淺析混凝土預制箱梁水波紋的形成原因及防治措施

穆乃亮，蔡靜，劉燕

（1.中交一航局城市交通工程有限公司，天津　300457；2.天津金隅混凝土有限公司，天津　300132）

淺析混凝土預制箱梁水波紋的形成原因及防治措施

穆乃亮1，蔡靜1，劉燕2

（1.中交一航局城市交通工程有限公司，天津300457；2.天津金隅混凝土有限公司，天津300132）

隨著建設工程技術的不斷發展，對現代化工程質量的標準有了更加嚴格的要求，當前的建筑工程除了對結構的力學性能、使用功能、耐久性能、安全性能有較高的要求，同時對結構的外觀質量也提出了更高的要求。本文針對箱梁預制過程中產生的水波紋外觀缺陷，對產生的原因逐一進行剖析，并提出了有效的防治措施。

預制箱梁；水波紋；原因；防治措施

0　前言

隨著社會經濟和建設工程技術不斷進步，對建設工程的外觀質量要求也越來越高，目前對混凝土外觀質量控制的理論和實踐經驗都較少，因此對混凝土外觀質量的控制便成為了工程技術人員亟待解決的新課題。工程外觀質量能反映出一個施工企業的管理水平和一線施工人員的整體素質，并透視出整個工程內在質量的可靠性和安全性。預制箱梁腹板處的水波紋的產生，不但減小了缺陷部位的實際保護層厚度和實際的混凝土厚度，而且會對結構的耐久性產生一定的影響，影響結構的力學性能。

1　工程簡介

濱海新區西外環高速公路（津漢高速—海景大道）工程是天津濱海新區規劃的“1 環 11 射，5 縱 5 橫”的路網骨架中濱海環線的重要組成部分，對落實城市空間的戰略布局，串聯濱海新區各個功能區，構建濱海新區南北快速通道，引導區域經濟發展，具有長遠的意義。本工程里程為K24+339～K32+881，預制箱梁共計 1461 片，混凝土強度等級為 C50，混凝土約 5.28 萬立方米。

2　水波紋產生的原因

本工程前期生產的箱梁均在不同程度上存在水波紋現象，見圖 1。

圖1　官港規劃路十四分離式立交橋 2#右-2 箱梁

箱梁水波紋一般產生在腹板兩側沿縱向方向，大多在梁板底以上 20～30cm 左右的范圍，呈波浪形，局部不規則，寬度約 10cm 左右[1]。分析原因是腹板混凝土澆注時，混凝土和易性不好，使水泥漿與石子分離，振搗不實，產生蜂窩、麻面，嚴重影響著箱梁的內在質量和外觀效果。通過多次實地探究和實踐對比，混凝土箱梁產生水波紋的原因主要緣于以下三個方面：混凝土和易性差、粗集料分布不均、振搗質量差。

2.1混凝土和易性差

2.1.1水泥漿的數量少

水泥漿的數量對混凝土拌合物的流動性影響較大，在水灰比一定的情況下，單位體積拌合物內水泥漿愈多，則拌合物的流動性愈大。若水泥漿過多，將會出現跑漿現象，使混凝土拌合物粘聚性變差，并對混凝土耐久性產生一定影響；水泥漿過少，不能充分填滿骨料空隙和很好地包裹在骨料表面，同樣使混凝土粘聚性變差。

2.1.2水泥漿的稠度

水泥漿的稠度取決于水膠比的大小，在水泥用量一定的情況下，隨著水灰比的減小，水泥漿變得干稠，混凝土拌合物的流動性降低，混凝土施工困難，難于振搗密實。增大水膠比會使混凝土拌合物流動性提高，但水膠比過大，不僅會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產生跑漿、離析現象，而且會嚴重影響混凝土的強度，所以水膠比應根據混凝土強度和耐久性的要求合理選用。

2.1.3砂率

砂率的大小會嚴重影響混凝土拌合物的和易性。在水泥漿含量不變的情況下，砂率過大，會造成骨料的總表面積及空隙率變大，需要更多的水泥漿填充和包裹骨料，水泥漿的潤滑作用不足，使混凝土拌合物的流動性降低；砂率過小，水泥砂漿不足以填充于粗骨料之間，也會降低混凝土的流動性，并且會嚴重影響混凝土的粘聚性和保水性，容易產生離析、跑漿等現象。

2.1.4外加劑過飽和

混凝土中外加劑使用量過多，產生過飽和現象，拌制的混凝土和易性差，松散、產生泌水離析現象，同時對混凝土的強度和耐久性都有一定的影響。

2.1.5混凝土生產

混凝土生產過程中主要做好兩方面的控制，一是計量設備，混凝土攪拌站計量設備應定期校驗，保證準確，特別是外加劑計量。由于計量不準，導致混凝土坍落度不穩定，拌制混凝土和易性差，個別情況甚至造成嚴重的質量事故；二是攪拌時間，混凝土生產攪拌時間的長短與混凝土的強度和均勻性有關，應從多次試驗和生產實踐中選擇最佳攪拌時間。攪拌時間太短會對混凝土的勻質性產生極大影響，太長會產生泌水和離析現象，同時浪費能源。

2.2混凝土中粗集料分布不均

在箱梁腹板表面水波紋處鑿開檢測發現，產生水波紋處上部的粗集料粒徑大于下部粗集料，而且上部粗集料偏多[2]。這主要是因為預應力箱梁主要靠預應力受力，所以波紋管相對來說就多一些，箱梁腹板壁又薄，造成波紋管之間的間隙狹窄，混凝土通過波紋管位置時比較困難，使粒徑較大的集料堆積在波紋管處，并且緊貼模板，造成混凝土離析，腹板表面產生水波紋。

2.3混凝土的振搗質量差

箱梁端頭兩側腹板 3m 位置鋼筋密集，同時采用 φ60mm的塑料波紋管，混凝土振搗不易操作。澆筑底板混凝土，從兩側腹板上方位置澆筑，混凝土不能完全靠自重填滿底板，并且混凝土下落困難，這就需要增加振搗，才能使混凝土完全填滿底板，直至密實。如果選用的插入式振搗棒過粗，操作人員技術差，就會產生振搗過度，過振會導致混凝土產生泌水和分層離析，從而使混凝土產生水波紋現象。

3　水波紋的防治措施

在發現混凝土水波紋缺陷以后，引起了項目部的高度重視，專門成立了技術攻關小組，針對前期施工出現的水波紋的現象，在后期施工中通過改善混凝土和易性、加強施工工藝控制等技術措施，加強對水波紋缺陷的控制。

3.1改善混凝土和易性

3.1.1調整水泥漿用量

在施工中實時監控混凝土和易性，保證滿足施工和易性要求。當拌和物坍落度太小時，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當拌和物坍落度太大時，保持砂率不變，增加適量的砂石。

3.1.2嚴格控制混凝土坍落度

混凝土拌合物坍落度在滿足施工操作及混凝土成型密實的條件下，盡可能選用較小的坍落度，以節約水泥并獲得較高質量的混凝土，本工程箱梁施工坍落度選擇160～200mm，在施工過程中，嚴格控制混凝土坍落度，確保了工程質量。

3.1.3采用合理砂率

合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情況下，能使水泥混凝土拌合物獲得最大的流動性，且能保持粘聚性及保水性良好時的砂率值?；蛑富炷涟韬衔铽@得所要求的流動性及良好的粘聚性及保水性，而水泥用量為最少時的砂率值。在實際生產過程中，根據河砂的試驗結果隨時調整砂率，確?；炷恋纳奥蕿楹侠砩奥?。

3.1.4摻加適量外加劑

使用外加劑對混凝土的和易性有很大的影響。適量的外加劑能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的條件下，獲得良好的和易性。不僅流動性顯著增加，而且還有效地改善拌合物的粘聚性和保水性，同時能提高混凝土的強度和耐久性。加強對外加劑質量控制，對每一次進場的外加劑進行配合比試拌，根據每一批外加劑的濃度確定本批外加劑摻量，并在外加劑儲料罐中增加循環設備，保證外加劑濃度均勻。

3.1.5加強攪拌設備的監督管理

攪拌設備維修管理人員每天查看設備運行情況，定期對攪拌站計量系統進行檢定和校準，確保計量準確。定期清除攪拌缸內部積累的混凝土，定期查看攪拌葉片有無缺損，如磨損嚴重應及時更換。通過多次試驗選擇合理的攪拌時間，保證混凝土拌合物的勻質性，提高混凝土拌合物的和易性。

3.2加強施工工藝控制

3.2.1合理布料

采用水平均勻布料，避免集中布料而引起混凝土堆積，混凝土自吊斗口下落的自由傾落高度不宜超過 2m，澆筑高度如超過 2m 時，采用串筒或溜管等措施[3]，確保布料的均勻性。

3.2.2改善混凝土的振搗質量

梁體混凝土的振搗采用附著式振動器為主，插入式振搗器為輔，主要采用側振工藝。梁體兩側的附著式振動器交錯布置，以免振動力互相抵消；附著式振動器集中控制，澆注什么部位振什么部位，嚴禁空振模板；附著式振動器與側模振動架密貼，以便混凝土最大限度的吸收振動力；振動時間以混凝土停止下沉、不冒氣泡、泛漿、表面平坦為度。

梁端混凝土振搗采用φ30mm 振搗棒搗固，以保證梁端混凝土密實，鋼筋較密及波紋管密集處，插入式振搗器難以發揮作用的地方，制定周密的振搗方案，用搗固鏟人工搗固，配合附著式振動器振搗。同時加強了對振搗手的培訓上崗，確保振搗手能正確判斷振搗部位和時間，防止出現漏振、過振現象。

4　改進后的應用效果

項目部嚴格按照制定的防治措施，對箱梁產生水波紋質量缺陷進行了有效的控制和預防，同時項目部對相關人員進行了詳細的施工安全技術交底。在后續混凝土預制箱梁施工過程中，均未產生水波紋（見圖 2），得到了監理及業主的一致好評。

圖2　官港規劃路十四分離式立交橋 12#右-3 箱梁

5　結束語

通過對本工程混凝土水波紋缺陷的治理和控制，得出了混凝土箱梁水波紋控制的措施：

（1）加強施工控制，通過優化混凝土配合比、控制外加劑用量、加強混凝土攪拌控制等技術措施，改善混凝土的和易性。

（2）加強施工工藝的控制，確?；炷敛剂?、振搗合理。

[1] 霍東輝．箱梁腹板水波紋的產生原因與防治措施[J] ．交通世界，2013(1)：144-145．

[2] 周鳳旺．箱梁表面水波紋的防治．鐵道建筑，2014(8)：32-33．

[3] JTG/T F50-2011．公路橋涵施工技術規范．

［通訊地址］天津市河西區徐州道 1 號增 1 號（300457）

The causes and prevention measures ofbeam precast concrete box water ripple

Mu Nailiang1, Cai Jing1, Liu Yan2
(1. CCCC aviation bureau, the city traffic engineering Co., Ltd., Tianjin 300457; 2. Tianjin Jinyu concrete Co., Tianjin 300132)

With the development of construction technology, the standard of modern project quality had more strict requirements, current construction projects in addition to the mechanical properties of the structure, function, durability, safety performance have higher requirements, at the same time the quality of the appearance of the structure are put forward higher standards. Water ripples appearance defects this paper produced for box girder prefabrication process; the causes were analyzed one by one, and put forward effective prevention and control measures.

precast box beam; water ripples; reason; prevention and control measures

穆乃亮（1980-)，男，扎蘭屯市，工程師，材料科學與工程。