桥梁预制 T梁混凝土气泡成因分析及防
治措施
摘要：预制T型截面简支梁，因截面形式变化较大不利于混凝土拌合物中的气泡排出，梁体混凝土表面产生大量气泡现象在施工过程中时有发生。如果混凝土表面和梁体内部气体未在振捣过程中排出形成较大气泡，则会影响预制T形截面简支梁的抗压能力或影响其外观质量。分析了部分高速铁路建设中预制T梁产生混凝土气泡的原因，采取了相应的预防和消泡措施，主要消除预制T型截面简支梁混凝土表面气泡现象。
关键词：桥梁预制构件、气泡、预防消除措施 引言
预应力混凝土T型截面简支梁在我国目前广泛运用于铁路、公路等桥梁施工中，属于一种上跨结构梁型。在多年施工过程中发现，其梁体及八字形腹板下部倒角处气泡过多且容易产生孔洞，是一项难以根除的质量通病，缺陷比例约为50%以上。解决腹板及梁体下部八字截面气泡及空洞过多问题，成为预制T型截面简支梁生产过程中质量控制的关键所在。
1.T型截面简支梁预制中的气泡问题
T型截面简支梁预制于2021年4月30日开始，每天完成3孔预制施工。在20天时间内，在八字形的腹板下部倒角处，大气泡直径为6～8mm，分布密度为15～25/㎡，气泡深度为5mm，严重影响了预制T梁的外观质量。
2.影响混凝土表面气泡排出的各种因素
2.1外加剂，主要为减水剂。预制T梁所采用的高标号高性能混凝土需要在其中添加一定量的高效减水剂，高效减水剂中含有引气成分用于控制混凝土中的气体含量。减水剂内的引气成分在混凝土搅拌过程中使小气泡均匀分部在混凝土中，因此更难排出。某种程度上混凝土中的气体含量决定了实体混凝土气泡的最终外观。因此，混凝土外加剂选择与水泥相容性好、坍落度、含气量指标稳定质量合格的产品尤为重要，同时对混凝土中气体含量进行试验调整适合的高效减水剂掺量以满足混凝土强度和外观质量要求是主要的质量控制要点。
2.2粗骨料，因预制T型截面简支梁横剖面内钢筋网与模板间保护层厚度偏小仅为3.5cm，同时在简支梁应力集中区钢筋网根据设计要求进行加密，在混凝土浇筑过程中梁体钢筋绑扎间距、钢筋保护层厚度、粗骨料粒径和混凝土浇筑方式等因素均会影响混凝土中气体的排出。从空间角度看，预制T型截面简支梁的钢筋间距决定了混凝土中粗骨料的最大粒径，粒径大于钢筋绑扎间隔距离时，粗骨料就会无法移动积聚滞留在钢筋密集区影响后续灌注混凝土的流动，混凝土经过振捣释放的气体进入到该位置无法排出形成气泡，由于浇筑过程中混凝土进入梁体的狭窄段，粗骨料中的较大粒径碎石容易形成石子堆叠，水泥浆经振捣能够进入少量气体会形成气泡，水泥浆不能正常进入该区域的会形孔洞。因此，混凝土中的粗骨料不仅应满足材料力学性能要求，而且粒径应能通过钢筋绑扎最小净距级配选择要符合混凝土设计要求。
2.3混凝土，对于预制T型截面简支梁主体使用混凝土的扩展性和粘结力是混凝土能否更好地消除内部气泡的决定因素。T型截面简支梁预制施工使用的高性能混凝土因采用高效减水剂后混凝土性状粘稠，具有较好的坍落度及扩展性，梁体横向连接板、梁体腹板加强肋等处模板弯折变化较多混凝土不易进入，如混凝土工作性能较差附着振捣器捣固后不能填充密实，上述部位混凝土中的气体未能随着振捣排出，将形成混凝土表面气泡。
2.4钢模板，钢模板的强度刚度必须符合模板设计要求并具有一定的稳定性。模板激振力必须经过检算，附着振捣器的安装位置间距高度要考虑振动波传递，以防止模板共振互相抵消及叠加振动破坏剪切模板使其撕裂，附着振动器安装在模板上的托架要增加缓冲器，放置振捣装置激振力过大损坏模板。在气泡集中产
生质量问题的区域要加强模板清理及钢板弯制拼接处的焊接打磨，倒角必须圆滑焊口表面经过处理没有切口粘附混凝土中的气泡。
2.5浇筑方式，预制T型截面梁施工过程中，混凝土浇筑有两种方法:斜向分层浇筑和水平分层浇筑。两种方法都有各自的优缺点，斜向分层浇筑的优点是作业人员由一侧布料待灌注至一定高度后再前移布料截挡混凝土，这样混凝土灌注较连续施工速度快，混凝土衔接紧密，但缺点是布料厚度较大不利于混凝土中的气泡排出，在混凝土浇筑过程中，新老混凝土的间隔时间过短先期浇筑混凝土中的气泡未排出，第二层混凝土再次覆盖，混凝土中的部分气泡不能排出混凝土。水平层-布料厚度小于20cm，布料由一侧梁端向另一侧梁端往复分层浇筑，混凝土经过振捣后其中的气泡有充足的时间排出，混凝土完全填满模板内的缝隙，上一层混凝土振捣时必须与下层混凝土间衔接，缺点是浇筑时间较长。
2.6水泥，经试验，认为成品水泥的活性不稳定和初凝时间短是影响梁体气泡的原因之一。水泥生产后厂存时间短，化学成分不稳定，水泥温度较高其与拌和用水间水化反应剧烈影响拌合物温度及工作性能，初凝时间在90min左右，虽然能满足规范要求，但由于混凝土水化温度升高坍落度衰减，增加浇筑振捣施工难度，造成梁体表面气泡。
2.7环境因素，在混凝土硬化过程中水泥与水的水化反应会产生大量的热量，由于T型截面梁混凝土体积较大，不容易分散混凝土中大量的水化热，从而使混凝土内部温度急剧上升，混凝土凝结初期强度增长较快，受高温或强风的影响，导致混凝土中水分子减少，模板与混凝土间集聚在一起水滴快速蒸发形成混凝土表面气泡。控制T型截面梁混凝土凝结期间的温湿度也是控制梁体气泡产生的重点。
3.解决方案和预防措施 3.1优化原料的用量和比例
根据要求，检查所用水泥的标签、种类和性能。如果预制混凝土制造商的水泥供应商较多，则应优先考虑碱含量低、表面发泡量少的水泥。并且水泥的标签应与预制混凝土的配合比相一致。此外，应严格控制外加剂的使用，严格确保混
凝土的气体含量不超过4%。多次调整混凝土配合比后，在保证混凝土强度的前提下，可采用大粒径骨料制备混凝土，这是因为骨料粒度的增加可以有效降低混凝土的用水量，从而减少混凝土的收缩。粗骨料的规格可结合具体施工条件选择，尽量选择连续级配、粒径，使用标准型高性能减水剂降低拌和用水量，降低混凝土的水分渗透率和收缩率，也能有效降低水泥水化产生的热量，同时调整预制T形截面梁的混凝土配比：胶凝材料中添加粉煤灰和矿物掺合料，减少水泥用量；适当降低混凝土砂率，砂率从42.5%降低至41.5%，在相同水灰比的前提下，降低混凝土坍塌程度；调整砾石级配，增加级配连续性，增加5～10mm级配量，减少10~20mm，根据砾石级配变化调整。根据现场施工条件和外部环境，将模具调整至混凝土坍塌度至150～180mm。
3.2制梁钢模板方案优化
首先，我们选择厚度为8毫米的钢板制作钢模板。面板后侧的水平肋为[12a，垂直支架间距为80cm。采用[12、[10作为垂直支撑，加强各支架连接点的焊接长度，增加模板的整体刚度。针对腹板下部八字形倒角部分气泡较多的现象，调整附着振动器的位置，分为三层，一排底板、侧板、顶板固定钢板，一排钢板间距约1.5m，为梅花布局。
3.3工艺流程及预防措施
施工前应仔细检查模板和脱模剂。为保证模板表面的光洁，应选用优质的脱模剂，以避免脱模剂过早剥离气泡粘聚在模板的金属氧化面或脱模剂粘附的杂质上。模板打磨干净后应用脱模剂均匀涂刷，不得涂抹过多、太厚。当模板拆除后，应对梁体表面、蜂窝、气泡、石子堆叠等问题按照专项修复方案进行适当的处置。应高度重视预制混凝土的振捣问题。选择适合的内部及外部振捣设备，严格控制振捣设备捣固时间，合理选择振捣半径和振动频率的符合工况要求的设备，注意整个混凝土振捣过程，确保混凝土布料振捣的前后衔接，避免渗漏、欠振、过振现象的发生。混凝土内部振捣应采取“快插慢拉”的方式，以防止提拉过快混凝土中间隙空腔气孔的形成，特别是对于坍落度较小的混凝土，“慢拔”尤为重要，“慢拔”不仅有助于凝结填充密实，还有助于气泡的随振捣棒排出。为了有效降低温度变化对预制混凝土表面气泡的影响，预制混凝土的运输和灌注必须符合相
关建筑要求。例如，夏季对模板进行洒水降温遮挡降温，保证混凝土入模时的模板温度在可施工范围内，混凝土加工也要控制出机温度，经过热工计算夏季采取制冷拌和用水或在拌和用水中加入冰块的方式降低水泥出机温度。另外，在冬季施工中，应采取措施保持混凝土灌注前模板温度满足混凝土入模温度要求，特别是预制混凝土的出机及入模温度要严格控制。混凝土凝结过程释放一定量热量进行水化反应的过程，温度过低水化反应停止混凝土将出现裂缝、气泡、剥离等质量问题，T型截面梁的生产必须在蒸汽养护条件下进行，并对养护升温、恒温、降温严格控制防止梁体内芯温度过高混凝土内部开裂影响梁体使用寿命。
3.4延长水泥的初始凝固时间和延长水泥到场储存时间，以提高水泥的稳定性
与水泥厂家联系后，改变生产工艺，采用凝结时间较长的材料。初始凝固时间可达到150min的水泥，水泥进场后存储7～14天测试粉剂温度低于10℃后才能允许使用，以确保水泥的活性稳定。
3.5高保水率和坍落度损失低的减水剂
更换与脱模剂不产生化学反应的减水剂，以减少坍落度的损失，保证混凝土的可工性、工作能力和稳定性。经试验后，坍落度损失较小，提高了混凝土的保塑性和流动性能，有利于气泡的排出。
3.6优化混凝土浇筑工艺
改进混凝土浇筑工艺（预制T型截面梁混凝土浇筑顺序见图1），分层浇筑厚度小于30cm，混凝土的浇筑间隔不超过45min，分层交替施工，由一侧向另一侧斜向灌注，保证混凝土从另一端至另一端叠层衔接，距离梁端4~5m，加强钢筋加密区混凝土振捣。
3.7改进振捣过程
加强腹板下部八字形部位的附着振捣，采用高频振捣装置增加模板的侧向激振频率，控制振捣间隔时间至20~30s，振捣器的开关于分层布料同步，腹板和附着振捣器连接的法兰板应按照附着振捣器转子运动方向统一固定，使其产生的振
动波方向与混凝土灌注方向相反有利于混凝土与模板接触面气泡排出，遵循“快插慢拔”的原则，使用振捣棒进行混凝土内部振捣的间距应控制在30cm左右，振捣时间控制在30s左右，以混凝土无气泡产生，表面呈现水泥浆薄层，外观均匀，保证混凝土的振捣质量。
3.8做好混凝土养护
预制T型截面梁的混凝土养护工作是保证桥梁质量的重要措施，但它是施工企业经常忽视的工作内容。在调查过程中，发现造成T型截面梁部分质量问题的主要原因是养护不及时。由此，半成品梁的养生及成品保护十分重要，要在规范要求的湿度范围内保持养护期内梁体混凝土表面湿润，而且必须定期检查桥梁的上拱度，必要时采取一定的控制措施，减少梁片间因存放龄期不同引起的变形差异。
4结束语
综上所述，预制混凝土构件在建筑工程中发挥着重要作用，但预制混凝土构件表面易出现材料和技术等相关方面的气泡问题，因此，相关人员需要深入了解具体原因、严格执行预防措施的各个环节，以充分保证构件和建筑质量。
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