摘要：在梁体生产过程控制中，本文对各工序对混凝土质量影响情况进行分析，针对在生产过程中出现的一些外观问题进行分析，提出了解决方法。在梁体的生产过程中，应加强过程控制，做到梁体质量“内实外美”。
关键词：梁体；混凝土；质量
0 前言
近年来，我国铁路建设投资不断加大，在建设过程中，需在现场预制大量的预应力简支梁。现在，对梁体的质量要求越来越高，要求桥梁质量做到内实外美。桥梁的“内在质量”可以由桥梁静载弯曲试验进行评定，“外在的质量”则可以通过我们的实测数据可以进行评定。一般来说，外在的质量影响内在的质量。在桥梁的建造过程中，把握住各个生产环节，才能对桥梁的内在的质量提供保证，同时也决定了桥梁的外观质量，为了进一步加强预应力桥梁的外形外观质量的认识程度，避免在生产过程中出现危害较大的问题，本文对在桥梁生产过程中各工序作业影响外形外观质量的一些问题作一些自己的看法，分析梁体产生外形外观质量的原因，并对一些问题作全面的分析、总结，以方便施工，达到防患于未然的目的。
1 影响桥梁外形外观的主要因素
模板 模板表面必须光洁、平整，有足够的强度和刚度，则模板要有合理结构易拆装。模板表面的平整、光洁程度直接影响砼的表面光洁度，并且平整光洁的模板有利于砼气泡排出；足够的强度与刚度能够保证在砼浇注过程中不出现弯曲变形现象，从而保证桥梁的外形；合理的模板结构，使模板拆装方便，减少漏浆引起的桥梁表面缺陷，还可避免拆模时对梁体的克损。另外，模板的焊接部位须打磨光滑、平整，拼装时衔接接缝要严密，不能有漏浆及错台现象，以免引起梁体表面缺陷。模板涂刷的脱模剂的浓度要调到一致，涂刷要均匀。脱模剂的浓度不一致及涂刷不均匀会引起梁体外观颜色的不一致。
原材料 原材料的质量不仅影响混凝土的质量，对梁体的表面颜色也有一定的影响。在选用原材料的过程中，碎石的粒径应作严格的规定：其最大粒径不宜超过25mm，碎石的粒径过大会引起部份石子堆集在预应力孔道上方，沿着孔道的弧度形成石子堆垒，在中间部位尤其明显，影响梁体的外观质量。应选用级配良好的砂石骨料，级配良好的骨料对混凝土的和易性及流动性影响很大，而且采用级配良好的砂石骨料可节约水泥用量，相对来说可减少混凝土成本，在梁场建设初期应加大这方面的投入对后期混凝土的质量及成本来说是有好处的。现在由于骨料都是在当地采购，其级配与粒径已经定型，所以在这方面有的梁场不是太注意到这些。碎石的石粉含量应作一定的控制，石子的石粉含量大，在混凝土振动过程中，由于石粉的密度比水泥的密度小，会慢慢上浮，粘结在梁体的变截面及变截面以下的模板上，由于石粉的活性不是很强，脱模后粘在混凝土表面，影响梁体的外观质量。水泥质量决定着混凝土的品质，如果水泥的比表面积过大，细度太细，在空气中的收缩就偏大，易导致表面裂纹的发生和增加。混凝土的总含碱量也影响外观，含碱量偏大，易使混凝土表面出现白色碱痕，也就是常讲的“泛碱”。混凝土外加剂对于混凝土的外观质量起到了重大的作用。聚羧酸盐类高性能减水剂生产工艺过程其中有这样一道工序，首先添加消泡剂消除外加剂本身的废气泡，再添加适量的引气剂从而在混凝土拌合物中增加一些细微均匀的小气泡来满足混凝土的和易性能和耐久性能。但由于外加剂厂家为了节约成本，省掉了以上的工序。造成混凝土含气量实际上是一些较大的且不均匀的气泡，容易在混凝土表面形成容易破碎的水膜，一旦气泡在混凝土表面堆积，水膜破碎后就容易在混凝土表出现砂线和大气泡，另外还可能造成混凝土滞后泌水，我们在有的工地发现混凝土在浇筑过程中，混凝土表面并不泌水，但往往在浇筑完两至三小时后，模板之间的缝隙处会泌出较多的自由水，据我们分析，主要是由于外加剂滞后减水反应，形成富余的自由水，在混凝土表面形成泌水通道，大量的自由水随着泌水通道往上渗透从而在混凝土表面形成砂线。
混凝土配合比 梁体所用的混凝土应是工作性能良好，易于振捣密实。混凝土的坍落度：用混凝土输送泵浇注时宜为140±20mm，用吊斗浇注时宜为100±20mm。由于我国水泥行业技术的不断进步，水泥粉磨越来越细，水泥的活性增强，早期强度比以前的要高，在混凝土水泥的水化热也明显比以前的要高，所以在梁体混凝土中应控制水泥的用量。水泥用量到一定的程度后混凝土的强度不会再有明显的增加。在试配梁体配合比时，应考虑混凝土的成本，考虑水泥与减水剂的相容性。在梁体混凝土中胶凝材料的用量：C50强度级别不宜超过460kg，C55强度级别不宜超过480kg。减水剂的掺量宜在胶凝材料质量的1.0%～1.5%。为满足铁路行业的发展，铁路桥简支梁混凝土也要求高性能化，所以在胶凝材料中水泥用量和水灰比上应严格控制，以减少混凝土的收缩和徐变等影响。在理论上试配的配合比要满足质量及施工的正常要求。但在实际生产过程中，梁场为了加快生产进度，加快模板周转，会缩短养护时间，加快脱模，造成混凝土的后期强度增长缓慢。
2.预制梁的生产质量控制
混凝土的搅拌质量及浇注方法 在混凝土的搅拌中，出盘的混凝土要有良好的和易性，均质性，不得夹有生料。在搅拌混凝土之前，减水剂溶液一定要搅拌均匀。搅拌时间宜为6h左右，在混凝土搅拌过程中减水剂溶液也要搅拌。混凝土搅拌时严格按施工配合比施工，注意材料的投料顺序。在投料过程中，水泥与减水剂最好不要直接接触。经过一定的试验证明，在水泥加入后再加减水剂溶液比水泥与减水剂溶液同时加混凝土的坍落度要大20-30mm，先加2/3的拌合用水，搅拌一段时间后再加1/3的拌合用水混凝土的坍落度要比一次性加入全部拌合用水的坍落度大。在混凝土的搅拌过程中，要注意混凝土的粘度。混凝土的粘度对提高施工质量是有利的，但粘度增加会增加施工难度，在灌注及振捣中会引起操作不当，会造成混凝土的质量不均匀。在混凝土搅拌过程中补水也要延长搅拌时间，因为后加的水与混凝土充分结合需一定的时间。在混凝土搅拌中一定要控制混凝土的搅拌时间及混凝土出盘时坍落度要符合要求，方便施工。
混凝土浇注时下料要均匀，尽量避免砼在浇注时由于高差过大造成流动现象，因为在砼流动时钢筋等会阻碍粗骨料移动，水泥浆及细骨料正常流动使流动后的砼粗细骨料配比发生变化，不仅影响砼的内在质量，对表面颜色的一致性也有很大影响。砼浇注时每层厚度不易过大，太厚不易振捣，不利于气泡排出，当截面较大时每层厚度30cm为宜，当截面窄时每层厚度50cm为宜。两层砼的浇注间隔时间不宜过长，最长时间为水泥初凝时间，且间隔时间越短越好，避免有分层现象。对在下料时粘结或堆集在模板上的砼，由于日照或时间较长会比主体砼早些凝结造成梁体表面有花斑现象，为防止出现这种情况应尽量将粘结或堆集在模板上的砼用捣、振或铲的方法置于模内与主体砼相结合，或在主体砼浇注至堆集砼处用水将堆集的砼润湿，但不得有集水现象。
在以前生产的梁体中多次出现在梁体腹板及变截面部位出现水纹，像树枝一样分叉，表面可见砂子（砂线）。针对这种问题分析为梁体混凝土在搅拌时，减水剂计量出现问题，减水剂在搅拌时末充分发挥减水效果。在混凝土振动过程中一部份减水剂出现才开始参与与水泥浆的反应，分离出混凝土中的自由水。由于水的比重小及表面张力的影响，分离出来的自由水沿模板上升，形成一个泌水通道。梁体脱模后，水份蒸发后形成水纹线。在梁体混凝土搅拌中我们对减水剂溶液充分搅拌，严格控制减水剂计量，控制混凝土的搅拌等因素，在浇注混凝土后这一现象得到明显的改善。由于一些梁场每于生产的梁多，减水剂搅拌时间不够，而且每盘混凝土的搅拌时间没有达到预定的时间，这一问题为梁体的质量埋下了隐患。产生砂线的原因与用水量大也有一定的关系，振捣时间过长也会产生砂线。混凝土的浇筑坡度应有一定的要求，尤其是采用混凝土时不宜采用较大的坡度比，否则水泥浆易流失分离。
混凝土振捣 混凝土振捣时要合理的选择振动器，根据振动器的振动力、振幅及砼的厚度布置振动器，振动器的布置履盖范围要大、各部位振动力要均匀（附着式振动器）。插入式振动器的选择要能够满足施工要求，根据实际情况选择大小、管长合适的棒头便于操作（原则上振动器的布置要通过计算，但在实际操作时根据现有的设备和以往的经验布置）。附着式振动器振动时要合理的控制振动时间，避免过振产生离析，表面颜色青白不一；避免振动不到位造成空洞、蜂窝、麻面过多过大、气泡等外观缺陷。插入式振动时要快插慢拔，插入距离约为30倍的棒径，采用梅花形插入振动效果较好，插入时棒头不得振动模板，与模板净距离不少于5cm，以避免在插入部位有浮浆在模板面上。砼振动到表面有泛浆、混凝土无下沉。、无大量气泡溢出为宜。(在实际操作时基本上都是以砼上表面的现象控制振动时间的）。
保护层垫块的影响 钢筋混凝土构造物的钢筋保护层是十分重要的，一般说来施工单位都十分重视，大多数是购买专业混凝土垫块制造厂家的产品，但是有个别的小型梁场，钢筋保护层的垫块是五花八门的。有的用砂浆垫块、有的用小石子混凝土垫块、有的用钢筋头做垫块、有的用塑料垫块等等。对使用砂浆垫块、小石子混凝土垫块、钢筋头垫块的混凝土结构物，拆模后经常发现色泽不一甚至垫块周围有空洞，原因是这三种垫块的质量本身就不高，砂浆垫块的强度低于混凝土的强度；砂浆垫块和小石子混凝土垫块有时制作尺寸偏大(有的长度、宽度大于五个厘米）而且失水，浇筑混凝土后垫块本身吸去了混凝土中的水份，导致垫块周围局部混凝土的外观颜色明显不一，从桥下或粱板侧面看垫块的痕迹明显。还有个别工地用钢筋头做垫块的，拆摸后钢筋头垫块遇水锈蚀，形成红色的水线，也影响梁体混凝土的外观和内在质量。
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后期养生 总的来说梁体的后期强度靠的就是养护，俗话说3分打7分养，养护不到位，外观因水化作用不完全会产生粉沙起毛等现象。水泥的水化反应是一个化学过程，在硬化初期混凝土如果受到快速干燥或冻结，会产生裂缝。混凝土特别是高性能混凝土由于用水量低、水灰比小，内部水不足以供给水泥的水化反应，如果表面干燥，混凝土的内部水分移向表面向 外部发散，使水化用水更加不足，从而产生自收缩开裂，影响外观甚至内在质量。采用自然养护时，浇注后应及时盖上湿布或湿草帘子进行初期养护，环境温度过高时，等砼表面初凝后在表面洒水，洒水时要注意不能水流量过大冲坏砼表面，最好时喷水。拆模之后，要有l4天的湿润养护期，洒水要勤洒薄洒，表面保持温润。当桥梁采用蒸汽养护时，主要控制好升降温速度、拆模时梁体温度与环境温差和恒温温度，一般升降温速度每小时不大于15℃（规范要求），在现场升降温速度可控制在每小时10℃，现场制梁恒温基本上都是50±5℃，最好一次蒸养到初张强度来控制恒温时间，可以通过试验确定养护时间，一般静停4小时后待混凝土具有初始的强度后开始升温。在梁体养护工序中，一定要严格控制升温速度、降温速度及保证梁体静停时间。如梁体升温、降温速度过快，梁体横隔墙易产生收缩裂缝，在梁体表面产生细小的收缩裂纹。虽然在短期内看不出危害，在使用过程中，大气中的有害气体或雨水会沿着裂纹加快对梁体的浸蚀，缩短预应力梁的使用寿命。根据广泛的实践经验分析与总结，如果像北方的工地，因为气温低且空气干燥，可采用涂刷混凝土养护剂养护，涂刷混凝土养护剂与其他各种现场养护方法相比，有以下优点有施工操作简便、现场清洁、交叉作业干扰小等优点，养护后的梁体混凝土表面色泽深，良好观感；便于检、控养护质量。
3外观质量存在的主要问题、产生的原因及解决方法
水纹、鱼鳞纹、色差、气孔、蜂窝麻面、收缩裂缝等是混凝土表面经常出现的外观缺陷，这些外观缺陷的克服必须从原材料、 混凝土配合比及混凝土施工工艺上去找原因，加以排除处理，事前采取措施进行整治，而混凝土施工工艺又必须从混合料的拌和、浇筑、振捣这三个环节上加以严格控制。
水纹 产生原因：主要是由于混凝土拌和过程中，水胶比未控制好，水量过大，引起坍落度过大，浇筑时经振捣后混凝土离析，水泥稀浆浮到混凝土表面，水泥含量较多，终凝后在混凝土表面出现，形成的水泥石颜色较深，形状似水波纹状。此外混凝土分层浇筑时，由于振捣上层混凝土时振动棒没有深入到下层足够的深度，往往也会出现水波纹现象。
解决方法：1）施工前必须做好施工配合比，确定好水胶比及砂、石的含水量，混凝土拌和过程中必须严格控制坍落度、扩展度、含气量等拌合物性能，对拌合物性能不符合要求的混凝土须严禁人模 2）混凝土振捣时必须将振动棒透入到下层一定的深度，且振捣时必须控制每一棒的振捣时问，时间为 3 s～5 S，振捣时间不能过长，过长将会引起混凝土的离析。
鱼鳞纹 产生原因：主要由于新拌和混凝土离析，或放置时间过长造成泌水，形成水膜及水泥稀浆挤占骨料问空隙，并分散、包裹于骨料表面，水分迁移形成水膜痕迹及浅表层产生低强度的硬化水泥石，低强度硬化水泥石在拆模时易与模板粘连、脱落，从而形成表面粗糙，色差等鱼鳞纹。当混凝土过振形成离析时，石料挤压形成一部分骨料少，一部分骨料多，外观颜色不一形成色差，骨料多的地方外观便形成鱼鳞纹。
解决方法：2）控制混凝土离析及放置时间，控制骨料的最大粒径及骨料级配，碎石宜采用5m m– 25mm之间的连续级配碎石，浇筑时应尽量不让混凝土等待时间过长，运输过程中应尽量减少翻运次数，这样有利于控制混凝土的泌水。2）采用二次振捣，先用50型棒，问隔一定距离后，再用 30 型棒进行二次补振，振动棒振捣问距要均匀，时间要大致相等，不能间距时大时小、时间时长时短，这样便可控制混凝土不离析、不漏振、不过振。
色差 产生原因：1）由于梁浇筑时分层、分段时间间隔过长，浇筑上层时，下层已超过初凝时间，上层振动棒无法深入到下层混凝土中，在两层交界面上出现的色差现象。2）由浇筑时下层表层形成水泥稀浆，水泥含量大，而上层浇筑时振动棒插入深度不够，使得两层之问形成界面出现的色差现象。3）由于气温较高，下层浇筑后，上层还没有来得及浇筑就初凝，从而在两层间交界面形成的色差现象。
解决方法：1）控制拌合能力及浇筑时间，应尽量减少混凝土的翻运次数，适当控制混凝土的浇筑长度及时间，在下层初凝前浇筑上层。2）浇筑时应控制振动棒的插入深度，尽可能的使振动棒插入深一些，深入到下层中，使上下层界面混凝土混合均匀，消除色差。3）高温时在混凝土外加剂中的缓凝成分应适当增加，延长混凝土的初凝时间。4）在外侧模上使用附着式高频振动器，也可减小混凝土外观上的色差。
气孔 产生原因：1）由于水胶比较大、拌合用水计量不准确及未调整施工配合比或调整不准确，都将会造成拌和用水量偏多，坍落度过大，形成水珠，从而在混凝土终凝后再吸收水分，在表面便形成气孔。2）模板表面不光滑，脱模剂太多、太粘，将滞留混凝土中的水珠及气泡，从而拆模后在混凝土表面出现气孔。3）振动棒振捣的间距过大，振捣时间短，使混凝土中的水珠及气泡没能全部逸至表面从而在混凝土表面形成气孔。
解决方法：1）使用质量较好的高性能外加剂，减小用水量，充分做好理论配合比，混凝土拌和前调整好施工配合比，拌和时控制好用水量，限制坍落度、水胶比。2）对模板必须除锈打磨，洁净模板，同时用清洁的脱模剂，不能使用废机油等会引起色差的脱模剂，也不能使用易粘附于混凝土表面或引起混凝土变色的脱模剂，且尽量使用同一种脱模剂。3）控制好振动棒振捣间距及振捣时间，不宜过长和过短。4）在外侧模上使用附着式高频振动器，或用扁铲在混凝土与侧模之间插捣，或在振捣时轻敲模板，便可帮助附着在侧模上的气泡逸出，从而达到消除气泡的效果。
蜂窝麻面 产生原因：1）当振动棒振捣间距过大、漏振或振捣不好时，砂浆体没有填满粗骨料之间的孔隙时就会产生蜂窝。2）混凝土配合比选择不当、 含砂率不足、集料级配不良、坍落度偏小或钢筋间距太小、 模板拼缝不好形成漏浆等，均会造成水泥砂浆的不足或缺失难以填满集料间隙而形成蜂窝麻面。3）模板拆模过早，混凝士终凝时问短，还没有形成一定的强度，表面的混凝土便附着于模板面上而一起拆下来形成麻面。4）模板脱模剂涂的太少，或不均匀，使混凝土的表面直接粘在模板上，拆模时混凝土表面被剥落形成麻面。
解决方法：1）加强振捣，二次振捣法，先初振，后复振，且分段，专人负责。这样便可控制漏振或振捣不到位的现象。2）控制好混凝土的配合比，适当增大砂率，加强集料级配的检测，不合格的集料不进场，模板拼缝可加工成企口形，便于咬合，并在缝间采用高密海绵条或玻璃胶处理，确保接缝平整，严密不漏浆。3）脱模剂一定要涂均匀，不能太少，且混凝土必须达到一定的强度之后才能拆模，拆模时要小心不能碰坏棱角，也要轻拆。
收缩裂缝 产生原因：1）钢筋施工技术不当引起的裂缝，浇筑混凝土时无工作平台，施工人员直接触动钢筋，造成钢筋局部变形，形成素混凝土，混凝土的抗拉能力下降，于是出现无规则交叉混凝土裂纹。2）干缩应力引起的裂纹，在模板拆除之后，由于梁体混凝土表面失水，成温度变化，而温度变化引起混凝土内部各单元体之间相互约束，产生干缩应力，引起混凝土裂缝。3）温度应力引起的裂缝，桥墩墩身在浇筑初期，由于水泥水化过程产生大量热量，混凝土内部迅速升温，但混凝土导热性能差，在其内外形成温度梯度，混凝土表面受拉，内部受压，当应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面即产生裂纹。
解决方法：选择低中热水泥，在确定混凝土强度及坍落度的情况下，选用大粒径骨料、合理的集料级配，通过掺粉煤灰、矿粉、减水剂来减少水泥用量，从而降低水泥的水化热。对原材料进行预冷，降低混凝土从拌和、运输至人模时的温度。在施工时，搭设工作平台，避免人员 、机械对钢筋的扰动。在钢筋网之间增加横向、竖向支撑钢筋，焊接成钢筋骨架，增加钢筋骨架的刚度和稳定性，以保证钢筋位置的准确，防止钢筋施工不当引起混凝土裂缝。控制拆模时间，以防拆模时降温造成更大的温度应力。
4 结论
预应力简支梁的生产现在是很成熟的工艺。在梁体的生产过程中，从原材料的进场质量控制到各工序作业都严格按施工工艺进行操作，才能保证梁体质量做到“内实外美”。同时对出现的外观质量应及时分析原因，采取适当的措施，进行总结才能避免在以后的生产中出现同样的问题。在梁体的生产过程中，应加强事先控制，只要分析清楚砼外观质量缺陷产生的原因，并在施工中采取一定的措施，砼表面质量水平会得到较大改善。当然在注重混凝土外观的同时也要重视砼其他技术、质量指标，只有这样才能建设出精品的砼桥梁工程。
参考文献：
[1]《铁路混凝土工程施工技术指南》 TZ 210-2005 中国铁道出版社
[2]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》 TZ 203-2008 中国铁道出版社
论文作者:李芦林
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/9
标签：混凝土论文; 垫块论文; 表面论文; 质量论文; 骨料论文; 水泥论文; 振动器论文; 《基层建设》2016年第33期论文;