预应力混凝土施工质量通病与防治汇总.docx

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预应力混凝土施工质量通病与防治汇总

预应力混凝土桥梁施工质量通病与防治

（预制安装类）

2011．4

一、预应力混凝土桥梁施工过程中质量控制的特点

1.预应力混凝土桥梁施工过程中的特点

1）预应力混凝土桥梁施工过程中的受力特点：

A.成桥后：

混凝土与预应力共同受力的连续结构；

B.成桥前：

从钢筋混凝土-预应力混凝土结构的过程

C.施工中：

●从普通钢筋混凝土结构到预应力混凝土结构，

●从简支静定结构到连续结构的过程

D.静定体系与超静定体系在施工中的特点

●支座沉降位移

●环境温度变化

●预应力施加

2）预应力混凝土桥梁施工过程中的工艺特点

A.不同结构类型桥梁的施工其施工工艺不同

●简支板梁桥

●等截面连续梁桥

●变截面连续箱梁桥

●变截面连续刚构

●拱桥

●梁拱组合体系桥

●斜拉桥

●悬索桥及自锚式悬索桥

B.同类型的桥梁不同的施工方法其施工工艺不同

●支架现浇

●预制安装

●挂蓝悬臂浇筑

C.分部、分项施工环节多、工序复杂

3）预应力混凝土桥梁施工过程中的质量特点

A.质量问题的不可逆转性

B.工序间质量问题的可传递性

2.预应力混凝土桥梁施工过程中的质量依据

1）中华人民共和国行业标准

公路桥涵施工技术规范（JTJ041–2000）

2）中华人民共和国行业标准

公路工程质量检验评定标准（JTJ071–98）

二、预应力混凝土桥梁施工过程中的质量控制

㈠、预制安装结构

1.墩柱现浇

A.蜂窝麻面

●材料配比

Ø水泥偏少、

Ø含砂率不足

Ø集料级配不良

Ø坍落度不适宜

●施工工艺

Ø漏振、振捣不足

Ø模板漏浆

Ø钢筋间距过小

B.气泡

●材料配比

Ø水灰比偏大

Ø含砂率过大

●施工工艺

Ø模板不够光滑、

Ø脱模剂太粘

Ø振捣时间偏短、振捣间距过大

Ø增大模板外侧震动

C.砂线

●材料配比

Ø水泥用量不足

Ø砂率中0.3mm以下颗粒不足

Ø集料级配不良

Ø混凝土流动度过大

●施工工艺

Ø混凝土搅拌不均匀

Ø模板漏浆严重

Ø振捣时间偏短

Ø坍落度不适宜

D.分层线

●材料配比

Ø两次搅拌材料差

●施工工艺

Ø分层振捣振捣棒插入下层混凝土深度不够

Ø施工组织不严密，二次待料时间间隔过长

Ø两次混凝土坍落度相差过大

E.色差

●材料配比

Ø水泥与添加剂不匹配

Ø水泥变更

Ø集料级配中碎石变更

Ø坍落度不适宜

●施工工艺

Ø过振

2.预制

1）先张法空心板梁预制

2）后张法空心板梁预制

3）组合箱梁预制

4）T梁预制

5）通病与防治

A.通病

●混凝土振捣工艺及其病害

✧振捣不实

✧过振

●芯模上浮及其病害

✧空心板梁

✧组合箱梁

●混凝土养生及其病害

●裂缝的产生（横缝及纵缝）

✧建筑材料

✧施工工艺

芯模漏气及箱梁拆模

✧工程管理

●色差的产生

✧材料

✧工艺

✧管理

●预应力施加及其起拱

✧先张法施工

✧后张法施工

B.防治

3.安装

1）汽车吊安装

2）跨敦龙门吊安装

3）导梁安装

4）架桥机安装

5）通病与防治

A.通病

●支座变形

先张空心板

组合小箱梁

●桥梁连续、

空心板梁桥面连续

组合箱梁结构连续

B.防治

4.桥面系施工

1）防撞护栏

2）桥面铺装

3）通病与防治

A.通病

桥面大面积龟裂

桥面铺装脱空

防撞护栏不规则裂缝、气泡及色差

B.防治

㈡、支架现浇结构

1.支架的选择

1）满堂支架

2）少支架

2.基础处理

1）满堂支架基础处理

2）少支架基础处理

3.支架搭设与支架预压

1）满堂支架搭设与支架预压

2）少支架搭设与支架预压

4.混凝土浇筑

1）满堂支架法混凝土浇筑

2）少支架法混凝土浇筑

5.混凝土养生

1）冬期养生

2）高温期养生

6.预应力施加

7.预应力孔道压浆

8.落架

9.防撞护栏施工

10.桥面铺装施工

㈢、挂蓝悬浇结构

1.钻孔灌注桩基础

2.水中承台与深水围堰施工

3.墩身与盖梁施工

4.0#块浇筑、托架设计与临时固结体系

5.挂蓝设计与悬浇块段施工

6.合拢段施工与两次体系转换

7.防撞护栏施工

8.桥面系施工

㈣、其它结构

1.梁拱组合体系桥梁

2.斜拉桥

3.悬索桥

㈤、根据工程重点与难点制定相关工序质量控制要点。

1.高强混凝土施工质量的控制

1）高强混凝土的定义与特点

A.定义：

按我国目前设计与施工水平一般认为：

强度等级≥C50的混凝土称为高强混凝土。

B.特点：

强度高、变形小及耐久性好；不足之处脆性大、延性差：

混凝土质量易受施工过程中环境因素的影响。

2）高强混凝土原材料质量控制

A.水泥及水灰比

●水泥：

宜选用标号≮525号的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和早强型硅酸盐水泥；其中铝酸三钙（C3A）含量控制宜≯8﹪；

●水灰比：

（水胶比）宜控制在0.24～0.35的范围内；

B.细骨料及砂率

●细骨料：

圆形颗粒质地坚硬、级配良好洁净的天然河砂；细度模数≮2.6、含泥量不应＞2﹪；

●砂率：

宜控制在28﹪-34﹪，泵送工艺32﹪-40﹪；

C.粗骨料：

●粗骨料：

宜采用密实坚硬的石灰岩、深层火成岩其抗压强度应比所配制的混凝土强度高50﹪以上；碎石最大粒径控制在20—25mm以下。

D.化学添加剂

●高效减水剂：

●缓凝剂：

E.矿物活性材

●粉煤灰：

烧失量＜5﹪（最好为2﹪），Mg＜5﹪、

SO3＜3﹪；细度为通过45μm孔的量65≮﹪

●硅粉：

要求其SiO2含量≥90﹪，密度2.2左右，平均粒径0.1-0.2μm，比表面积≥25×103㎡/kg；

●沸石粉：

●高炉炉渣：

3）高强混凝土配合比设计控制

由於高强混凝土与普通魂凝土性质不同，水灰比与混凝土强度无直接对应关系，因而必须进行试配。

混凝土配制的强度为：

fcu，p＝fcu，k＋1.645σ

水胶比：

控制在0.24-0.38范围内，C50用0.31-0.32；

水泥量：

一般不超过500㎏／m3

4）高强混凝土施工过程的控制

a）一般要求：

●高强混凝土应采用强制式混凝土撹拌设备拌制

●高效减水剂宜采用后掺法，高效减水剂应在其它材料充分拌合后，最后加入。

在加入减水剂后混凝土拌合料在撹拌机中继续撹拌的时间不得少于60s（粉剂）和30s（水剂）；

●严禁在混凝土拌合料出撹拌机后二次加水；

●高强混凝土在浇筑后一定的时间（根据环境温度要求）内必须进行养护，养护时间≮14天；

b）高效减水剂的使用

●高效减水剂的作用：

✧高效减水剂使水泥颗粒高度分散，从而大大提高了水泥浆体的流动性，促进水泥的水化程度，加快混凝土的凝结。

产生早强作用；

✧高效减水剂能使混凝土的水灰比减小，流动性增加，现场工作度提高；

●高效减水剂的使用中常见问题与原因：

✧混凝土拌合物坍落度损失快；

✧与水泥兼容性要求严格；

✧对混凝土外观色差有影响；

✧混凝土坍落度损失是由于水泥浆体中残存的高效减水剂量降低使水泥颗粒吸附的减水剂分子减少，从而产生凝聚之故；

●施工中的对策：

✧选制正确的混凝土撹拌时的投料顺序；

✧严格施工组织尽量缩短混凝土拌合料运输时间；

✧在掺加高效减水剂的同时，掺入一定量的缓凝剂如：

掺木质素磺酸盐可以延缓混凝土坍落度损失。

目前新产品JM-Ⅱ（非泵送）已可达要求；

✧泵送混凝土为保证泵送质量，应控制水泥用量并掺入适量的粉煤灰，调整好砂率。

可采用复合高效减水剂（JM-8缓凝、泵送混凝土高效增强剂）

✧采用施工现场二次添加少量减水剂二次撹拌；

c）高强混凝土的水化热影响

●混凝土的水化热现象

●混凝土水化热结果

●混凝土水化热问题的长期后果

●影响混凝土水化热温度的因素

●施工中的对策

2.预应力张拉过程中的控制

3.大体积混凝土施工质量控制

4.施工过程中的混凝土裂缝控制

1）混凝土裂缝的种类与特征

从裂缝的性质划分：

A.受力裂缝

●混凝土构件的弯曲裂缝

●混凝土构件的剪切裂缝

●局部受力裂缝

●日照温差及降温作用裂缝

●支座不均匀沉降裂缝

B.非受力裂缝

●混凝土塑性沉降裂缝

●混凝土塑性收缩裂缝

●混凝土干缩裂缝

●混凝土温度收缩裂缝

C.化学作用裂缝

●钢筋锈蚀裂缝

●碱集料反应裂缝

2）混凝土裂缝性质检查与判断

目前我国现行桥涵设计规范规定：

●钢筋混凝土构件允许出现＜0.2mm的受力裂缝；

●全预应力混凝土结构以及部分预应力混凝土结构A类构件不得出现裂缝；

A.当预应力混凝土构件在施工阶段出现裂缝必须仔细的进行现场检查。

检查裂缝的分布（裂缝的位置、间距及数量）、裂缝的长度、宽度及深度。

认真记录并在构件上标明；

B.根据裂缝的分布情况，结合构件的受力及施工各工序的状况，寻找裂缝产生的原因，判定裂缝的性质；

C.对于非受力裂缝，混凝土学研究认为宽度＜0.01mm混凝土裂缝是可以自行愈合的；但过宽的、正在发展的特别是裂缝中有流动水就很难愈合的；其机理是硬化水泥浆液中的氢氧化钙可与周围空气或水中的二氧化碳结合生成碳酸钙，它与氢氧化钙结晶沉淀并集聚在裂缝内；

D.对于受力裂缝，应根据裂缝检查的具体情况，分析确定裂缝产生的原因，决定处理方法。

并应通过桥梁荷载试验进一部确定处理措施的可靠性；

3）混凝土硬化过程中裂缝的防治

混凝土收缩裂缝分类：

A.凝结硬化收缩裂缝

a）塑性收缩裂缝

●塑性沉降裂缝

a）混凝土浇筑后1-3小时内，随泌水而沉降或随混凝土塑性收缩产生的裂缝。

塑性沉降裂缝有明确的部位和方向性；

●在接近构件表面的水平钢筋上方最容易形成沉降裂缝，并且随钢筋直径加粗和混凝土保护层厚度减薄而产生，当宝护层较薄时塑性沉降裂缝可能达到钢筋表面并沿钢筋长度方向发展；

●混凝土构件侧模板附近，由于垂直下沉的骨料及水泥浆因颗粒受到侧模板的摩擦阻力而与周围的混凝土形成沉减差而造成塑性沉降裂缝。

侧模板的刚度不足也会引起塑性沉降裂缝；

●混凝土截面变化较大部位，由于混凝土浇筑深度不同，有不同的沉降从而在交接面处产生沉降差而产生塑性沉降裂缝；

●对于混凝土现浇扩大基础因地基不均匀沉降而产生塑性沉降裂缝；

b）钢筋正上方与其周围发生不同的收缩下沉产生沉降裂缝，随混凝土原材料及配比不同，浇筑高度与浇筑速度不同而不同。

浇筑高度越高，浇筑速度越快沉降越大。

c）塑性收缩裂缝是混凝土由塑性转变为固体性化学反应所引起。

水泥用量越多，水灰比越高，所产生的塑性受缩就越大

d）预防措施：

1）严格控制混凝土水灰比和加水量，尽量减少单方水泥用量；

2）掺入减水剂和适量粉煤灰，以便减少沉减量和塑性收缩；

3）在混凝土浇筑1-2小时后对混凝土进行二次振捣，表面拍打、振密。

箱梁及T梁应浇筑到翼板根部时停一段时间，待梁身混凝土泌水沉降完成后再继续浇筑翼板混凝土；

●塑性干缩裂缝

1）混凝土浇筑后约4小时列缝出现在结构或构件表面形状很不规则，长短不一，互不连贯俗称龟裂。

混凝土塑性收缩是硬化前的新拌混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发而引起的干缩裂缝，因而常见于浇筑后的混凝土构件的外露表面，尤其是大面积板面；

2）产生塑性干燥收缩裂缝的原因是：

a）混凝土浇筑后，表面没覆盖，水分蒸发快，体积急剧收缩在干热及大风季节极易产生干燥收缩裂缝；

b）水泥用量过大砂粒径太细；

c）混凝土水灰比过大；

3）预防措施：

a）严格控制水灰比及水泥用量选用较大砂粒径和级配良好的石料；

b）避免混凝土自身与环境温度相差过大，浇筑后及时覆盖，保湿养护；

c）设置风挡：

在气温高干燥或风速大的气候条件下施工应及早洒水养护；

b）干燥收缩裂缝

●现象：

表面性裂缝，宽度只有0.05-0.2mm走向为纵横交错，没有规律性。

一般发生在混凝土浇筑后数周或数月后的整体现浇结构中多半发生在结构的变截面处平面裂缝多半延伸到变截面部位或块体边缘。

预制构件多产生在箍筋位置；

●产生的主要原因：

a）混凝土成型后养护不当，表面体积收缩大，受内部混凝土约束出现拉应力引起裂缝；

b）采用含泥量过大的细沙、粉砂浇筑的混凝土；

c）过振，表面形成水泥含量较多的砂浆层；

c）混凝土收缩裂缝成因分析：

1）从工程结构角度上认为混凝土在硬化的过程中发生的体积缩小的现象称为混凝土收缩。

混凝土收缩是混凝土结构客观存在的物理现象。

构件混凝土初始硬化过程中，若是允许混凝土自由收缩变形，则混凝凝土内部不会产生应力；

2）在实际桥梁工程施工过程中混凝土结构或构件在施工中都毫无例外的存在约束：

●外约束：

结构的变形受到另一结构的阻碍，结构与结构之间的互相牵制作用称作外约束。

外约束分为：

✧弹性约束、

✧全约束

✧连续式约束；

●内约束：

构件本身内部组成材料之间互相约束作用，例如钢筋与混凝土之间、构件尺寸大的部分与尺寸小的部分之间等；

3）当混凝土的收缩变形受到约束这种约束限制混凝土收缩变形使混凝土内部产生内部拉应力（应变）当这种拉应变超过硬化过程中的混凝土的极限拉应变则混凝土开裂；

4）混凝土在硬化过程中的物理力学性能变化：

龄期（天）

3

4

7

14

21

28

抗拉强度

0.26

0.35

0.53

0.76

0.9

1.00

弹性模量

0.45

-

0.63

0.83

0.94

1.00

极限拉伸

0.57

0.64

0.77

0.89

0.96

1.00

5）减少混凝土收缩开裂的工程原则

●减少混凝土总体收缩量和不均匀收缩量；

●减少混凝土所受到的约束程度—设置各种施工缝、后浇带，约束界面上设置滑动层；

B.温度收缩裂缝

混凝土伴随温度升降发生胀缩变形，当这种变形受到约束，就会在混凝土中产生拉、压应力。

因而产生温度收缩裂缝。

温度收缩裂缝因混凝土内外温差与混凝土结构与环境温度的温差两种原因均可引起；

1）温度收缩裂缝现象：

●表面温度裂缝走向无一定规律性，梁板及长度尺寸较大结构裂缝多平行于短边，大面积结构裂缝常纵横交错；

●温度深层裂缝和贯穿裂缝一般与短边方向平行或基本平行裂缝沿全长分段出现，中间较密，表面、深层、贯穿温度裂缝的宽度大小不一，一般在0.5mm以下；

●温度收缩裂缝大多发生在施工期间沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窄状，如遇上下缘配筋较多结构，也出现中间宽两头窄的形状；

2）产生的原因：

●深层和贯穿温度裂缝多由于结构降温差值较大，整体受外界的约束而引起如现浇桥台混凝土、挡墙混凝土或大体积刚性扩大基础；

●构件采用蒸汽养护时由于温度降温控制不好，降温过快或构件急于出池，急速揭盖均使混凝土表面剧烈降温导致构件表面出现裂缝；

3）预防温度裂缝的措施：

一般可从控制温度，改进设计和施工操作工艺，改善混凝土性能，减少约束条件等方面入手；

a）降低混凝土的浇筑温度；

b）降低水泥的水化热的温升

c）加快浇筑后混凝土的散热

d）降低欲浇筑混凝土结构的外部约束

e）加强浇筑混凝土的表面保护

f）改善混凝土的性能

g）掌握混凝土拆模时的温差变化

h）正确控制蒸汽养护的升、降温度变化

i）温度控制参考值：

●控制混凝土的浇筑温度T≤25℃-30℃

●控制水泥水化热最高值T≤55℃-70℃

●控制混凝土内外温差值T≤15℃-25℃

●控制混凝土表面与环境温差T≤15℃-20℃

4）混凝土施工阶段受力裂缝的防治

●简支结构

●连续结构（支架现浇等截面箱梁、变截面箱梁，悬浇、悬拼变截面箱梁，）

●拱式结构（混凝土拱桥、梁拱组合体系桥）

●索式结构（混凝土斜拉桥、混凝土自锚式悬索桥）

5.预应力孔道压浆

6.预应力混凝土结构保护层