钢管混凝土脱黏、脱空及成因

近20多年以来，我国钢管混凝土拱桥建设的数量和规模都在快速发展，但由于高速发展过程中忽视了一些技术细节，现已投入使用的钢管混凝土拱桥出现了较多的质量问题。其中拱肋脱黏、脱空问题尤为突出，桥梁的安全性和耐久性受到影响。学者和工程师对钢管混凝土拱肋的脱黏、脱空现象进行了大量统计，同时对成因进行研究。

6.1.1.1　脱黏、脱空现象分类［1］

钢管混凝土脱黏、脱空现象根据成因可归纳为以下三类：

（1）第一类为混入空气引起的脱空。在管内混凝土泵送过程中，由于泵送设备配置不当或工艺操作不合理等原因，导致空气混入混凝土中一起泵送至管内并滞留，核心混凝土凝结后造成脱空。

（2）第二类为特殊部位的脱空缺陷。例如内法兰盘处出现的角隅脱空、拱顶段出现的气体聚集脱空、浮浆易聚集部位导致核心混凝土内部或接触边界出现薄弱夹层（块）。

（3）第三类为钢管与混凝土之间脱黏引起的脱空。桥梁在正常使用阶段，由于环境温度变化、后期混凝土补偿与收缩不匹配等原因导致的应力变化，与成桥时的应力叠加，超出钢管与混凝土的黏结应力，两者之间产生裂隙分离。

钢管混凝土脱黏、脱空现象根据混凝土状态的变化形成，可归纳为以下三类：

（1）第一类称为不密实引起的脱空。在泵送管内混凝土时，由于泵送系统或其他原因，使混凝土输送不到位或者密实度不够，从而导致成桥后管内核心混凝土产生空洞，形成脱空。(www.xing528.com)

（2）第二类称为脱黏引起的脱空。钢管拱肋内部核心混凝土本身密实性良好，但是在桥梁运营过程中，由于受到轴向压力、温度变化（包括温升和温降），或者是混凝土收缩、徐变以及微膨胀剂失效等方面的影响，使得钢管与混凝土在接触面处产生裂隙，两者脱离。

（3）第三类称为脱空缺陷。如因不密实引起核心混凝土内部或接触边界出现薄弱夹层（块），又如因脱黏在构造不当处出现角隅脱空，这些缺陷与第一类脱空相似但不能按第二类脱空计算，只能定性分析成因。

6.1.1.2　脱黏、脱空原因分析［1］

施工阶段造成混凝土与钢管脱空的主要因素较为复杂，总结起来大致包括混凝土配合比设计不当、混凝土内空气存在临界逃逸角、不利构造部位气体聚集、泵送过程中无法排净空气或混入空气等。目前管内混凝土主要采用泵送顶升法来进行灌注，因为有外包钢管的阻隔，无法用常规手段进行有效振捣，若混凝土配合比设计达不到要求，很容易导致脱空缺陷。

泵送顶升过程中，混凝土从拱脚往拱顶上升，管内空气排出通道主要为拱背分布排气孔和拱顶的排浆管，因大部分节段拱顶排浆管与管内混凝土顶面距离较远，若排气孔设计不当，极易导致气体滞留形成脱空。拱顶附近拱肋逐渐向水平方向过渡，钢管倾角变小，当倾角小于空气临界逃逸角时，部分空气黏滞于拱顶无法排出；混凝土顶升至拱顶出浆管附近时，冲击拱顶隔仓板后形成波浪，容易形成空气包。

混凝土本身存在一定的含气率，在拱肋混凝土泵送完成后、初凝前，部分泌水和气体向拱顶汇集，也会形成气腔。上述原因都会导致脱空现象产生。

郑皆连［2］提出以500米级钢管混凝土拱桥的设计和成套施工技术为基础，建造700米级钢管混凝土拱桥已不存在技术门槛，但急需解决管内混凝土的脱黏、脱空等问题。