冲洗混凝土表面，如黏附有脱模剂、灰尘或污渍的，应用尼龙织布擦洗干净，打磨氧化层、污染物，使缺陷范围暴露出来。用1：3.5～1：5的黑、白水泥浆涂刮一遍，待面发白时用棉纱擦除全部浮灰，再按照上述方法进行两遍补浆，待干凝状态后进行打磨，完成后的第二天再次重复上述程序，直至表面颜色均匀。

2.3 表观裂纹

2.3.1 形成原因

高速铁路箱梁混凝土结构表面的裂缝成因很多，主要有四种：一是干缩裂纹，一般为混凝土浇筑完后，未及时进行洒水养护，混凝土水分蒸发，导致结构开裂。二是温差裂纹，箱梁属于大体积混凝土，在混凝土浇筑完成后，水化热使得箱梁芯部温度急剧上升，当混凝土表面温度较低时，会形成很大的温差，混凝土表面受拉，导致出现裂纹。三是强度未达到规定值，进行张拉，梁端混凝土未能抵抗压应力而出现的裂纹。四是保护层不满足要求引起的裂纹，当保护层过大时，由于混凝土水化热原因导致混凝土开裂，当保护层过小时，由于受到钢筋的扰动导致混凝土开裂，这一现象在箱梁翼缘板处最为明显。

2.3.2 防治措施

待箱梁混凝土浇筑完成，及时对箱梁进行洒水养护，箱梁桥面宜采用蓄水养护，即采用泡沫板将桥面四周封闭，泄水孔使用橡胶球堵塞，梁面蓄水。内腔在拆模后采用喷淋养护。当箱梁初张后移至存梁台座时，继续对箱梁进行洒水养护，使箱梁表面保持湿润，一般养护14d。在浇筑混凝土前，在箱梁芯部、表层、内腔埋设测温元件，对混凝土的温度实施实时检测，使混凝土芯部与表层、表层与环境表层水温不超过15℃，当超过时，需要采取一定的措施。预张拉的目的是消除早期裂缝，预张不及时会造成混凝土横向裂缝，当混凝土强度达到预制设计强度时，应及时安排预制。另外，在箱梁张拉时，一定要注意混凝土强度须达到设计值，当混凝土强度未达到设计强度时进行张拉，在梁端底板处会出现大量裂纹。

2.3.3 处理方法

①对于浅层裂纹可采用水冲洗，待干燥后用环氧浆液灌封或用细水泥砂浆涂刷封闭。裂缝较大时，沿纵裂缝采用针孔法钻10mm的孔，孔深25cm，进行低黏度、耐潮湿环氧结构胶灌注，梁体混凝土深层不密实的，进行多次补充灌注，梅花形布置，间距15cm。待深层环氧固化后，拆除注浆嘴，表面再用环氧建筑结构胶进行分层修补涂刷至周边的平整度满足要求。处理完成后进行表面打磨，贴碳素纤维布，纵、横方向均进行黏贴，使表面色差恢复到周边颜色基本一致为止。

②对于深层裂缝，需要由具备相应资质的试验检测单位进行专项评估，经评估可以修复后使用的，按照评估意见进行修复后，方可用于工程实体。

2.4 表面不平整

2.4.1 形成原因

造成混凝土表面不平整的原因有两个，一是模板错台超过验收标准要求的合格范围；二是由于施工时未按照要求进行抹面引起的，两种原因均属于管理问题。

2.4.2 防治措施

落实模板验收制度，每榀箱梁浇筑前都应对模板的长度、宽度、高度、预拱度、表面错台进行验收。加强作业人员教育培训，提高人员责任心，混凝土收面一般要进行两次：第一次整平，确保顶板、底板的厚度符合要求；第二次在初凝前收光，保证平整度的同时，排出表面的气泡。

2.4.3 处理方法

处理前，先将表面凸出部分进行凿平，凿平后进行一定的打磨。将凹陷部分的浮浆清除，凿毛清洗干净，并对凿毛部分进行润湿，视凹陷大小进行修补，凹陷较小时，可采用1：2水泥砂浆进行修补，凹陷较大时，可采用与梁体同配比的混凝土进行修补，修补后按要求进行养护。

2.5 表面破损

2.5.1 形成原因

表面破损形成的原因主要有：模板涂刷隔离剂不均匀，造成混凝土粘连，在提梁时造成混凝土掉角；混凝土未达到拆模强度时拆除端模，造成梁端表面破损，或暴力拆模，造成混凝土表面破损；初张拉后，未及时移梁到存梁台座，导致梁端长时间受力，造成梁端底部掉角。

2.5.2 防治措施

模板涂刷脱模剂时要均匀涂刷，避免混凝土与模板粘连，另外，翼缘板底部为直角，移梁时容易造成掉角，可以通过设计变更的方式，增加翼缘板倒角，避免应力集中，倒角宽度一般为2cm。根据同条件试块强度确定端模拆除时间，当同条件试块强度达到60%以上，再进行拆模。拆模时规范作业，避免暴力拆模。梁体初张完成后，及时移梁，避免梁体上拱徐变，梁端受力造成掉角。

2.5.3 处理方法

当破损较小时，清除表面杂物和浮浆，用清水冲刷湿润后，使用1：2水泥砂浆抹补齐整。当缺棱掉角较大时，凿除不实混凝土块，用水湿润，采用高一级的细石混凝土补好，视情况进行支模，并对其进行养护；凝固后，采用砂磨机适度打磨，以保证表面平整度；最后采用水泥砂浆进行擦拭，确保色泽相近。

2.6 蜂窝麻面及孔洞

2.6.1 形成原因

产生蜂窝麻面的主要原因有混凝土振捣不密实、原材料中细骨料较少、箱梁侧面和端模接缝处漏浆、混凝土塌落度小等，箱梁一般在内腔底板倒角处容易出现蜂窝、麻面及孔洞。

2.6.2 防治措施

模板要充分清理干净，均匀涂刷隔离剂，梁端端模与侧模交接处使用橡胶条密封，防止漏浆，浇筑过程中随时观察模板拼接处有无漏浆，并及时处理漏浆现象。混凝土振捣时要充分振捣，避免漏振。

2.6.3 处理方法

在混凝土圈出蜂窝麻面的面积，沿周围外延3～5cm，凿除其范围内的松动混凝土、浮浆等，至坚实的部位。浇水湿润后，用1：3.5～1：5的白水泥、普硅水泥调出和已有混凝土色泽相一致的配比，用腻子刀刮压在待补的混凝土表面，水泥浆硬化后，用砂纸打磨该表面，并喷水养护。待干燥后，采用1：3.5～1：5的黑、白水泥干灰、干粉扑压，在修补混凝土表面抹平，连续三到五次。用砂纸打磨修补面与其他非修补面，消除其界面痕迹，必要时可用塑料薄膜黏贴养护。对于孔洞，在凿除松动混凝土及浮浆、用水冲洗湿润、支模后，可用细石混凝土或梁体混凝土填塞捣实；清除困难时，可用空压机排除残渣余料，待其干燥后，采用1：3.5～1：5的黑、白水泥干灰干擦一遍。

2.7 露筋

2.7.1 形成原因

露筋的主要原因有：钢筋绑扎位置不准确；钢筋绑扎不牢固，在浇筑过程中钢筋偏位；蜂窝或空洞也会使钢筋外露。

2.7.2 防治措施

保证混凝土和易性符合设计和施工要求，混凝土浇筑前，应检查钢筋及保护层垫块的位置是否准确，梁端处钢筋密集，应使用30mm小直径振捣棒振捣。

2.7.3 处理方法

规范使用混凝土垫块，在钢筋绑扎时，加强过程控制，按照图纸要求绑扎钢筋，位置准确，绑扎牢固，可采用梅花跳绑的方式。有蜂窝或孔洞露筋时，按蜂窝、麻面及孔洞的处理方法进行处理。

2.8 冷缝

2.8.1 形成原因

冷缝的形成，一是施工过程中分层后，由于各种原因停歇时间过长导致。二是原材料不稳定，导致两种梁配合比不一致而造成。

2.8.2 防治措施

控制浇筑工艺，可采用由一端至另一端两侧对称同步浇筑，分层厚度控制在30cm，浇筑至距另一端8m左右时，由另一端向中间浇筑，底板两侧浇筑至腹板根部时，通过顶板预留的布料孔，将底板中部补齐。随时关注混凝土的性能，出场塌落度较大或较小都会导致堵管。现场配备足够的地泵、布料及配件，以备发生堵管时进行抢修，保证混凝土的连续性，现场备用一台混凝土泵可大大提高混凝土浇筑的连续性，降低出现冷缝的可能。另外，打梁前应检查材料用量，保证与混凝土浇筑过程中使用的为同一种原材料。

2.8.3 处理方法

对于混凝土面冷缝，可沿冷缝凿槽嵌缝修补，槽宽30mm，槽深最小20mm，保证凿除面露出坚硬、密实的混凝土，冷缝两端向无缝区延长100mm，用清水将槽内混凝土表面冲洗干净，采用环氧结构胶进行填充、压实，抹平表面。表面缝施工完成后，环氧结构胶表面直接用塑料布覆盖保护。

3 结语

由于高速铁路预制箱梁结构特殊、体积大，一般引发混凝土质量缺陷的成因有多方面因素，但只要高度重视和认真对待，从源头上抓起，在实施中精心组织，严格规范要求，混凝土质量缺陷这一通病是完全可以预防和控制的。