【工程档案】大体积混凝土装配式盖梁提高预制合格率的关键技术——以赣州市某高架桥为例
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第4期
大体积混凝土装配式盖梁提高预制合格率的关键技术——以赣州市某高架桥为例
刘宏伟，朱先禄，朱增辉
［摘要］本文以赣州市某高架桥为例，针对盖梁预制外观质量问题，围绕浇筑、振捣、养护、温差、混凝土原材料等致使盖梁裂缝的因素进行确定和分析，通过具体实例逐一论证，明确了养护、振捣、内外温差等因素对裂缝的影响较大，并给出了相应的解决对策，可提高盖梁预制表观质量一次合格率。
［关键词］大体积混凝土；装配式盖梁；预制质量合格率
引言
装配式预制盖梁作为高架桥工程的重要环节，其构件质量直接影响整个工程的进展。因此，研究大体积混凝土装配式盖梁是提高预制合格率的关键技术，对于提高城市高架桥工程建设水平具有重要意义。
工程概况
赣州市中心城区某高架桥工程，全长约7.1km，桥梁工程包含主线高架，对平行匝道，标准桥宽25.1m。大部分盖梁采用工厂预制生产，生产完成后运至工程现场安装，其中小部分盖梁高度超高，不便现场吊装，改为现浇。装配式预制盖梁外观为字型，横截面为倒梯形，预制盖梁单节段长11m，上部高1.9m，下部高1.5m，混凝土用量近70方，重达210吨，整座盖梁长24m，重量近450吨。为提高大体积混凝土装配式盖梁预制质量合格率，预制工厂成立了质量控制小组进行技术攻关。
盖梁表观质量的因素
为了深入了解影响盖梁表观质量的因素，我们在盖梁预制施工过程中对已完成浇筑并进行养护的20个节段的盖梁进行了表观质量检查和统计。在检查中，按照一般情况下每个节段盖梁表面积为1.5m的范围进行检查，并对每个节段盖梁进行了21个检查点的检查，共计检查420个点位。在这些检查中，发现了63个点位的表观质量存在问题。结合项目具体情况，进行分类统计，总结归纳出不合格点位的类缺陷问题。这种分析方法有助于深刻理解盖梁表观质量不合格的根本原因，从而为改善和提升盖梁的表观质量提供有针对性的措施。质量缺陷检查频数见表所示。
从表1中的统计数据中可以看出，影响大体积混凝土装配式盖梁预制质量的主要症结是裂缝，累计频率占总数的50.8%，为类因素，是需解决的主要对象。考虑到现场施工条件影响，如果将裂缝的问题解决80%，大体积混凝土装配式盖梁预制质量合格率提高到91%以上［(420-63+3280%/420100=91.1%］。
盖梁“裂缝”的主要原因确定
针对大体积混凝土装配式盖梁预制表观质量缺陷中裂缝这个主要症结，按照5M1E六大因素（人、机、料、法、环、测）等方面进行讨论分析，经调查确认后将确实存在的原因进行归纳整理，并制作了关联图，找出了条末端原因（见表所示），制定了要因确认计划表并逐条调查论证分析。
）养护不到位，拆模过早。202225日，检查施工记录及养护情况，发现当天凌晨12:50浇筑完成后的06-1#盖梁，第一次洒水养护的时间距离浇筑完成时间超过小时，已超过混凝土终凝时间，且在第二天下午提前拆除侧模，没有按照要求带模养护1天。将06-1#盖梁与25日当天上午11:43浇筑完成并采取了及时养护的06-2#盖梁进行了对比检查，并统计裂缝数量，发现06-1#盖梁裂缝数量相比于06-2#盖梁多出条裂缝。由此可见，养护不及时是裂缝产生的主要因素。
养护不到位和过早拆模会影响混凝土的充分凝结，导致内部应力不均匀，从而在盖梁中产生裂缝。这种情况下，即使其他因素得到控制，如果养护不当，仍然可能会影响盖梁的质量。因此，要在盖梁预制过程中严格把握养护时间，确保混凝土充分凝结，以减少裂缝的发生，从而提高盖梁预制合格率。
）振捣不均匀，振捣时间过长。振捣机的振动频率未根据混凝土的特性和模具的尺寸来设定。操作过程中振动频率过低、振动幅度过小、未正确移动振捣机或未覆盖整个盖梁表面（模具内侧），振捣不均匀、不充分、不密实，导致盖梁表面产生裂缝。
振捣时间过长可能导致混凝土内部气泡无法适当释放，从而影响混凝土的均匀性和稳定性。此外，振捣时间过长还可能引起混凝土过度密实，增加内部应力，导致引发裂缝的形成。因此，要在预制过程中严格控制振捣时间，确保混凝土能够得到适当的密实，同时避免过度振捣引发的问题。
）罐车（泵车）不足，浇筑不连续。商砼站稳定供料罐车数量为25台，运距15km，运输时间高峰期40分钟，非高峰期25分钟，每出一罐混凝土时间为1015分钟，车混凝土方量为方，盖梁浇筑方混凝土时间25分钟左右，间隔时间10分钟，能满足连续供料。但该项目仅有一台泵车，无法满足连续浇筑。
罐车或泵车不足可能导致两个方面的问题：一是，浇筑不连续会在中断处形成冷缝，影响整体强度和稳定性。二是，浇筑不连续可能导致相邻浇筑段之间的界面不够紧密，影响整体的一体性。
）水灰比过大。预制盖梁采用的是C55混凝土，设计要求最大水灰比为0.32。经查阅商砼站提供的开盘鉴定资料，得知现场实际施工的混凝土水灰比为0.3，满足设计要求，水灰比正常。
）水化热温度过高。水化热是指混凝土在固化过程中释放的热量，过高的水化热可能导致混凝土温度升高过快，从而引发裂缝和开裂等问题。水化热过高可能导致混凝土内部应力累积，从而在盖梁中形成裂缝。这种情况通常发生在混凝土刚浇筑后的早期阶段，当水化反应释放的热量无法及时散发时，温度升高可能导致混凝土表面和内部产生应力差异，从而引发开裂问题。
202219日至日期间浇筑的盖梁混凝土的内部埋设的测温计最高温度达到73.1℃，该期间段内的平均气温22℃，说明产生水化热反应较大将这段时间生产的盖梁拆模后统一进行对比，裂缝数量大幅度上升查配合比发现混凝土中的水泥采用的是52.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为430kg/m，不符合大体积混凝土施工的设计要求。
）检查坍落度。坍落度表征了混凝土的工作性能，对于保证混凝土浇筑质量至关重要。合适的坍落度可以保证混凝土在浇筑过程中能够充分流动，填满模板空间，确保混凝土的均匀性和密实性。如果坍落度过高，可能导致混凝土过于稀薄，影响其强度和稳定性；如果坍落度过低，混凝土流动性差，可能导致在模板内产生气孔和空隙。
202219日至日盖梁浇筑混凝土过程中，现场均有施工管理人员、业主及监理旁站监督，工人无私自加水，且做到每车混凝土进场卸料前对混凝土坍落度现场试验，坍落度均控制在180190mm，满足设计(18030mm要求，坍落度正常。
）浇筑时入模温度过高。在盖梁浇筑时，如果混凝土的入模温度过高，会导致混凝土的水化反应过快，从而引发温度裂缝和开裂问题。此外，过高的温度还会影响混凝土的初凝和硬化过程，从而导致混凝土表面的龟裂和不均匀收缩。
202210日在盖梁浇筑混凝土时，入模温度最高达到33℃，并且对混凝土不同的入模温度条件下浇筑出来的盖梁拆除侧模后进行裂缝数量统计对比（见表3），可发现入模温度较高的情况浇筑的预制盖梁拆模后裂缝数量明显更多。
）风力的影响。风力的影响可能导致混凝土浇筑过程中的振动和不稳定，从而影响混凝土的均匀性和密实性。风大可能导致混凝土表面的浪涌、颤动以及不均匀流动，影响混凝土的坍落度和流动性。此外，风力可能导致混凝土表面的均匀性受损，可能引发气孔和空隙，影响混凝土的强度和稳定性。查阅2022日的施工记录并核对天气预报，显示浇筑当日风向为南风级（超过级以上算大风），由此可排除风力因素影响。
）内外温差过大。大体积混凝土装配式盖梁的预制过程中，内外温差过大被确认为一个关键的质量末端原因。温度差异可能导致混凝土内外部的收缩速度不一致，从而引发裂缝和开裂问题。在浇筑后，如果混凝土内外温差过大，会导致混凝土表面和内部产生应力差异，从而引发温度裂缝和开裂问题。特别是在温度变化较大的情况下，这种问题可能更为严重。
2022日天气最高气温30℃，当日浇筑的盖梁混凝土前未采取内部降温措施，在混凝土内20cm处埋设的体温计显示60.8℃，内外温差30.8℃，显然大于规范要求的25℃，内外温差过大是影响盖梁表观，引发裂缝和开裂的关键因素。
提升盖梁预制质量合格率对策
4.1养护不到位对策
在混凝土浇筑完成后表面覆盖薄膜、土工布保温保湿养护，严格把关拆模时间，在浇筑完混凝土后带模养护天后方可拆除侧模，底模拆除时间需同时满足养护天且根据混凝土同养试块强度到达100%的强度要求。在盖梁结构物顶部沿长边方向安装自动喷淋系统进行养护。已将侧模拆除时间控制在带模养护天后，底模拆除时间控制在养护天后且同时满足混凝土同养试块强度达到100%的要求，养护时间控制在15天，目标达成，对策实施有效。图1为采取的养护措施。
4.2混凝土水泥水化热反应不符合对策
根据工程设计、业主要求，确保不影响设计强度、抗渗等级、抗裂强度、坍落度等为主线，以混凝土中氯离子含量、总碱量为控制要素，商砼站试验室对混凝土配合比进行重新试配与调整，确定调整后混凝土配合比中水胶比为0.31，胶凝材料为390kg/m，石子为1046kg/m，砂为673kg/m，矿粉掺量为60kg/m，粉煤灰掺量为50kg/m，外加剂剂量为11.3kg/m。采取上述措施后发现了该配合比对现场施工有利，经商砼站试验室试验测算，得出水化热反应第3天控制在220k/kg，第7天控制在247k/kg，均在目标范围以内，目标达成，对策实施有效。
4.3浇筑时入模温度过高对策
商砼站密封砂石料仓库布设雾化降温系统，在混凝土拌制前两个小时对砂、碎石进行淋水降温，确保砂石料温度不至于影响混凝土拌合物的温度设置；水泥降温入库，确保水泥在使用前的温度不高于环境温度；拌和用水采用加冰降温措施，温度降到25℃以下，拌和时间不低于90s；浇筑盖梁混凝土时尽量安排在夜间施工，混凝土罐车采用外包帆布保温，确保混凝土在运输路程和等待过程中温度不上升。通过采取上述措施后，在现场对后续进场混凝土的入模温度进行测温，为24℃，目标达成，对策实施有效。图2为降低混凝土入模温度的措施。
4.4内外温差过大对策
从控制拆模时间养护到位、混凝土配合比、入模温度等方面来控制混凝土内部温度不出现过高及过快升高的现象，在混凝土浇筑前采取内降温，浇筑完成后几天之内采取外保温的养护方式，来确保混凝土内部温度合理释放，保证混凝土浇筑后内外温差控制在25℃以内根据盖梁混凝土结构外形尺寸、特性设计了冷凝管预埋布设系统（图3），利用冷凝管循环通水，由冷却水的循环流动带走混凝土的部分热量，目的在于削减混凝土水化热峰值，减少水化热造成的温差，从而降低温度应力。通过采取预埋布设冷凝管和混凝土表面覆盖毛毯对混凝土进行“内降外保措施后，小组成员使用预埋测温装置测得数据计算出，内外温差控制在20℃，目标达成，对策实施有效。
实施效果
通过认真落实执行制定的对策、对大体积混凝土装配式盖梁预制质量进行了检查，发现裂缝该症结明显减少。共计检查420个点，合格点383个，不合格点37个，合格率91.19%。质量缺陷频数数据具体见表所示，达到设定的质量控制目标。
结语
综上所述，针对提高大体积混凝土盖梁合格率的应对策略，以供今后大体积混凝土浇筑施工积累经验，进一步加强预制表观质量和提升预制合格率。同时，本活动的成功开展，降低了预制盖梁外观质量缺陷出现频率，保证了施工质量，在分项工程验收时受到了业主、监理等相关单位领导的一致好评，充分体现了项目部施工技术水平和管理水平，彰显了企业的风范。项目部相关人员通过现场调查、对策实施及验收的讨论学习，专业预制水平得到了进一步提高，积累了宝贵的经验，增强了团队协作精神，提高了知识业务水平，为今后更好地完成施工任务奠定了夯实基础。
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供稿人：刘宏伟，朱先禄等
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
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