中央分隔帶砼護欄臥式澆筑法工藝提升關鍵技術探討

■徐惠彬

（泉州達順高速公路建設有限公司，泉州 362602）

高速公路中央分隔帶護欄是實現交通導向、減少碰撞事故的重要構造措施。護欄需具備施工方便、堅固耐用、外形美觀、易于養護和維修等特點[1]。鋼筋混凝土護欄的抗撞能力較強，能滿足實際使用需求，為了提高施工效率主要采用預制構件[2]?，F場調查發現，預制構件存在著一定的質量問題，如保護層厚度不一致易產生鋼筋外露裂縫超限的問題，混凝土振搗不密實易導致構件表面氣泡多等問題[3-4]。

SB 級中央分隔帶砼護欄具有強度高和抗撞性強的特性，同時能滿足導向、防眩光、綠化等多方面的要求[5-6]，在福建地區高速公路建設中得到了廣泛的應用。為進一步提高SB 級中央分隔帶砼護欄施工質量，本研究針對臥式澆筑法施工特點，從振搗工藝、脫模技術、養護技術等方面進行了重點分析，以期提高SB 級中央分隔帶砼護欄的防撞特性與外觀質量。

1 臥式澆筑法工藝特點和施工流程

1.1 工藝特點

臥式澆筑法相比于立式澆筑有明顯的優勢：（1）平臥澆筑時可將護欄朝向路面的一側向下澆筑，振搗過程中混凝土內的氣泡由下向上排出，排出距離明顯縮短，大大提高了氣泡排出效率，同時保證護欄面向路面一側無氣泡，提高護欄外觀效果。（2）混凝土澆筑的工作面增大，提高了澆筑效率，同時澆筑厚度減小，不需分層澆筑，縮短振搗時間，避免漏振、過振的問題，減少混凝土離析。（3）模板在臺座上預制，增加了模板剛度，減少了模板變形，提高了構件尺寸的精度。

1.2 施工流程

1.2.1 澆筑臺座

根據構件尺寸數量和場地面積，布置臺座，澆筑臺座混凝土。

1.2.2 模板制作和安裝

為提高預制構件的外觀效果，采用定制式整體鋼模板（圖1）。鋼模板長4 m，外縱向用[10 加固，橫向用10 mm 鋼板加固。模板安裝前進行除銹，清理干凈后安裝定位。模板用連接螺栓固定，并在接縫位置貼海綿等柔性材料，防止漏漿。模板安裝完成后涂刷脫模劑。

圖1 定制式整體鋼模板

1.2.3 鋼筋制作

采用鋼筋籠定位框進行鋼筋加工和安裝放樣（圖2）。施工過程中工人只需將鋼筋安裝到定位框上相應位置即可，既可以提高鋼筋籠的制作精度，又可節約人工，提高施工效率。鋼筋籠和模板間放置和混凝土配合比相同的水泥墊塊，用鐵絲綁扎牢固（圖3）。

圖2 鋼筋綁扎定位胎模架

圖3 鋼筋籠和模板間放置水泥墊塊

1.2.4 混凝土拌和

混凝土采用帶自動計量系統的強制式攪拌樓進行拌制。攪拌完成后應在澆筑現場檢測混凝土的坍落度。

1.2.5 混凝土澆筑

澆筑前對模板和隱蔽工程進行檢查。為保證混凝土密實性和表面平整，先采用插入式振動器振搗，后用附著式振動器補振（圖4），以混凝土表面無氣泡作為振搗密實的標準，最后進行表面抹面（圖5）。

圖4 附著式自動振動平臺

圖5 人工檢查抹面

1.2.6 混凝土護欄養護

預制構件采用蒸汽養護（圖6），能使混凝土在較高溫度及較高濕度的條件下迅速硬化，更快達到設計強度。拆模后，表面充分澆水潤濕并覆蓋塑料薄膜。養護過程中要保證薄膜始終與構件貼合，保證養生效果。

圖6 養護窯蒸汽養護設備

2 工藝提升關鍵技術分析

2.1 混凝土布料及振搗工藝優化

2.1.1 布料振搗工藝對坍落度要求分析

試驗研究表明，坍落度超過185 mm 的混凝土，布料時間需要2～3 min，坍落度小于175 mm 的混凝土，布料時間在5 min 以上?，F場測量一組坍落度155 mm 的混凝土，布料振搗時間為12 min。布料后用插入式振動棒進行二次振搗，約2 min?，F場測量結果表明，預制護欄為不規則形狀，坍落度過低時混凝土難以填實，但坍落度過大的混凝土在振搗過程中容易出現分層、泌水現象，泥漿上浮，氣泡難以排出，在模板底部聚集，導致表面氣泡增多。

預制構件防護欄混凝土坍落度一般大于180 mm，小于200 mm，現場澆筑混凝土坍落度最小158 mm，最大達到215 mm。坍落度數值大小是混凝土的流動性能好壞的體現，對混凝土的布料點疏密度和振搗時間長短有顯著影響。當坍落度小于175 mm 時，混凝土初凝時間較短，振搗所需時間一般要超出5 min，由于澆筑速度過慢，振搗時間延長，模具周轉頻率減低。當坍落度大于200 mm 時，振搗時混凝土易出現離析泌水現象，并且澆筑完成的混凝土表面氣泡大，數量較多，構件的圓環邊緣容易開裂。因此，現場混凝土澆筑時坍落度需控制在180～200 mm，同時控制布料點的疏密度和振搗時間長短。

2.1.2 布料振搗工藝對構造外觀質量影響

現有研究表明，預制構件的混凝土一次澆筑厚度超過500 mm 后振搗難以密實。預制護欄為異形構件，需進一步研究其澆筑和振搗工藝，尋找更適合的方式，減少外觀缺陷。本研究采用附著式振搗與人工插搗相結合，分析振搗方式和振搗時間對外觀質量的影響。6 種澆筑及振搗工藝見表1。

表1 6 種澆筑及振搗工藝

由表1 可知，澆筑工藝GY2、GY4、GY6 分2 層布料，附著式振搗器振搗時間為30～60 s，人工插搗時間為60～120 s。每種工藝按照澆筑1 組模具（2 個構件），其他試驗條件保持一致?；炷猎嚰B護成型后拆除，對其外觀質量進行評價，結果見表2。

表2 6 種澆筑工藝構件質量評價結果

由表2 可知，布料振搗工藝GY2、GY4、GY6 質量相對GY1、GY3、GY5 較差，說明澆筑分層增加，施工操作流程增加，產生的問題增大，施工質量降低。采用工藝GY1、GY3、GY5 所生產的構件，構件外觀質量有所改善，其中工藝GY3、GY5 構件的底部模板氣泡明顯減少，外觀較GY1 有所提高，說明附著式振搗可促進氣泡排出，提高密實度。工藝GY3、GY5 在插搗、振搗時間上有所區別，工藝GY3 插搗時間長，同時提升混凝土的密實度與外觀平整度，規范生產工藝標準化，在一定程度上縮短輔助振搗的時間，提高了模具的周轉率。綜合來看，工藝GY3效果最佳。

2.2 脫模劑選擇與涂刷工藝研究

2.2.1 脫模劑選擇

模板影響混凝土表面質量的因素除了氣泡外還包括表面污染、損傷等，這取決于混凝土的脫模質量?，F有脫模劑主要為機油—柴油混合物，該混合物可在模板上形成一層薄薄的油膜，減少混凝土與模板接觸，從而減少混凝土與模板的粘結。另一種脫模劑為水溶性消泡脫模劑。

為比較兩者脫模劑對混凝土構件外觀質量的差別，分別選用基質水溶性脫模劑及機油—柴油混合物進行試驗。試驗方法為：在透明塑料桶內部均勻涂刷脫模劑，靜置30 min 后澆入混凝土，通過透明筒壁觀察氣泡排出情況。1 d 后脫模拍取試件表面，見圖7。

圖7 不同脫模劑脫模效果

觀察試件（圖7）表面發現，圖7-B 試件表面氣孔非常多，表面平整度差，脫模劑消泡效果不佳；圖7-A 試件表面氣孔減少，但仍有較多明顯的大氣泡，表面效果不理想；圖7-C 脫模劑未形成有效薄膜，混凝土表面與筒壁粘連，未粘連部分有少量氣泡；圖7-D 試件表面無明顯氣泡，平整光滑。因此，水溶性消泡型脫模劑是較為理想的脫模劑，可明顯減少混凝土表面氣泡，提高表面美觀性。

為了研究不同種類水溶性脫模劑對欄桿混凝土構件外觀質量的影響結果，選擇1 號消泡水溶型脫模劑、2 號消泡乳液型脫模劑和機油—柴油脫模劑進行對比試驗，在分組的鋼模板上均勻涂刷不同的脫模劑，混凝土澆筑、養護和拆模后，檢查其外觀質量，見圖8。

圖8 不同脫模劑對混凝土外觀影響

由圖2 可知，涂刷1 號消泡水溶型脫模劑的混凝土外觀質量好于2 號消泡乳液型脫模劑，試件表面氣泡數量少而小，混凝土光澤度好，并有鏡面效果。采用機油—柴油脫模劑的試件氣泡明顯，色澤暗淡，整體外觀質量較差。這主要是因為機油為憎水性物質，且粘滯性較大，模板壁上的氣泡會受到較大的摩擦阻力，難以排出。機油—柴油容易在試件表面形成污點，導致構件表面色澤變暗。因此，選擇水溶性消泡型脫模劑效果最好。

2.2.2 脫模劑涂刷工藝優化

（1）模具清理

預制構件的外觀質量與模具表面的平整程度密切相關。光滑平整的模具表面能有效避免混凝土漿體與模具表面之間的粘結，減少脫模過程的損傷。一般模具在上一個構件脫模后，表面會殘留部分水泥渣，尤其是不規則的異形構件，在坑槽、凹角等位置水泥渣殘留量較大。在模具清理過程中，經常出現的問題有：表面不平整差、砂漿粘模、鋼板銹蝕嚴重、水泥殘渣多等，見圖9。

圖9 模具清理常見問題

對以上問題進行分析，發現模具清理存在的問題對混凝土外觀影響的危害性，并針對各種問題提出改進措施，見表3。

表3 模具清理存在問題類別、引起問題的原因及改進措施

（2）脫模劑噴涂

脫模劑噴涂方式也會對其施工性能產生影響，如干燥成膜時間、脫模性能、耐水性、對模板材料腐蝕等?，F有的脫模劑噴涂方式主要為高壓噴槍噴刷。但護欄構件為異形構件，結構復雜，鋼模板表面光滑，高壓噴槍噴刷過程中反而因壓力過大導致脫模劑噴涂不均勻和浪費，降低脫模劑使用效果。同時高壓噴槍施工過程中，需在脫模劑中摻水稀釋，容易加快鋼模板銹蝕，影響構件外觀。

脫模劑采用機械噴涂與人工涂抹相結合的方式，在機械噴涂不到位的地方，采用人工涂抹脫模劑，比如構件的轉角、異形部位。人工涂刷后用防腐抹布均勻涂抹，確保脫模劑均勻、沒有遺漏之處。涂刷完成后模板覆蓋放置，根據不同的氣溫，調整放置時間，具體時間以脫模劑干燥成膜為準。

3 結論

本研究針對目前護欄所用混凝土布料振搗澆筑和脫模劑涂刷工藝進行研究，明確臥式澆筑法各施工關鍵環節工藝，主要結論如下：（1）對于臥式澆筑法，采用附著式振搗和人工插搗的方式進行輔助振搗澆筑，混凝土坍落度在大于180 mm 且小于200 mm 時，混凝土布料位置合理和振搗時間縮短，混凝土分層冷縫明顯減少；（2）采用不同布料方式及振搗工藝進行試件成型，對成型試件外觀評價后確定布料技振搗方式為一次布料，2 min 插搗，30 s 附著式振搗；（3）對比涂刷3 種不同類型脫模劑使用情況，對混凝土試件表面質量的影響進行試驗，試驗表明B1 試件表面氣泡大且數量最多；D1 試件表面平整度好，色澤均勻，鏡面效果好，混凝土外觀質量最高；水溶性消泡型脫模劑效果優于常用的脫模劑，消泡水溶型脫模劑優于消泡乳液型脫模劑；（4）針對鋼模具存在表面平整度差、砂漿粘模粘度大、鋼板銹蝕嚴重以及水泥殘渣多等問題，提出了相對應的改進措施。