摘要：本文通過(guò)對(duì)多邊形橡膠芯模的性能分析和實(shí)踐應(yīng)用，提出了一種解決預(yù)制混凝土空心板厚度缺陷的方法。
關(guān)鍵詞：空心板 橡膠膠囊 芯模 剛度 凹凸效應(yīng)
近幾年來(lái)，橡膠膠囊作為一種制孔工具，在混凝土構(gòu)件預(yù)制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在橋梁梁（板）預(yù)制生產(chǎn)中，它作為芯模板（或內(nèi)模板）大有取代鋼制內(nèi)模板的局勢(shì)。它重量相對(duì)較輕，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和拆卸方便快捷，更能適合混凝土施工連續(xù)性的要求。特別是橡膠膠囊的結(jié)構(gòu)形式和種類在近幾年來(lái)得到了極大的豐富，不再局限于圓形斷面結(jié)構(gòu)形式，還可以做成多邊形和不規(guī)則的異形斷面結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品豐富了，功能也多起來(lái)，逐漸取代笨重的鋼制內(nèi)模板也在情理之中。但橡膠膠囊的最大的缺點(diǎn)就是剛度不足，較鋼模板更容易上浮，它作為芯模板（或內(nèi)模板）充氣后表面要向外擴(kuò)張，使原先制作的平面變成凸面，如果制作工藝再差一點(diǎn)，比如膠囊壁內(nèi)的胎網(wǎng)線（或胎網(wǎng)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(huì)導(dǎo)致預(yù)制梁、板厚度不均勻和頂板局部厚度不足之缺陷。預(yù)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(yán)重，都會(huì)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(yīng)用，但多邊形和不規(guī)則的異形斷面橡膠芯模板（或內(nèi)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(jù)自己多年來(lái)的施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)混凝土空心板及橡膠芯模板的研究，針對(duì)多邊形及不規(guī)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(jié)出來(lái)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(guó)道上的許多橋梁上部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用了大量的20米后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，采用預(yù)制安裝，先簡(jiǎn)支后進(jìn)行橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式。該預(yù)應(yīng)力混凝土空心板箱室為對(duì)稱的八邊形，為了提高工效，內(nèi)模采用橡膠膠囊芯模，其斷面結(jié)構(gòu)形式：
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(dòng)器振搗密實(shí)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(duì)稱澆筑腹板和頂板混凝土。這樣施工的結(jié)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(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)在壓塊部位芯模下凹頂板厚度超厚，但腹板偏??；在壓塊之間芯模上凸，厚度表現(xiàn) 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(cè)面就會(huì)鼓凸，頂部未受壓部位正好相反，表現(xiàn)為上凸側(cè)凹；
二、防浮壓桿通過(guò)壓塊與芯模膠囊
三、混凝土的澆筑先后次序形成了二次凹凸效應(yīng)，先澆筑的部位先受壓先凹陷，使膠囊內(nèi)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(yīng)，造成芯模膠囊的凹凸效應(yīng)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(wèn)題就必須設(shè)法擴(kuò)大壓塊與芯模膠囊接觸面積，提高芯模膠囊整體剛度。
根據(jù)這種思路我們對(duì)芯模膠囊頂面實(shí)施通壓，在芯模頂部32cm寬的平面范圍內(nèi)，先后采用了木塊或木板條來(lái)增加壓塊與芯模膠囊接觸面積實(shí)施通壓，但效果都不理想，因?yàn)槟景逄駮?huì)影響芯模膠囊?guī)缀纬叽?，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?lái)采用竹膠板效果有較大改善，但仍不很理想；最后通過(guò)重量與剛度比較實(shí)驗(yàn)，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(huì)影響芯模與空心板箱室結(jié)構(gòu)尺寸；其次、鋼板剛度大，能夠切實(shí)加強(qiáng)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(huì)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(shí)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(diào)整加上防浮壓杠和壓塊即可，拆卸時(shí)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(jié)論：
根據(jù)原來(lái)理論分析在芯模膠囊頂部（32cm寬）平面范圍內(nèi)加一層5mm鋼板進(jìn)行通壓，只會(huì)解決頂板厚度和均勻度的問(wèn)題，對(duì)腹板的厚度和均勻度只會(huì)有所改善，但實(shí)施結(jié)果是在解決頂板厚度和均勻度問(wèn)題的同時(shí)也基本解決了腹板的厚度和均勻度。
關(guān)鍵詞：空心板 橡膠膠囊 芯模 剛度 凹凸效應(yīng)
近幾年來(lái)，橡膠膠囊作為一種制孔工具，在混凝土構(gòu)件預(yù)制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在橋梁梁（板）預(yù)制生產(chǎn)中，它作為芯模板（或內(nèi)模板）大有取代鋼制內(nèi)模板的局勢(shì)。它重量相對(duì)較輕，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和拆卸方便快捷，更能適合混凝土施工連續(xù)性的要求。特別是橡膠膠囊的結(jié)構(gòu)形式和種類在近幾年來(lái)得到了極大的豐富，不再局限于圓形斷面結(jié)構(gòu)形式，還可以做成多邊形和不規(guī)則的異形斷面結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品豐富了，功能也多起來(lái)，逐漸取代笨重的鋼制內(nèi)模板也在情理之中。但橡膠膠囊的最大的缺點(diǎn)就是剛度不足，較鋼模板更容易上浮，它作為芯模板（或內(nèi)模板）充氣后表面要向外擴(kuò)張，使原先制作的平面變成凸面，如果制作工藝再差一點(diǎn)，比如膠囊壁內(nèi)的胎網(wǎng)線（或胎網(wǎng)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(huì)導(dǎo)致預(yù)制梁、板厚度不均勻和頂板局部厚度不足之缺陷。預(yù)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(yán)重，都會(huì)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(yīng)用，但多邊形和不規(guī)則的異形斷面橡膠芯模板（或內(nèi)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(jù)自己多年來(lái)的施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)混凝土空心板及橡膠芯模板的研究，針對(duì)多邊形及不規(guī)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(jié)出來(lái)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(guó)道上的許多橋梁上部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用了大量的20米后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，采用預(yù)制安裝，先簡(jiǎn)支后進(jìn)行橋面連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式。該預(yù)應(yīng)力混凝土空心板箱室為對(duì)稱的八邊形，為了提高工效，內(nèi)模采用橡膠膠囊芯模，其斷面結(jié)構(gòu)形式：
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(dòng)器振搗密實(shí)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(duì)稱澆筑腹板和頂板混凝土。這樣施工的結(jié)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(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)在壓塊部位芯模下凹頂板厚度超厚，但腹板偏??；在壓塊之間芯模上凸，厚度表現(xiàn) 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(cè)面就會(huì)鼓凸，頂部未受壓部位正好相反，表現(xiàn)為上凸側(cè)凹；
二、防浮壓桿通過(guò)壓塊與芯模膠囊
三、混凝土的澆筑先后次序形成了二次凹凸效應(yīng)，先澆筑的部位先受壓先凹陷，使膠囊內(nèi)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(yīng)，造成芯模膠囊的凹凸效應(yīng)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(wèn)題就必須設(shè)法擴(kuò)大壓塊與芯模膠囊接觸面積，提高芯模膠囊整體剛度。
根據(jù)這種思路我們對(duì)芯模膠囊頂面實(shí)施通壓，在芯模頂部32cm寬的平面范圍內(nèi)，先后采用了木塊或木板條來(lái)增加壓塊與芯模膠囊接觸面積實(shí)施通壓，但效果都不理想，因?yàn)槟景逄駮?huì)影響芯模膠囊?guī)缀纬叽?，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?lái)采用竹膠板效果有較大改善，但仍不很理想；最后通過(guò)重量與剛度比較實(shí)驗(yàn)，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(huì)影響芯模與空心板箱室結(jié)構(gòu)尺寸；其次、鋼板剛度大，能夠切實(shí)加強(qiáng)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(huì)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(shí)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(diào)整加上防浮壓杠和壓塊即可，拆卸時(shí)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(jié)論：
根據(jù)原來(lái)理論分析在芯模膠囊頂部（32cm寬）平面范圍內(nèi)加一層5mm鋼板進(jìn)行通壓，只會(huì)解決頂板厚度和均勻度的問(wèn)題，對(duì)腹板的厚度和均勻度只會(huì)有所改善，但實(shí)施結(jié)果是在解決頂板厚度和均勻度問(wèn)題的同時(shí)也基本解決了腹板的厚度和均勻度。
