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保施高速公路T梁气泡问题的分析与处理

2024-06-20 4 上传者：管理员

摘要：文章针对施工过程中的A、B两个施工分部的T梁不同位置出现的气泡情况，对A、B两分部的原材料、配合比、生产浇筑工艺等方面进行研究，发现生产过程中不同的浇筑工艺中的振捣配置和方式，对T梁中的气泡排出有很大的影响；通过对浇筑工艺的振捣仪器的合理布局以及振捣时间的优化，可以有效减少T梁中的气泡产生。

关键词：
T梁
原因分析
振捣方式
气泡
混凝土
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2018年2月至3月的保施高速公路A分部和B分部梁厂浇筑的预制T梁混凝土，拆模后发现T梁的马蹄、腹板、横隔板等不同位置均有气泡产生，两个梁厂均采用同一拌合站使用相同配合比生产混凝土，但两个分部T梁气泡在相同位置出现数量和大小差异较大，而且这些气泡对T梁的外观和耐久性造成影响。

1、T梁外观的气泡现象

经调研发现，有外观和质量问题的T梁为A分部和B分部分别浇。通过对比两个分部T梁不同位置的相同点的外观发现，(1)A分部腹板和横隔板处气泡数量和气泡面积均远小于B分部：腹板位置A分部只有极少数地方有气泡且气泡最大直径在0.2cm左右，B分部腹板处气泡数量较多，最大气泡直径在0.5cm左右；横隔板处A分部气泡数量较少，最大气泡直径0.4cm左右，B分部横隔板处气泡数量较多，几乎整个面均有不同直径气泡分布，最大气泡直径0.7cm左右。如图1和图2所示。(2)B分部马蹄位置气泡数量和面积均远小于A分部：马蹄位置A分部气泡较多，特别是马蹄变截面处较明显，最大气泡直径在0.9cm左右，B分部马蹄位置气泡极少，最大气泡直径在0.013cm左右。如图3所示。

2、T梁外观的气泡现象的原因分析

对原材料、配合比执行、生产浇筑工艺等方面进行研究。

2.1原材料对T梁外观气泡的影响

(1)碎石级配

对实际生产所用的碎石进行筛分，各粒径分布情况如表1。

图1 A、B分部T梁腹板位置气泡示意图

图2 A、B分部T梁横隔板位置气泡示意图

图3 A、B分部T梁马蹄位置气泡示意图

表1碎石筛分级配

表2河砂筛分级配

表3水泥基本指标

表5外加剂适应性情况

目前C50等级混凝土生产所用碎石采用筛孔尺寸4.75～16.0mm和16.0～26.5mm两种粒径碎石双掺混合使用，不同掺配比例所得连续混合级配，其各个粒径碎石累计筛余均满足JTG/T F50-2011[1,2]中对4.75～26.5mm级配要求，碎石针片状含量较低，生产及浇筑过程中不会引入气泡。

(2)河砂级配。

共使用过同一厂家经过不同工艺调整的细度模数3.3和细度模数3.0的河砂，两种细度模数河砂级配情况如表2。

生产所使用的两种砂的颗粒级配均满足JTG/T F50-2011[1-2]中对Ⅱ区砂级配要求，通过对比试验发现河砂细度模数不是引起T梁气泡问题的主要因素。

(3)水泥

生产的T梁共使用过两种水泥，分别是滇西红塔P·O52.5水泥，及华新P·O52.5水泥。两种水泥部分指标情况如表3。

两种水泥自身指标检测均合格，比表面积均在300m2/kg～370m2/kg之间，各指标性能差别较小，两种水泥质量均合格。

(4)粉煤灰。

所有浇筑T梁均使用大理诚康Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰各项检测指标如表4。

表4粉煤灰基本指标

粉煤灰细度和烧失量、需水量比均满足Ⅱ级粉煤灰各项指标要求[1]。

(5)外加剂。

生产所使用的外加剂为上海三瑞高分子材料股份有限公司外加剂，施工配合比调整期间对生产所用外加剂进行过调整，外加剂与两种水泥适应性情况如表5。

两种水泥与外加剂适应性结果差异不大。

2.2配合比执行

拌合站生产过程中工区试验室对T梁施工配合比进行过多次调整，通过更换水泥品种、更改河砂生产工艺调整细度模数、调整配合比以及调整外加剂等方式进行对比试验验证原材料质量对混凝土产生气泡的影响；经过对配合比砂率、2#料和3#料掺配比例[2]、砂率、外加剂掺量进行适当微调整，调整混凝土工作性，对比工作性微调整对T梁产生气泡的影响。期间配合比执行情况如表6。

调整前后T梁早期强度发展正常，外观气泡问题无明显改善，基本排除了原材料和配合比原因，期间虽然使用过细度模数3.3河砂，但通过使用细度模数3.3和细度模数3.0河砂进行平行对比试验，调整细度模数前后T梁气泡无明显改善，细度模数不是造成T梁气泡问题的主要因素。

2.3生产过程控制

C50T梁生产所用砂、石均提前进行备料，单独配备料仓分开堆放并且料仓采用大棚封装，温度、含水波动受外界影响较小，质量可控[3]；开盘前由试验员对粗、细集料进行含水检测，根据实测结果在工控机上进行含水设置，生产过程中操作员随时对下料情况进行监控，抽查生产过程中整车下料误差，误差控制在允许范围内。

生产完成后站内对混凝土工作性进行实测，站内出厂坍落度控制在180～220mm，扩展度在450mm以上，坍落度和扩展度控制合理，为减少混凝土下料时间，单车拉运方量不超过9m3，现场从开始下料到下料完成时间不超过60min。

表6 T梁配合比执行情况

表7 T梁工作性控制情况

表8 A、B分部施工工艺对比

2.4现场交付控制

混凝土交付过程中每车均有试验员随车到工地现场服务并对混凝土工作性进行检测，填写T梁现场交付台账，混凝土现场坍落度在180～220mm之间，扩展度450mm以上，现场坍落度和扩展度控制良好[2]。

2.5施工工艺对比

根据前期浇筑情况，综合对比A、B分部T梁外观情况，A分部和B分部使用相同原材料和配合比，在同一生产站生产浇筑后A分部腹板和横隔板等部位明显比B分部相同部位外观好，B分部马蹄位置气泡较A分部马蹄位置少，对两个分部施工工艺和外观进行对比，见表8、图4、图5。

3、分析

通过对原材料、配合比执行、生产浇筑工艺等方面进行对比后可知，原材料、配合比执行以及现场生产及交付控制方面几乎是没有差别，前期通过对原材料和配合比进行平行对比试验，基本排除了原材料和配合比方面的原因[4]，并且根据两个分部采用同一拌合站同一配合比成型T梁明显的气泡差异情况可知：影响T梁气泡产生最大的原因就在于A、B两分部的不同振捣设备布局及振捣工艺区别[5]。

图4 A分部振捣方式

图5 B分部振捣方式

(1)B分部附着式振动器数量较A分部配置数量更多，根据分段长度4～6m来进行分段振捣，A分部附着式振动器数量明显不够，对马蹄等主要靠附着式振动器振捣排出气泡的部位会造成明显影响。

(2)根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011[1,2]中关于关于采用插入式振动器和附着式振动器对混凝土分层厚度不超过300mm的要求，A分部的分层厚度满足规范要求，B分部分层厚度过厚。

(3)对比A分部和B分部振捣工艺，两个分部振动棒数量一样，但是振捣间距和振捣时间差异较大，根据振捣过程中气泡排出情况来看，A分部振捣的间距和时间更有利于气泡排除。

由以上对比不难看出：B分部在附着式振捣器数量配置上更合理，A分部分层厚度和振捣工艺更合理。因此，综合A、B分部工艺的优点重新调整振捣设备布局及优化振捣时间后，得到的T梁各部位外观如图6-图8：因此也验证了以上分析结果。

图6调整振捣工艺后马蹄图

4、结论

混凝土表面气泡产生手施工工艺影响较大，生产过程中不同的浇筑工艺中和振捣方式，对T梁中的气泡排出有很大的影响；通过对浇筑工艺的振捣仪器的合理布局以及振捣时间的优化，可以有效减少T梁中的气泡产生。经过对比分析及实验可得到以下结论：

图7调整振捣工艺后腹板

图8调整振捣工艺后横隔板

(1)马蹄等部位受波纹管以及钢筋影响，气泡排出主要依靠附着式振动器，并且附着式振动器配置数量对气泡的影响大于混凝土分层厚度对气泡排出的影响；