预应力箱梁施工质量控制

2010-08-15马斌

科学之友 2010年9期

马斌

（太原路桥建设有限公司质量检测中心，山西太原 030012）

公路建设是关系国计民生的重要建设项目，对促进国家其他各项经济建设起到至关重要的作用。在公路工程建设中，桥梁工程由于其建设投资大，建设的周期长，使用寿命长，为公路建设的关键性内容。

1 原材料质量控制

箱梁作为一种多种材料的混合体，其每一种材料的质量对整个箱梁均起到至关重要的作用。在各种原材料当中，水泥、细集料、粗集料、外加剂、钢材、钢绞线这5种原材料的质量对箱梁整体质量的影响最为重要。原材料必须经过检验合格后方可用于永久性结构物-箱梁的预制。

（1）水泥：水泥细度对混凝土的强度及工作性能产生影响，考虑到箱梁施工的重要性，选用水泥的筛余量一般控制在5%以内。凝结时间的长短对混凝土拌和料的运输、浇注以及工程施工进度产生影响。水泥的安定性检测应在国标允许的范围内。水泥的强度值是水泥检测中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。

（2）细集料：密度主要检测两个方面：一是表观密度，一是堆积密度。检测表观密度便于配合比设计，检测堆积密度便于施工控制。级配及细度模数对新拌混凝土的工作性及硬化混凝土的强度、耐久性均有较大影响，同时级配及细度模数选择是否得当对水泥用量也有较大影响，关联到施工的经济性问题。箱梁属高强度混凝土，一般易选用强度较高、比面小的中粗砂为宜。细集料中防碍水泥水化，或降低集料与水泥石粘附性，以及能与水泥水化产物产生不良化学反映的各种物质，均为有害物质。为保证箱梁混凝土质量，在对砂石进行检测时，必须检测以下几项内容：含泥量及泥块含量、云母含量、软物质含量、有机质含量，硫化物及硫酸岩含量等。

（3）粗集料：为了保证获得密实、高强的混凝土，同时追求经济效益，必须保证粗集料具有良好的级配。通过研究粗集料宜选用连续级配，所配制的混凝土较为密实，同时可保证混凝土具有良好的工作性，不易产生离析等现象。为保证混凝土的强度，首先应保证粗集料的强度值。箱梁混凝土所采用的碎石压碎值一般应不大于12%。粗集料的最大粒径根据箱梁的截面尺寸选用，粗集料的表面形状以接近正方体者为最佳，针状颗粒含量不应太多，针状颗粒影响混凝土的和易性，同时易降低混凝土的抗折强度。粗集料有害杂质包括含泥量或泥块含量以及各种硫化物、硫酸盐和有机质等，该类物质影响混凝土的强度，以及新拌混凝土的性质。

（4）外加剂：外加剂按其主要功能可分为4类：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂；调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂；改善混凝土耐久性的外加剂；改善混凝土其他性能的外加剂等4种。

（5）钢材：根据其使用条件和特点，钢材必须具备良好的综合力学性能、焊接能力以及抗腐蚀能力。

（6）钢绞线：预应力钢绞线具有强度高、与混凝土粘结性好、断面面积大、使用根数少；在结构中排列布置方便以及易于锚固等优点，广泛使用于预应力混凝土中。由于钢绞线在箱梁整个受力体系中的重要性，除应在材料进场时审查其质保书外，还应加强材料的外委试验检测，主要检测内容：公称直径、屈服荷载、伸长率、松驰率以及弹性模量等。

2 施工工艺对混凝土密实度的影响分析

（1）原材料的选用：要获得密实的混凝土，要求粗细集料组成的矿质混合料要有良好的级配。采用连续级配配制的混凝土较为密实，同时拌制混凝土施工性能较好，采用间断级配配制的混凝土施工性能较差，易造成混凝土离析而致使混凝土不密实。

（2）混凝土配合比：配合比中浆集比、水灰比及砂率等对混凝土的密实度均有较大影响。浆集比是指单位混凝土拌合物中，集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。水泥浆在混凝土拌合物中，起到填充集料间的空隙作用，若集浆比过小，不足以填充集料之间的空隙，会造成混凝土内部出现空隙，影响混凝土的密实度。水灰比不当，影响水泥浆的流动性，在一定的施工工艺下就不能保证混凝土的密实性。砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率，砂率的变化可导致集料的空隙率和总表面积变化，从而影响混凝土拌合物的流动性及密实度。

（3）混凝土的浇注工艺：在混凝土拌合时，拌合时间的长短对提高其组成原材料的掺合均匀性，改善混凝土的性质起到重要作用；在浇注过程中，振捣工艺是否到位是关系到混凝土密实度的关键点，严格按规范要求振捣，有利于气泡的排出，增加混凝土的密实程度。

3 预应力张拉质量控制

3.1 预应力材料控制

钢绞线：检测合格后，必须按规范要求存放，防止钢绞线受潮而锈蚀。对于出现浮锈的钢绞线，应保证在无肉眼能够分辨出锈蚀痕迹的情况下才可使用。钢绞线表面不可出现划痕，避免出现应力集中而导致钢绞线断丝。

波纹管：波纹管应做不变形试验和灌水试验，确认无渗漏现象。波纹管安装完成后应将其端部包好，防止水或其他杂物进入生锈。波纹管的连接，应采用大一号同型波纹管作接头，接头管长200mm，连接后用密封胶带封口，避免混凝土浇注时水泥浆渗入管道造成管道堵塞。

锚具和夹具：其类型符合设计规定和预应力钢筋张拉的需要。进场时应进行外观检查，不得有裂纹、伤痕、锈蚀，尺寸不得超过允许偏差，对锚具的强度、硬度、锚固能力等，应根据规范要求进行抽检，检验合格后方可用于预应力施工。

3.2 预应力施工设备控制

张拉机具应与锚具配套使用，应在进场时进行检验，千斤顶与压力表应配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系，所用压力表的精度不宜低于1.5级，校验千斤顶用的试验机或测计的精度不得低于20%，校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致，当采用试验机校验时，宜以千斤顶试验机的读数为准。张拉机具应由专人使用和管理，并应经常维护，定期校验，张拉机具长期不使用时，应在使用前全面进行校验。千斤顶一般使用6个月或张拉200次以及在千斤顶使用过程中出现不正常现象时，应重新校验。

3.3 预应力材料加工质量控制

钢绞线的下料长度应通过计算确定，计算时应考虑构件或锚具长度、千斤顶长度、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。钢绞线的切断应用切断机或砂轮锯，不得使用电焊切断。预应力钢束由多根钢绞线组成时，同束内应用弹性模量相同的钢绞线。穿钢绞线时应事先将钢绞线梳理顺直每隔1m绑扎一道，避免钢绞线绞缠在一起，对预应力的施工产生影响。每束钢绞线在穿束前应将前端用胶带绑扎牢固，防止将波纹管顶坏。安装波纹管时依据设计图纸的纵横坐标进行准确施工，定位筋准确并安装牢固，避免浇注混凝土时波纹管移位、弯曲，管道破裂和邻近电焊烧伤波纹管管臂，管道上若出现意外孔洞应在浇注混凝土前修补完整。

3.4 预应力施工控制

当混凝土达到设计要求的张拉强度后方可张拉，箱梁张拉采用张拉力及伸长值双控制，张拉工作应严格按照技术规范的张拉程序施加应力，张拉程序为：0-10%σk-50%σk-100%σk（控制应力持荷5min）-σk锚固每束钢绞线的伸长量均经过计算，与设计伸长量相比较，对有出入者，经仔细校核无误后，在设计张拉过程中进行检验。钢绞线张拉前，应先张拉到初应力（一般可取张拉控制力的10%~15%左右），再开始继续张拉和量测伸长值，实际伸长值除量测的伸长值外，应加上初应力阶段的推算伸长值。预应力钢绞线用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值差应控制在6%以内，否则应暂停张拉，待查明原因并采取措施加以调整，方可继续张拉。张拉时，应使千斤顶的张拉力作用线与预应力钢绞线的轴线重合一致，工作锚工具千斤顶与锚垫板紧贴，用直径2 cm钢管把夹片打紧。曲线预应力钢绞线宜在两端同时张拉，两端同时张拉时，两端千斤顶升降压、划线、测伸长等工作一致，保证两端同步进行预应力施加。

4 起拱值观测以及起拱值随时间的变化情况

箱梁张拉后起拱值的大小关系到箱梁安装后桥面板标高的控制，对箱梁的整体外观质量也有一定的影响。为将箱梁的起拱值对桥梁结构的影响降到最低，在施工中必须根据施工经验及时总结出起拱值的规律，采取必要的措施进行控制。箱梁在施加预应力后，通过对多片龄期各不相同的梁，在不同的时间段进行观测。达到设计张拉强度后立即进行张拉的箱梁与龄期为30天的箱梁张拉后的起拱度相比较，随着张拉后时间的延长，起拱值变化情况相差较大，其主要原因是混凝土的徐变所引起的。

5 压浆工艺及压浆检测

预应力钢绞线张拉后，孔道应及时压浆，防止预应力损失或预应力筋生锈。压浆前先用高压水冲洗孔道，配制足够的灰浆，以保证连续压浆。孔道压浆采用水泥浆，水泥浆的强度不低于设计规定。

水泥浆的技术条件应满足下列要求：水灰比宜采用0.4~0.45，掺入适量减水剂时，水灰比可减小到0.35，水及减水剂对预应力钢绞线无腐蚀作用。水泥浆的泌水率最大不超过4%，拌和后3 h泌水率宜控制在2%，24 h后泌水应全部被浆吸回。水泥浆中可掺入适量膨胀剂，水泥浆掺入膨胀剂后的自由膨胀应不小于10%，不得掺合铝粉等有可能腐蚀钢绞线的材料。灰浆稠度在14 s~18 s之间。水泥浆在现场用灰浆搅拌机按设计配合比拌制，拌合好后应通过3mm筛网，放入储浆容器，自调制到压入孔道的延续时间不超过45min，而且在压浆过程中要不停搅动。压浆前，须将孔道冲洗洁净、湿润，压浆应使用活塞压浆泵，压浆的最大压力应为0.5MPa~0.7MPa，当输浆管道较长应适当加大压力，对曲线孔道应从最低点的压浆孔压入，由高点的排气孔排气和泌水，每个孔道压浆至最大压力后，应有一定的稳压时间，压浆应达到孔另一端饱和出浆，并应达到排气孔排出也规定稠度相同的水泥浆为止，并保持压力2min。压浆后应检查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。压浆过程中及压浆后48 h内，混凝土温度不得低于5℃，否则应采取保温措施，当气温高于35℃时，压浆应在晚间进行。孔道水泥浆强度达到设计规定后方可进行移运。