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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

大體積混凝土裝配式蓋梁提高預制合格率的關鍵技術——以贛州市某高架橋為例

劉宏偉，朱先祿，朱增輝

［摘要］本文以贛州市某高架橋為例，針對蓋梁預制外觀質量問題，圍繞澆筑、振搗、養護、溫差、混凝土原材料等致使蓋梁裂縫的因素進行確定和分析，通過具體實例逐一論證，明確了養護、振搗、內外溫差等因素對裂縫的影響較大，并給出了相應的解決對策，可提高蓋梁預制表觀質量一次合格率。

［關鍵詞］大體積混凝土；裝配式蓋梁；預制質量合格率

引言

裝配式預制蓋梁作為高架橋工程的重要環節，其構件質量直接影響整個工程的進展。因此，研究大體積混凝土裝配式蓋梁是提高預制合格率的關鍵技術，對于提高城市高架橋工程建設水平具有重要意義。

工程概況

贛州市中心城區某高架橋工程，全長約7.1km，橋梁工程包含主線高架，對平行匝道，標準橋寬25.1m。大部分蓋梁采用工廠預制生產，生產完成后運至工程現場安裝，其中小部分蓋梁高度超高，不便現場吊裝，改為現澆。裝配式預制蓋梁外觀為字型，橫截面為倒梯形，預制蓋梁單節段長11m，上部高1.9m，下部高1.5m，混凝土用量近70方，重達210噸，整座蓋梁長24m，重量近450噸。為提高大體積混凝土裝配式蓋梁預制質量合格率，預制工廠成立了質量控制小組進行技術攻關。

蓋梁表觀質量的因素

為了深入了解影響蓋梁表觀質量的因素，我們在蓋梁預制施工過程中對已完成澆筑并進行養護的20個節段的蓋梁進行了表觀質量檢查和統計。在檢查中，按照一般情況下每個節段蓋梁表面積為1.5m的范圍進行檢查，并對每個節段蓋梁進行了21個檢查點的檢查，共計檢查420個點位。在這些檢查中，發現了63個點位的表觀質量存在問題。結合項目具體情況，進行分類統計，總結歸納出不合格點位的類缺陷問題。這種分析方法有助于深刻理解蓋梁表觀質量不合格的根本原因，從而為改善和提升蓋梁的表觀質量提供有針對性的措施。質量缺陷檢查頻數見表所示。

從表1中的統計數據中可以看出，影響大體積混凝土裝配式蓋梁預制質量的主要癥結是裂縫，累計頻率占總數的50.8%，為類因素，是需解決的主要對象。考慮到現場施工條件影響，如果將裂縫的問題解決80%，大體積混凝土裝配式蓋梁預制質量合格率提高到91%以上［(420-63+3280%/420100=91.1%］。

蓋梁“裂縫”的主要原因確定

針對大體積混凝土裝配式蓋梁預制表觀質量缺陷中裂縫這個主要癥結，按照5M1E六大因素（人、機、料、法、環、測）等方面進行討論分析，經調查確認后將確實存在的原因進行歸納整理，并制作了關聯圖，找出了條末端原因（見表所示），制定了要因確認計劃表并逐條調查論證分析。

）養護不到位，拆模過早。202225日，檢查施工記錄及養護情況，發現當天凌晨12:50澆筑完成后的06-1#蓋梁，第一次灑水養護的時間距離澆筑完成時間超過小時，已超過混凝土終凝時間，且在第二天下午提前拆除側模，沒有按照要求帶模養護1天。將06-1#蓋梁與25日當天上午11:43澆筑完成并采取了及時養護的06-2#蓋梁進行了對比檢查，并統計裂縫數量，發現06-1#蓋梁裂縫數量相比于06-2#蓋梁多出條裂縫。由此可見，養護不及時是裂縫產生的主要因素。

養護不到位和過早拆模會影響混凝土的充分凝結，導致內部應力不均勻，從而在蓋梁中產生裂縫。這種情況下，即使其他因素得到控制，如果養護不當，仍然可能會影響蓋梁的質量。因此，要在蓋梁預制過程中嚴格把握養護時間，確保混凝土充分凝結，以減少裂縫的發生，從而提高蓋梁預制合格率。

）振搗不均勻，振搗時間過長。振搗機的振動頻率未根據混凝土的特性和模具的尺寸來設定。操作過程中振動頻率過低、振動幅度過小、未正確移動振搗機或未覆蓋整個蓋梁表面（模具內側），振搗不均勻、不充分、不密實，導致蓋梁表面產生裂縫。

振搗時間過長可能導致混凝土內部氣泡無法適當釋放，從而影響混凝土的均勻性和穩定性。此外，振搗時間過長還可能引起混凝土過度密實，增加內部應力，導致引發裂縫的形成。因此，要在預制過程中嚴格控制振搗時間，確保混凝土能夠得到適當的密實，同時避免過度振搗引發的問題。

）罐車（泵車）不足，澆筑不連續。商砼站穩定供料罐車數量為25臺，運距15km，運輸時間高峰期40分鐘，非高峰期25分鐘，每出一罐混凝土時間為1015分鐘，車混凝土方量為方，蓋梁澆筑方混凝土時間25分鐘左右，間隔時間10分鐘，能滿足連續供料。但該項目僅有一臺泵車，無法滿足連續澆筑。

罐車或泵車不足可能導致兩個方面的問題：一是，澆筑不連續會在中斷處形成冷縫，影響整體強度和穩定性。二是，澆筑不連續可能導致相鄰澆筑段之間的界面不夠緊密，影響整體的一體性。

）水灰比過大。預制蓋梁采用的是C55混凝土，設計要求最大水灰比為0.32。經查閱商砼站提供的開盤鑒定資料，得知現場實際施工的混凝土水灰比為0.3，滿足設計要求，水灰比正常。

）水化熱溫度過高。水化熱是指混凝土在固化過程中釋放的熱量，過高的水化熱可能導致混凝土溫度升高過快，從而引發裂縫和開裂等問題。水化熱過高可能導致混凝土內部應力累積，從而在蓋梁中形成裂縫。這種情況通常發生在混凝土剛澆筑后的早期階段，當水化反應釋放的熱量無法及時散發時，溫度升高可能導致混凝土表面和內部產生應力差異，從而引發開裂問題。

202219日至日期間澆筑的蓋梁混凝土的內部埋設的測溫計最高溫度達到73.1℃，該期間段內的平均氣溫22℃，說明產生水化熱反應較大將這段時間生產的蓋梁拆模后統一進行對比，裂縫數量大幅度上升查配合比發現混凝土中的水泥采用的是52.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量為430kg/m，不符合大體積混凝土施工的設計要求。

）檢查坍落度。坍落度表征了混凝土的工作性能，對于保證混凝土澆筑質量至關重要。合適的坍落度可以保證混凝土在澆筑過程中能夠充分流動，填滿模板空間，確保混凝土的均勻性和密實性。如果坍落度過高，可能導致混凝土過于稀薄，影響其強度和穩定性；如果坍落度過低，混凝土流動性差，可能導致在模板內產生氣孔和空隙。

202219日至日蓋梁澆筑混凝土過程中，現場均有施工管理人員、業主及監理旁站監督，工人無私自加水，且做到每車混凝土進場卸料前對混凝土坍落度現場試驗，坍落度均控制在180190mm，滿足設計(18030mm要求，坍落度正常。

）澆筑時入模溫度過高。在蓋梁澆筑時，如果混凝土的入模溫度過高，會導致混凝土的水化反應過快，從而引發溫度裂縫和開裂問題。此外，過高的溫度還會影響混凝土的初凝和硬化過程，從而導致混凝土表面的龜裂和不均勻收縮。

202210日在蓋梁澆筑混凝土時，入模溫度最高達到33℃，并且對混凝土不同的入模溫度條件下澆筑出來的蓋梁拆除側模后進行裂縫數量統計對比（見表3），可發現入模溫度較高的情況澆筑的預制蓋梁拆模后裂縫數量明顯更多。

）風力的影響。風力的影響可能導致混凝土澆筑過程中的振動和不穩定，從而影響混凝土的均勻性和密實性。風大可能導致混凝土表面的浪涌、顫動以及不均勻流動，影響混凝土的坍落度和流動性。此外，風力可能導致混凝土表面的均勻性受損，可能引發氣孔和空隙，影響混凝土的強度和穩定性。查閱2022日的施工記錄并核對天氣預報，顯示澆筑當日風向為南風級（超過級以上算大風），由此可排除風力因素影響。

）內外溫差過大。大體積混凝土裝配式蓋梁的預制過程中，內外溫差過大被確認為一個關鍵的質量末端原因。溫度差異可能導致混凝土內外部的收縮速度不一致，從而引發裂縫和開裂問題。在澆筑后，如果混凝土內外溫差過大，會導致混凝土表面和內部產生應力差異，從而引發溫度裂縫和開裂問題。特別是在溫度變化較大的情況下，這種問題可能更為嚴重。

2022日天氣最高氣溫30℃，當日澆筑的蓋梁混凝土前未采取內部降溫措施，在混凝土內20cm處埋設的體溫計顯示60.8℃，內外溫差30.8℃，顯然大于規范要求的25℃，內外溫差過大是影響蓋梁表觀，引發裂縫和開裂的關鍵因素。

提升蓋梁預制質量合格率對策

4.1養護不到位對策

在混凝土澆筑完成后表面覆蓋薄膜、土工布保溫保濕養護，嚴格把關拆模時間，在澆筑完混凝土后帶模養護天后方可拆除側模，底模拆除時間需同時滿足養護天且根據混凝土同養試塊強度到達100%的強度要求。在蓋梁結構物頂部沿長邊方向安裝自動噴淋系統進行養護。已將側模拆除時間控制在帶模養護天后，底模拆除時間控制在養護天后且同時滿足混凝土同養試塊強度達到100%的要求，養護時間控制在15天，目標達成，對策實施有效。圖1為采取的養護措施。

4.2混凝土水泥水化熱反應不符合對策

根據工程設計、業主要求，確保不影響設計強度、抗滲等級、抗裂強度、坍落度等為主線，以混凝土中氯離子含量、總堿量為控制要素，商砼站試驗室對混凝土配合比進行重新試配與調整，確定調整后混凝土配合比中水膠比為0.31，膠凝材料為390kg/m，石子為1046kg/m，砂為673kg/m，礦粉摻量為60kg/m，粉煤灰摻量為50kg/m，外加劑劑量為11.3kg/m。采取上述措施后發現了該配合比對現場施工有利，經商砼站試驗室試驗測算，得出水化熱反應第3天控制在220k/kg，第7天控制在247k/kg，均在目標范圍以內，目標達成，對策實施有效。

4.3澆筑時入模溫度過高對策

商砼站密封砂石料倉庫布設霧化降溫系統，在混凝土拌制前兩個小時對砂、碎石進行淋水降溫，確保砂石料溫度不至于影響混凝土拌合物的溫度設置；水泥降溫入庫，確保水泥在使用前的溫度不高于環境溫度；拌和用水采用加冰降溫措施，溫度降到25℃以下，拌和時間不低于90s；澆筑蓋梁混凝土時盡量安排在夜間施工，混凝土罐車采用外包帆布保溫，確保混凝土在運輸路程和等待過程中溫度不上升。通過采取上述措施后，在現場對后續進場混凝土的入模溫度進行測溫，為24℃，目標達成，對策實施有效。圖2為降低混凝土入模溫度的措施。

4.4內外溫差過大對策

從控制拆模時間養護到位、混凝土配合比、入模溫度等方面來控制混凝土內部溫度不出現過高及過快升高的現象，在混凝土澆筑前采取內降溫，澆筑完成后幾天之內采取外保溫的養護方式，來確保混凝土內部溫度合理釋放，保證混凝土澆筑后內外溫差控制在25℃以內根據蓋梁混凝土結構外形尺寸、特性設計了冷凝管預埋布設系統（圖3），利用冷凝管循環通水，由冷卻水的循環流動帶走混凝土的部分熱量，目的在于削減混凝土水化熱峰值，減少水化熱造成的溫差，從而降低溫度應力。通過采取預埋布設冷凝管和混凝土表面覆蓋毛毯對混凝土進行“內降外保措施后，小組成員使用預埋測溫裝置測得數據計算出，內外溫差控制在20℃，目標達成，對策實施有效。

實施效果

通過認真落實執行制定的對策、對大體積混凝土裝配式蓋梁預制質量進行了檢查，發現裂縫該癥結明顯減少。共計檢查420個點，合格點383個，不合格點37個，合格率91.19%。質量缺陷頻數數據具體見表所示，達到設定的質量控制目標。

結語

綜上所述，針對提高大體積混凝土蓋梁合格率的應對策略，以供今后大體積混凝土澆筑施工積累經驗，進一步加強預制表觀質量和提升預制合格率。同時，本活動的成功開展，降低了預制蓋梁外觀質量缺陷出現頻率，保證了施工質量，在分項工程驗收時受到了業主、監理等相關單位領導的一致好評，充分體現了項目部施工技術水平和管理水平，彰顯了企業的風范。項目部相關人員通過現場調查、對策實施及驗收的討論學習，專業預制水平得到了進一步提高，積累了寶貴的經驗，增強了團隊協作精神，提高了知識業務水平，為今后更好地完成施工任務奠定了夯實基礎。

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供稿人：劉宏偉，朱先祿等

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產品質量追溯規范》團標

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預拌混凝土質量追溯研究

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