胡騰 付萬濤 陳建
(湖北交投智能檢測股份有限公司,湖北 武漢 430030)
作為我國交通運輸的重要內容和關鍵支撐,橋梁工程對民生經濟、文化交流等影響十分顯著,在推動現代化發(fā)展的進程中占據著至關重要的地位。但近年來,隨著越來越多的橋梁工程投入建設,也出現了一些比較突出的外觀質量缺陷,影響著橋梁工程預期功能的實現。這些缺陷若未能得到有效防治將不斷劣化,導致橋梁安全性受到損害,降低其使用壽命[1]。因此,我國橋梁工程中墩柱混凝土的外觀質量缺陷研究尤為必要,相關研究亟待深入展開。
若混凝土結構表面存在酥松現象,砂石間隙較大,會產生蜂窩缺陷。一般來說,蜂窩缺陷的發(fā)生大多伴隨著混凝土缺漿的問題,砂石暴露深度大于5mm且小于結構保護層厚度的位置也可視為存在蜂窩缺陷[2]。具體來看,蜂窩缺陷的主要成因有配合比設計不當、材料計量不準確、混凝土振搗不充分等,特別在大體積混凝土澆筑中若分層厚度過大會使水泥漿失水,導致蜂窩產生。麻面缺陷是另一類比較常見的外觀質量缺陷,一般表現為結構表面比較密集的凹點,其主要成因與蜂窩缺陷相似。此外,模板工程操作不當也會產生不利影響,譬如模板清理不完全、拆模時間過早、脫模劑涂刷不均勻等。
孔洞缺陷是指在混凝土結構中存在大尺寸空隙,這一缺陷的產生主要受材料配合比、振搗程度、大體積混凝土施工工藝影響[3]。此外,在鋼筋間距設計比較小的混凝土結構中,往往會出現混凝土骨料離析、難以振搗的問題,導致孔洞缺陷的產生。若模板工程中未合理布置排氣孔、混凝土制備時材料不潔凈、混凝土內部存在氣囊等也會在結構中造成一定量的氣體滯留,產生孔洞。欠振及正常振搗下的結構外表面對比如圖1所示。
圖1 墩柱欠振與正常振搗的表面對比
一般來說,由于材料、施工、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)操作不當所導致的混凝土結構主筋、構造筋、箍筋外露均可被稱為露筋缺陷,主要成因大致有鋼筋定位與固定不當、橋墩斷面小、結構保護層振搗不充分。同時,骨料粒徑過大也會產生一定影響,導致混凝土澆筑后下落受阻,使混凝土無法很好地包裹住鋼筋。
爛根缺陷是指混凝土在澆筑工序后未能有效清理其根部,同時模板拼接不嚴密、支撐不牢固導致其發(fā)生跑漿、疏松等問題,降低了橋梁墩柱的性能。爛根的成因與其他橋梁墩柱混凝土外觀質量缺陷相似,如配合比設計不當、施工環(huán)節(jié)操作不當等,但其受模板工程的影響更為顯著。在模板根部堵塞不嚴密的情況下容易跑漿,導致爛根情況的發(fā)生。此外,也要求設計人員對木板的側壓力具有準確、可靠的認識,確保其在實際工程中具備足夠的穩(wěn)定性,防止模板支撐系統(tǒng)變形,提升模板拼接的嚴密性。
首先,要從配合比設計階段有效控制,使其預期性能更加適應施工環(huán)境與工程需求[4]。在設計中應當注重鋼筋配置、施工工藝的優(yōu)化,選取適當骨料級配并利用稱量機械準確取用,保障混凝土工作性。其次,應當采取分層澆筑、振搗,分層厚度不超過振搗作業(yè)半徑的1.25倍,后一層混凝土振搗須在前一層混凝土初凝前完成,振搗作業(yè)范圍應覆蓋至前一層5cm左右,振搗點布置應盡可能均勻,避免漏振、過振,以混凝土表面有均勻的水泥漿且沒有氣泡冒出為停振標準。對于使用振搗棒的施工作業(yè),技術人員應遵循“快插慢拔”原則,對于有必要的部位還應采取“復振”。在橋梁墩柱根部,可在上一層澆筑完成后停止1h~2h,待其完全沉實后再澆筑一層混凝土,以免爛根。當澆筑完成至初凝或達到12h后,即可開始養(yǎng)護作業(yè),養(yǎng)護周期以14d~28d為宜,在養(yǎng)護過程中也應持續(xù)檢測同期、同條件養(yǎng)護的試塊,當養(yǎng)護至滿足預定要求后,方可拆除模板。麻面缺陷在防治措施上與蜂窩比較類似,也須從混凝土的配合比設計入手,不斷優(yōu)化施工方案,嚴格把控澆筑、振搗及養(yǎng)護等工序[5]。
應嚴格管控混凝土配合比設計,根據工程實際情況細化施工方案,提升其適用性。同時,在墩柱結構鋼筋密集位置的作業(yè)中應特別注意振搗方法,一般可秉承“先調整后恢復”的原則,保證振搗施工的作用能夠覆蓋到混凝土的澆筑范圍,防止漏振。若在施工中出現孔洞缺陷,應首先剔除孔洞附近的軟弱松動層并充分清洗,隨后在其上支模,選用比原結構材料等級高一級的混凝土填補、振搗,使其表面恢復至平整狀態(tài)并達到原有設計的強度要求。在以上工序完成后,還應按照適當的比例混合白水泥與黑水泥,利用混合水泥砂漿來處理結構表面。
應從施工的各個環(huán)節(jié)入手,把握設計、施工、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)的要求,在混凝土澆筑工序開始前安排人工清理澆筑位置,確保其上沒有雜物、油污等,只有檢查滿足要求的才能開始后續(xù)施工。為了減少混凝土澆筑過程對模板的沖擊,使其維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài),應對澆筑高度做出合理要求,若橋墩的設計高度比較高,還應借助適當的機械完成澆筑,且嚴禁一次性集中下料。在混凝土澆筑前期,應將澆筑速度控制在相對穩(wěn)定、緩慢的水平,降低其對模板造成的側向壓力。同時,模板也應有可靠的加固措施,堵塞密實拼縫位置,如有必要還應使用砂漿在模板拼縫外側澆筑一層來達到堵縫的效果。為了確保模板的穩(wěn)定可靠,在支設完成后應及時檢測其平整度及內空尺寸,滿足要求后方可開始后續(xù)施工。
在缺棱掉角問題的防治上,除了要對各個施工環(huán)節(jié)做出明確要求并嚴格落實之外,還應將墩柱混凝土的強度控制在合理范圍內,保證結構的完整性,特別是確保棱角位置不發(fā)生損壞。同時,在拆模時也應特別注意棱角位置的保護,減少對其的沖擊、碰撞。對于已經拆模的墩柱結構還須完善成品保護,可在棱角位置附加一定厚度的防護板,抵抗外界作用。在冬季環(huán)境下的混凝土澆筑結束后,還應做好混凝土保溫,避免氣溫過低導致的結構強度不足。對于已經出現的缺棱掉角缺陷,應采取剔鑿、清晰、填補、涂刷砂漿等方法補強。
近年來隨著越來越多的橋梁工程投入建設,麻面、蜂窩、孔洞等橋梁墩柱混凝土外觀質量缺陷也越來越普遍,在實際工程中要求技術人員在充分分析其成因的基礎上,采取對應的防治措施,從設計、施工、養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)入手加以管理,確保橋梁工程達到預期的功能性。