一種解決預制混凝土空心板厚度缺陷的方法

【摘要】：本文通過對多邊形橡膠芯模的性能分析和實踐應用，提出了一種解決預制混凝土空心板厚度缺陷的方法。
【關鍵詞】：空心板橡膠膠囊芯模剛度凹凸效應

近幾年來，橡膠膠囊作為一種制孔工具，在混凝土構件預制中應用越來越廣泛，尤其是在橋梁梁（板）預制生產中，它作為芯模板（或內模板）大有取代鋼制內模板的局勢。它重量相對較輕，且結構簡單，安裝和拆卸方便快捷，更能適合混凝土施工連續性的要求。特別是橡膠膠囊的結構形式和種類在近幾年來得到了極大的豐富，不再局限于圓形斷面結構形式，還可以做成多邊形和不規則的異形斷面結構，產品豐富了，功能也多起來，逐漸取代笨重的鋼制內模板也在情理之中。但橡膠膠囊的最大的缺點就是剛度不足，較鋼模板更容易上浮，它作為芯模板（或內模板）充氣后表面要向外擴張，使原先制作的平面變成凸面，如果制作工藝再差一點，比如膠囊壁內的胎網線（或胎網布）分布不均勻，或橡膠厚度不勻，都可造成膠囊充氣后局部鼓包，加之橡膠芯模上浮，將會導致預制梁、板厚度不均勻和頂板局部厚度不足之缺陷。預制梁（板）頂板作為橋面行車道車輛荷載的承重板，如果厚度不均勻使局部超薄，或者頂板局部厚度不足較嚴重，都會影響橋梁的壽命甚至車輛的行駛安全。雖然圓形斷面橡膠芯模板已得到了廣泛的應用，但多邊形和不規則的異形斷面橡膠芯模板（或內模板）仍然沒有完全取代鋼模板的職能，原因就在于此。在此筆者根據自己多年來的施工經驗和對混凝土空心板及橡膠芯模板的研究，針對多邊形及不規則的異形斷面空心板采用橡膠芯模板成孔工藝施工的缺陷，找到了一種解決空心板厚度缺陷的方法，總結出來同廣大橋梁工程和土建工程施工、研究人員探討。
新疆南部某國道上的許多橋梁上部結構，設計采用了大量的20米后張法預應力混凝土空心板，采用預制安裝，先簡支后進行橋面連續的結構形式。該預應力混凝土空心板箱室為對稱的八邊形（如圖1），為了提高工效，內模采用橡膠膠囊芯模，其斷面結構形式（如圖2）：橡膠外套
大充氣膠囊
實心膠棒
小充氣膠囊
圖1空心板跨中斷面圖
圖2橡膠膠囊芯模斷面圖
八邊形箱室

按照既定的施工工藝空心板混凝土分兩次澆筑成型，首次澆筑底板混凝土，采用平板振動器振搗密實平整。緊接著安裝芯模膠囊及防浮壓桿，防浮壓桿采用I80-100工字鋼按1-1.5米間距布置，然后給膠囊充氣，加好防浮壓塊，最后對稱澆筑腹板和頂板混凝土。這樣施工的結果是底板厚度和均勻度能夠保證，但腹板和頂板厚度不均勻（如圖3）。經仔細觀察發現在壓塊部位芯模下凹頂板厚度超厚，但腹板偏薄；在壓塊之間芯模上凸，厚度表現基本相反。分析原因主要有三方面：一、橡膠芯模是柔性的，充氣后表面存在較大張力，頂部受壓凹陷部位側面就會鼓凸，頂部未受壓部位正好相反，表現為上凸側凹；二、防浮壓桿通過壓塊與芯模膠囊圖3頂部未加鋼板前箱室
接觸面積較小，加強了芯模膠囊的凹凸效應；三、混凝土的澆筑先后次序形成了二次凹凸效應，先澆筑的部位先受壓先凹陷，使膠囊內氣體流向后澆筑的部位并在此處形成鼓凸。由此不難看出造成空心板厚度不均勻是芯模膠囊的凹凸效應，造成芯模膠囊的凹凸效應主要是防浮壓塊與芯模膠囊接觸面積較小，沒有形成面接觸。要解決空心板厚度不均勻問題就必須設法擴大壓塊與芯模膠囊接觸面積，提高芯模膠囊整體剛度。
根據這種思路我們對芯模膠囊頂面實施通壓，在芯模頂部32cm寬的平面范圍內，先后采用了木塊或木板條來增加壓塊與芯模膠囊接觸面積實施通壓，但效果都不理想，因為木板太厚會影響芯模膠囊幾何尺寸，太薄剛度小易變形，而且木板容易嵌入頂板混凝土中拆卸不便；后來采用竹膠板效果有較大改善，但仍不很理想；最后通過重量與剛度比較實驗，確定采用□300mm×1500mm×5mm鋼板較理想。首先、5mm鋼板厚度小，加入膠囊與頂板混凝土之間不會影響芯模與空心板箱室結構尺寸；其次、鋼板剛度大，能夠切實加強芯模膠囊剛度；第三、該尺寸每塊鋼板重較輕（僅為17.66kg），便于人工安裝拆卸；第四、不會嵌入頂板混凝土，鋼板頂面刷脫模劑，芯模膠囊放氣后鋼板靠自重可自行掉落；第五、施工方便：安裝芯模膠囊時將鋼板置于膠囊頂部，芯模膠囊充氣后鋼板隨膠囊浮起就位，人工略做調整加上防浮壓杠和壓塊即可，拆卸時隨著芯模膠囊放氣鋼板靠自重自行掉落，留置在膠囊上面，隨著膠囊一起拉出即可。
結論：根據原來理論分析在芯模膠囊頂部（32cm寬）平面范圍內加一層5mm鋼板進行通壓，只會解決頂板厚度和均勻度的問題，對腹板的厚度和均勻度只會有所改善，但實施結果是在解決頂板厚度和均勻度問題的同時也基本解決了腹板的厚度和均勻度圖4頂部加鋼板后箱室
問題，這說明作為柔性結構的芯模膠囊其頂部與側面的變形是相互關聯的，它的變形對空心板頂板和腹板厚度及均勻度的影響也是關聯的。所以在解決頂板問題的同時也使腹板問題得到解決，箱室內平整規則，線形較順直（如圖4），其效果幾乎可以與鋼制內模相媲美。