空⼼板聚苯⼄烯内模技术的运⽤
⼀、空⼼板聚苯⼄烯内模新技术应⽤背景
传统的预应⼒空⼼板采⽤充⽓胶囊作内模，有施⼯简便，快速，成本低的特点，但随着近⼏年，⾼速公路车流量不断加⼤，超载车辆增加，⼜由于空⼼板⾃⾝的弊端，会出现各种各样的通病。如承载⼒不⾜、单板受⼒、桥板裂缝、挠度过⼤等，情况严重时将影响了桥梁的使⽤。
通过近⼏年桥梁的病害调查发现，空⼼板梁最典型的通病是容易产⽣纵向裂缝，其主要原因是:⽬前⼤多数空⼼板采⽤充⽓胶囊内模，在浇筑过程中，由于充⽓胶囊芯模⾃重轻，易变形，造成腹板和顶板厚度不均匀。芯模在施⼯中会产⽣局部或整体上浮和偏位，施⼯过程很难控制，造成顶板厚度偏低并且极不均匀，最薄处还不到设计厚度的１/３，并且顶板内侧⾯形成波浪形凹凸⾯，侧板保护层厚度不够，承载⼒不⾜，对桥梁的留下安全隐患。如果拆模过早也易使空⼼板产⽣裂缝，影响桥梁的耐久性。分析原因主要有三⽅⾯：⼀、橡胶芯模是柔性的，充⽓后表⾯存在较⼤张⼒，顶部受压凹陷部位侧⾯就会⿎凸，顶部未受压部位正好相反，表现为上凸侧凹;⼆、防浮定位钢筋通过垫块与芯模胶囊接触，⾯积较⼩，加强了芯模胶囊的凹凸效应；三、混凝⼟的浇筑先后次序形成了⼆次凹凸效应，先浇筑的部位先受压先凹陷，使胶囊内⽓体流向后浇筑的部位并在此处形成⿎凸。由此不难看出造成空⼼ 板厚度不均匀是芯模胶囊的凹凸效应，造成芯模胶囊的凹凸效应主要是防浮垫块与芯模胶囊接触⾯积较⼩，没有形成⾯接触。要解决空⼼板厚度不均匀问题就必须设法扩⼤压块与芯模接触⾯积，提⾼芯分模整体刚度。
云主机51web鉴于此，为了提⾼空⼼板质量合格率，通过查阅资料、咨询专家、现场讨论、实地考察等⼿段，确定采⽤聚苯⼄烯内模法进⾏空⼼板施⼯。
⼆、聚苯⼄烯内模法特点及原理
（⼀)特点
将内模改为聚苯⼄烯泡沫，使⽤泡沫作为填充内模不仅能节省⼤量的⼈⼯和机械使⽤量,⽽且其⾃重轻，操作简便，不增加梁体⾃重，浇注完混凝⼟后可留在结构内不必取出, 投⼊机械及⼈⼯数量也⼩，还能保证施⼯质量。
（⼆）原理
1、聚苯⼄烯内模
聚苯⼄烯内模是将熟化后的聚苯⼄烯泡沫(EＰS，⼀种轻型⾼分⼦聚合物)颗粒充满特制的内模模具的型腔内，在较短的时间内，将热蒸汽通过模壁的⽓孔直接进⼊模腔中，颗粒受热软化膨胀，由于模具型腔的限制，迫使膨胀的颗粒填满整个型腔的各个空隙，并完全粘成⼀个整体，最后熔接成与模具完全相同的形状，经过冷却定型后，从模具中取出，即可得到聚苯⼄烯泡沫内模制品。
外观要求：尺⼨符合图纸要求，⽆变形损坏，棱⾓分明，线形顺直。
图1 空⼼板聚苯⼄烯内模
２、施⼯原理
利⽤聚苯⼄烯泡沫芯模料轻质硬的特性，将聚苯⼄烯泡沫芯膜⽔平安放于底板钢筋层与两腹板钢筋层围设的U形空间内，作为预制空⼼板的内胎模，绑扎顶板钢筋层，⽀⽴钢外模，并通过钢外模内侧设置的紧固体系和钢外模顶⼝处设置的压杠组件对芯模进⾏牢靠固定。浇筑混凝⼟后，随即拆除压杠组件。当梁体混凝⼟养护达到拆模强度要求后，拆除紧固体系及钢外模。达到设计要求强度后，对张拉过的钢绞线进⾏放张，最后将制成的空⼼板吊装出槽。
三、空⼼板聚苯⼄烯内模新技术在机西⾼速⼆期⼯程应⽤情况
(⼀）应⽤情况
我标段共有分离式⽴交桥１0座、中桥2座、天桥1座、跨线及匝道桥5座，合计18座共计15３7延⽶，先张法预制空⼼板７3６⽚。采⽤聚苯⼄烯内模法进⾏预制空⼼板施⼯，空⼼板质量合格率设计及规范要求，在四个标段中率先完成空⼼板预制。（⼆）施⼯⼯艺流程
台座及混凝⼟穿⼒梁制作→绑扎底板及腹板钢筋⾻架→穿预应⼒筋→施加预应⼒→安装聚苯⼄烯泡沫内模→绑扎顶板钢筋→安装侧模和端模→聚苯⼄烯泡沫内模加固→混凝⼟拌合后浇筑→拆模养⽣→强度测定预应⼒放张→空⼼板出槽→空⼼板检测
1、台座及混凝⼟穿⼒梁制作
根据预制空⼼板梁的设计指标设计制作台座。先张台座总长为85m，13m与20ｍ预制空⼼板断⾯梁底（顶)宽度相同，且钢绞线受⼒区中⼼位置相同所以预制梁槽台座可通⽤。梁槽台座设置为2.1３m×７共计７道，⼀道梁槽可以同时预制13m空⼼板6⽚(１3ｍ×6⽚+间距7m＝8５m)；可以同时预制２０m空⼼板4⽚(20m×4＋间距5m＝８５m)，梁槽长度满⾜施⼯要求。
２、底板及腹板钢筋⾻架绑扎
钢筋在加⼯棚内加⼯，在台座上绑扎。钢筋的交叉点⽤铁丝绑扎牢固，主要受⼒钢筋交叉要点焊牢固，
并在底板钢筋层下侧⽀垫绑扎与梁体混凝⼟同标号的混凝⼟垫块。混凝⼟垫块呈梅花型交错布置，并在绑扎前⽤⽔浸湿，以保证钢筋保护层符合设计要求。
图2 底板腹板钢筋⾻架绑扎内嵌模组
3、穿预应⼒筋、施加预应⼒
底板底层钢筋铺设成型后，穿预应⼒筋并施加初始预应⼒。预应⼒筋张拉程序为：单根调直→单根张拉（初应⼒为２５％δＫ)→多根张拉(整体张拉应⼒50%δＫ)→多根张拉（整体张拉应⼒1０0%δK)→持荷５分钟(１0０%δＫ锚固测延伸量）。
图3 智能张拉
4、聚苯⼄烯泡沫内模加⼯及安装
聚苯⼄烯泡沫内模在⼚家统⼀加⼯后运⾄施⼯现场，进场时必须经过检测合格后⽅
可进⾏使⽤。在底板钢筋层上侧及两腹板钢筋层内侧绑扎符合钢筋保护层厚度的混凝⼟垫块，混凝⼟垫块布置间距70－
100cm，呈梅花型均匀交错布置。将泡沫内模⽔平安放于底板钢筋层与两腹板钢筋层围设的U形空间内，使绑扎的混凝⼟垫块抵住泡沫内模，以防⽌内模移动。聚苯⼄烯内模安装时要按照设计位置和尺⼨挂线进⾏线型控制，安放时不得使其受损，如有损坏要予以更换。两块聚苯⼄烯内模之间采⽤宽胶带包裹粘贴连接，保证连接处不漏浆，且连接顺直。安装完成后，保证内模牢固可靠、线形顺直。
图4 内模尺⼨检查图5内模安装与固定
５、顶板钢筋⾻架绑扎
在泡沫内模的上⽅，两腹板钢筋层顶端之间绑扎顶板钢筋层，并在顶板钢筋层下侧绑扎与钢筋保护层厚度相同的混凝⼟垫块，使顶板混凝⼟垫块地址泡沫内模，防⽌内模移动。
图6 顶板钢筋⾻架绑扎
６、侧模和端模安装
侧模为整体定型钢模板，采⽤⽊⽀撑配合钢拉杆。端模根据设计要求按不同斜度采⽤钢结构制作，模板及⽀架具有⾜够的强度和刚度，保证在设计要求的情况下，便于拆装并能和安装钢筋等⼯序配合进⾏。采⽤⼈⼯配合龙门吊安装模板。为防⽌漏浆各模板连接处采⽤错缝连接。
（1）安装模板前，把模板清理⼲净，并涂刷隔离剂。
(2）模板与钢筋安装⼯作配合进⾏，端模应待钢筋安装完毕后安设。
（3）安装侧模板时，防⽌模板移位或凸出。
（4）模板安装完毕后，对其平⾯位置、节点联系及纵横向稳定性进⾏检查。
视频无线传输(5）为防⽌漏浆，模板采⽤搭接缝处理，内加海棉条，保证外观质量。
7、聚苯⼄烯泡沫内模加固
为防⽌泡沫内模在混凝⼟浇筑时发⽣上浮，因此必须对泡沫内模进⾏固定。聚苯⼄烯泡沫内模的固定
采取在外模加设每隔1ｍ间距的钢管压杆，压杆通过花篮螺丝连接在外模上，压杆下布设1cm厚10cm-１５cm长⽊板压制在聚苯⼄烯泡沫模型上，为保证
聚苯⼄烯泡沫内模位置准确不发⽣偏位和上浮，同时为保证保护层厚度，在泡沫内模的四周间距均匀加设⾜够数量多的垫块。
图7 采⽤压杠加固内模
8、混凝⼟浇筑及养⽣
（1)混凝⼟浇筑
砼浇筑前，全部模板和钢筋均应清理⼲净，不得有积⽔、锯末、施⼯碎屑和其他附着物。砼浇筑时采⽤分层施⼯，先浇底层砼，再安放定型聚苯⼄烯泡沫模型制孔，最后浇筑侧⾯及顶⾯砼。
在浇筑底层砼时，严格控制底层砼厚度。⾃⼀端向另⼀端铺筑砼，使⽤振捣棒对边⾓部位振捣密实。分层厚度不得超过
30cm，并且在浇筑时防⽌混凝⼟产⽣离析现象。
定型聚苯⼄烯泡沫模型或ＰVC管固定后，⽴即浇筑侧⾯及顶⾯砼。浇筑时，聚苯⼄烯泡沫模型两侧每层对称下砼，每层厚度不超过３0cm，振捣器垂直插⼊砼内，并插⾄底层砼50ｍm，但避免碰撞钢筋及其他预埋件；插⼊点交错排列，移动间距为振动作⽤半径的1.5倍，与侧模保持50～１00mｍ的距离，每⼀处振动完毕后，应边振边徐徐提出振动棒，将⽓泡从底部和侧⾯赶出，特别是梁的企⼝缝处和边板马蹄部加强振捣，防⽌成型后形成蜂窝⿇⾯。
在浇筑过程中要严格控制底板及顶板砼厚度，确保砼内在尺⼨。
图8 混凝⼟浇筑
(2）混凝⼟养⽣
养护是砼浇筑成型后，使其表⾯维持适当的温度和湿度，保证内部充分⽔化，促进强度不断增长的重要环节，对砼质量有很⼤影响。因此，在砼初凝后,⽤湿⿇袋、毡布尽快覆盖，并利⽤⾃动喷淋系统经常洒⽔养护7天以上，以能保持砼表⾯经常处于湿润状态为标准。夏天天⽓炎热的情况下浇筑砼，易发⽣⼲缩裂缝，根据空⽓的温度、湿度和⽔泥品种及掺⽤的外加剂等情况，加强砼养护，每半个⼩时
浇⼀次⽔。冬季施⼯时，覆盖后采⽤⾃动蒸汽养⽣设备蒸养，按冬季施⼯相关要求进⾏温度控制。
图9 覆盖养⽣
9、预应⼒放张和梁体出槽
（1)预应⼒放张
射频调制器混凝⼟的强度达到设计强度的85%以上且砼龄期不⼩于７天，弹性模量不低于混凝⼟28d弹性模量的８0%时,⽅可放张。在放张之前，先拆除限制位移的侧模、翼缘模板。放张时采⽤两台２50T千⽄顶进⾏，整体放张。安装好螺杆联结器、张拉精轧螺纹钢筋及活动横梁。把千⽄顶送油，⽤千⽄顶顶着活动横梁，这样拧在固定横梁上的螺栓就会松动，拧松固定螺栓，千⽄顶缓慢卸荷，即完成放张⼯作。
(２)切割钢绞线
切割钢绞线时，切⼝要靠近构件。放张后⽤砂轮切割机⾃中间切断，切割时保证距构件10cm以上的距离。吊装前，再⽤砂轮机进⾏切割，切割处的外露钢绞线涂刷防锈漆。同⼀线上的梁要从放张端向向另⼀端逐次进⾏切割。钢绞线两端刷防锈漆，以防锈蚀。
钢绞线放张后，使⽤混凝⼟及时进⾏梁两端的封头施⼯。对预制好的空⼼板进⾏编号。
１0、梁板检测
空⼼板梁顶板厚度检测为取芯检测,⽤⽔钻对梁板顶板进⾏取芯,⽤测量取芯混凝
⼟的长度或测量取芯孔深度的⽅法来检测顶板厚度。空⼼板梁腹板厚度检测为保护层厚度检测，⽤钢筋位置测定仪对腹板厚度进⾏检测。
图10 钢筋保护层厚度检测图１1 编号存梁
四、空⼼板聚苯⼄烯内模技术经济技术分析
1、技术分析
（1)质量⽅⾯
采⽤聚苯⼄烯内模法进⾏空⼼板预制后，空⼼板质量合格率由8１.9％提升⾄90％，空⼼板预制的难点问题—顶板厚度超规得到有效解决。详见下表。
表1 质量对⽐分析表
序号调查项⽬充⽓胶囊法聚苯⼄烯内模法
1 顶板厚度超规11.09% 2．8１%
2 保护层厚度超规2．81% 2.66%
3 腹板厚度超规 2.5０％ 2.34%
4 底板厚度超规1．56% 1．５6%
5 受⼒筋间距超规０.4７% ０.４7%
6 现场⽂明施⼯差0.4７％0.16％
7 合计18.９0% １0．0％
图12 质量对⽐分析折线图
(２）⼯期效益
采⽤聚苯⼄烯内模法施⼯后，空⼼板质量合格率得到提升，达到设计规范和品质化
施⼯要求。空⼼板施⼯得以有序、⾼效推进，使得我标段在全线率先完成空⼼板预制。
２、经济优势
双生筷按⼀槽４⽚１6⽶空⼼板为例计算每⽚梁内模成本。购买3槽内模计算，以200⽚梁进⾏摊销内模模板费⽤。聚苯⼄烯内模法每⽚梁可节约５０2元，详见下表。
表2经济效益分析表
3、社会效益
空⼼板聚苯⼄烯内模法施⼯有效的保证了施⼯质量，在⼀定程度上满⾜了近年来车流量不断增长对桥梁⼯程质量的⾼要求。同时缩短了施⼯周期，降低了劳动强度，节约了社会资源。且有利于施⼯标准
化、专业化操作和管理，降低了安全⽣产事故发⽣的。
五、空⼼板聚苯⼄烯内模技术综合效益总结
排火空⼼板聚苯⼄烯内模技术的优点有：
1、施⼯简便，安全可靠，缩短⼯期，保证了⼯程质量和施⼯安全。
2、聚苯⼄烯内模,⽆特殊要求，价格便宜，施⼯成本低，经济效益显著。
３、采⽤的聚苯⼄烯内模⽆需拆除，封端和梁体混凝⼟⼀起浇筑，减少了施⼯⼯
序，加快了施⼯进度，同时不会造成环境污染，有利于环境保护。
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