特大桥墩身混凝土外观质量控制方法研究及混凝土施工技术

摘要：介绍铁路施工中混凝土的施工技术；分析了沪昆铁路客运专线江西段某特大桥墩身混凝土常见外观质量问题及产生原因，提出相应的控制方法及措施。

关键词：桥梁施工;混凝土外观质量；质量控制1工程概况某特大桥位于江西省萍乡市芦溪县宣风镇境内，地势较平坦，跨既有浙赣线，既有浙赣线为双线铁路，两侧有挡墙，两侧挡墙外为居民区。

之后线路除跨越袁河及袁河支流，其余为大片的农田及少量的房屋。

本桥采用圆端型墩，桥台采用矩形空心台。

另外桥址多处跨越G320国道及乡村公路，交通较便利本桥于DK779+592.62至DK779+670.31跨越袁河支流。

本桥采用（60.65+2x100+60.65）m连续梁跨越。

本桥于DK780+949.31至DK780+980.38跨越袁河。

本桥采用（40+56+40）m连续梁跨越2沪昆铁路客运专线设计标准特点2.1速度目标值高：设计时速350km∕h;工程采用了高标准的基础沉降控制设计，确保线路满足高速运行需要的高平顺性要求。

2.2安全舒适性好：基础设施设计采用大曲线半径，长缓和曲线及线形变化平缓的线路平纵断面，提供平稳、舒适的高速运行条件；采用宽线间距方案，解决空气动力学问题对告诉运行安全性与舒适度的影响；通过提高桥梁刚度，保持桥梁的高稳定性。

2.3技术设施寿命长：桥梁标准高，稳定性好；无砟轨道设计寿命100年2.4环保设施标准高：沿线声屏障设置范围广，提高屏障刚度、减轻结构噪音、行程整体外观。

3混凝土施工技术3.1混凝土拌合机械的适应性⑴混凝土必须集中拌合、集中供应。

拌合机械应采用有自动计量上料系统的强制式搅拌机，计量方式采用重量计量。

⑵拌合机械必须状况良好，其搅拌能力应满足与质量有关的浇筑速度要求。

⑶有关计量设备须有资质的计量部门规定并在有效期内，计量允许偏差在允许范围内。

⑷拌合站应具备直接向混凝土搅拌运输车出料的条件3.2混凝土的拌合工艺混凝土的拌合工艺为关键工艺，混凝土拌合站必须配有经培训的负责人及实验员，并持证上岗，从事混凝土拌合质量的管理、检测工作。

(1)混凝土拌合用料必须按规定进行相关试验，经试验合格的原材料方可进场，不合格原材料应清除拌合场或明显表示“废料”以防误用。

拌合用水泥、砂、石、外加剂、掺合料应按批作常规检验。

检验频率为：水泥不超过200T为一批：砂、石不超过400m³为一批；外加剂不超过100T为一批。

各种原材更换厂、场应重新检验。

(2)拌合施工前应重点查验粗细骨料含水量、水泥品种、外加剂品种与混凝土配合比单的一致性。

(3)在每次拌合施工前，拌合记录系统必须经过调试、复检调试程序，确保计量与配合比的统一。

(4)搅拌时间应符合规范的要求。

干硬性混凝土搅拌时间不宜少于2.5min，塑性混凝土搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过5min。

施工过程中，混凝土和易性调整应符合有关规范的要求，混凝土和易性应保证在水胶比不变的前提下进行调整。

每次混凝土拌合施工开始，应对混凝土进行抽检试验，抽检内容包括：混凝土塌落度及其损失、混凝土含气量及其损失、沁水率（0.5h）等（干硬性混凝土除外）。

拌合过程中，每拌合出料50m³抽检一次，连续拌合不足50m³时抽检一次。

低温环境下搅拌混凝土时，应经过热工计算和实际试拌确定水或骨料需要预热的最高温度。

应优先采用加热水的预热办法，水温不易高于60℃。

当加热水扔不能满足要求时，也可将骨料均匀进行加热，但温度不应高于60℃。

水泥、外加剂及掺合料不得进行直接加热。

改变水泥品种时应重新进行试拌。

3.3混凝土的运输及浇筑⑴运输：远距离运输混凝土应使用混凝土搅拌运输车（罐车）。

近距离运输混凝土应采用泵送。

运输设备的内壁应平整光滑，不吸水、不漏水，并应经常清除粘附的混凝土。

混凝土在运输过程中不应发生离析、漏浆、严重沁水及坍落度损失过多等现象。

⑵浇筑：在混凝土浇筑前，地基基础面应予清理，基坑内有水时应采取防、排水措施。

浇筑混凝土前应将模版内的杂物和钢筋上的油污等清楚干净，当模版有缝隙和空洞应予堵塞，不得漏浆。

混凝土在倒装、分配或倾注时，应采用滑槽、串筒或漏斗等金属器具。

当采用木质器具时应内衬铁皮，混凝土出口到承接免检的高度不得大于2m。

浇筑混凝土应分层进行，其分层厚度（捣实后厚度）应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件决定。

混凝土浇筑应连续进行。

当因故间歇时，其简写时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。

当允许间歇时间已超过时，应浇筑中断处理，同时应留置施工缝，并作记录。

施工缝的平面应与结构的轴线相垂直，施工缝应埋入适量的接茬石、钢筋或型钢，并使其体积露出混凝土外一半左右。

3.4混凝土养生工艺3.4.1现场混凝土结构物工程⑴夏季施工的混凝土结构物混凝土早期养生采用补水养生，即首先在混凝土结构物表层包裹一层蓄水物质，然后，再用塑料薄膜包裹封闭。

在混凝土养生期内，需对蓄水物质定时注水以保证持续湿润状态，养生时间按规定不得少于14天，并应经常检查。

在有条件时应尽可能延长，确保混凝土早起水化质量。

剥离塑料薄膜，停止养生时，应立即在混凝土结构物表层喷涂一层抗低温、抗紫外线辐射型保湿养护剂，以封闭混凝土内部残余水分不被蒸发，保证混凝土后期水化的持续进行。

⑵低温条件下施工的混凝土结构物为确保低温条件下混凝土的养生质量，采取封闭式不间断蒸汽养生工艺，养生时间不少于28天。

蒸养结束后，按前述二阶段养生原则，随即在混凝土结构物喷涂一层抗低温、抗紫外线辐射型混凝土保湿养护剂。

3.4.2其它相关要求当新浇筑的混凝土与流动的地表水或地下水相接触时，应采取临时防护措施，直至混凝土达到50%以上的设计强度为止。

当环境水具有侵蚀作用时，临时防护措施应延续到混凝土达到75%以上的设计强度且龄期达28天以上。

当新浇筑混凝土的强度未达到5MPa以前，不得在其表面上来往行人或架设上层结构用支撑和模板等设施。

在混凝土拆模前的养护过程中，应选择有代表性的混凝土结构部位定时测定浇筑后混凝土表面和内部的温度，其温差应符合设计要求。

当设计无要求时，温差不宜超过15℃。

采用外部热源养护的混凝土，当环境温度低于0℃以下时，养护完毕后，应待混凝土冷却至5℃以下才可拆除模板。

拆模后，应采取有效的保温措施养护至14天以上。

在有正、负温交替变化环境中的混凝土，不得使用混凝土养护剂。

4桥墩施工质量通病的产生机理及控制措施桥墩墩身施工中常见的质量通病主要有：错台、翻砂、流浆、麻面、蜂窝、气泡多、色斑、缺棱掉角、收缩裂缝等。

这些质量缺陷不仅影响桥墩墩身表面美观，有的裂纹还可能危及结构的强度。

因此，在桥墩施工中，应采取相应的措施控制质量缺陷的发生。

4.1错台造成错台的原因主要是：模板本身质量问题或工人操作不规范且现场又控制不严造成。

处理方法一般是：用打磨机将错台处打磨掉并用黑、白水泥配制同色砂浆对表面进行修补，保证颜色一致。

4.2翻砂翻砂现象主要表现为桥墩表面无水泥浆，不光滑，能看到砂子，而且呈竖向分布。

形成原因主要是：混凝土坍落度大，在振捣过程中胶凝材料同骨料分离造成混凝土离析，水泥浆上浮，砂子受振动与模板紧贴。

解决的方法是：严格控制混凝土的坍落度和振捣时间，混凝土在拌制时要严格按照施工配合比进行配制，到现场后由实验员测塌落度，如过大或过小都坚决不能使用，振捣的时间也不宜过长，不能使混凝土离析。

4.3流浆流浆现象主要表现为桥墩表面像流过水泥浆一样，由上而下呈流动状。

形成原因主要是：模板加固不牢靠，上下两层混凝土的浇筑间隔时间太长。

等底层混凝土已经初凝或将要初凝时才浇筑上层混凝土，这时模板在外力作用下向外侧活动，而底层混凝土由于有一定强度并不跟着活动，这样在模板和底层混凝土之间就形成一个空隙，上层混凝土水泥浆流到这个空隙里。

解决的方法是：混凝土要连续浇筑，同时模板的强度、刚度和稳定性要符合施工要求，保证在施工过程中不发生变形。

4.4墩身轻微蜂窝并有麻面常见原因有：第一，混凝土欠振、漏振。

在钢筋密集的位置，由于振捣困难，易出现振捣不密实而造成蜂窝现象。

也有工人操作不规范，在串筒下料处等位置出现漏振情况。

第二，混凝土塌落度达不到验标要求，不易振捣密实。

出现麻面的主要原因有：第一模板漏浆，模板拼缝不严，在接缝处出现漏浆。

第二，混凝土过振，局部位置混凝土过振后，该处出现泛砂，粘结强度低，拆模时砂浆易黏附模板，造成混凝土表面不光滑。

4.5色斑色斑主要表现为混凝土表面颜色不一致。

形成原因主要是：模板本身有污垢，如残留有铁锈或涂刷过多的油和混凝土拌合物干稀不均。

解决的方法是：浇筑混凝土前，将模板清理干净，不留有铁锈和污渍，在模板便面涂擦一层薄薄的脱模剂。

前后僵住的混凝土干稀度尽量保持一致，塌落度不均匀的误差控制不大于±2cm范围内。

4.6收缩裂缝收缩裂缝主要表现为混凝土表面产生不规则的裂纹，是桥墩墩身外观质量病害中最为常见的一种。

行程原因一般有三种：⑴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，行程素混凝土，混凝土的抗拉能力下降，于是出现雾规则交叉混凝土裂纹。

⑵干缩应力引起的裂纹，在模板拆除之后，由于墩身表面失水，造成温度变化，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。

⑶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，在期内外形成温度梯度，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。

由温度应力引起的混凝土表面裂纹在大体积混凝土施工中尤为突出。

控制收缩裂纹可以采取的措施有：选择地中热水泥，在确定混凝土及塌落度的情况下，选用大粒径骨料、合理的集料级配，通过掺粉煤灰、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，降低混凝土从拌合、运输至入模时的温度。

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。

5结语针对沪昆铁路客运专线铁路桥梁高标准、高要求、“零缺陷”的质量目标，对沪昆铁路客专桥梁桥墩的施工工艺及施工中出现的质量缺陷进行了研究，提出了桥墩墩身外观质量控制方法。

上述控制措施可以有效的防止桥墩墩身在施工中初选常见的质量通病，取得良好的质量效益和经济效益.工程人员认真掌握混凝土施工技术，并在实践中不断完善，对于把沪昆铁路客运专线铁路修建成高等级线路具有重要意义。

参考文献(1)铁道科学研究院，铁路混凝土借口耐久性设计暂行规定【M】。