预应力混凝土空心板裂缝分析与防治

　　关键词：预应力混凝土空心板，裂缝

 

　　预应力空心板是桥梁工程的主要受力结构，保证预应力空心板的质量首先要把好混凝土的预制质量关，才可以有效预防混凝土裂缝的发生。本人根据自己在青海青南地区某桥梁空心板施工中发生裂缝现象后，及时采取措施对梁板的预制全过程进行了调查分析，查阅有关试验资料，对施工工艺做了详细了解，找出了产生裂缝产生的原因，提出了改进措施，使预应力混凝土空心板表面裂缝得到了控制，有效防止了混凝土表面裂缝的再次发生。

 

　　该桥地处青海青南地区，海拔4200米。下面是该桥的有关参数：

　　1、结构类型：跨径16m预应力混凝土空心板；

　　2、混凝土设计强度：50Mpa；

　　3、混凝土配合比：水泥：砂：碎石：水=1：1.44：2.58：0.38

　　4、水泥用量：P42.5级水泥450kg/m3

　　空心板在混凝土浇筑完成拆模后，沿连接筋竖向产生50—150mm，宽度为0.02—8.08mm的裂缝，顶面也出现50—100mm，宽为0.02—0.12mm的裂缝。凿开混凝土裂缝发现，裂缝深度在0—5mm之间，初步判定为收缩裂缝或温度裂缝，不影响空心板的正常使用，但考虑预应力刚绞线放张后，有使混凝土顶面抗拉强度降低，致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能，为此，分析裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。混凝土裂缝在浇筑后24h内产生，这时混凝土最敏感，易产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生，会增加混凝土的渗透性，并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加，这使混凝土早期老化，裂缝的产生使混凝土渗水性增大，从而影响其耐久性和缩短其使用寿命。

 

　　1、水泥采用42.5级，经检验符合规范要求，水泥用量：500kg/m3。

　　高强混凝土由于其水泥用量大多在450—600kg/m3，是普通混凝土的1.5—2倍。这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土，出现收缩裂缝的几率也大于普通混凝土。

　　高强混凝土因采用高标号水泥且水泥用量大，这样在混凝土硬化过程中，水化放热量大，将加大混凝土的最高温升，从而使混凝土的温度收缩应力加大。再叠加其他因素的情况下，很有可能导致温度收缩裂缝。由于高强水泥混凝土中水泥含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。

　　碎石经检验级配符合规范要求，压碎值8.3%＜12%（规范指标），含泥量0.7%，不符合规范要求。 

　　砂采用河床中砂，含泥量4.2%＞3%，不符合规范要求，级配符合规范要求。

　　水采用河水，属饮用水。

　　 减水剂符合规范要求。

　　 碎石和砂含泥量超标，对混凝土表面裂缝有一定的影响，水泥用量过大，也是混凝土表面产生裂缝的主要因素。

　　2、设备因素

　　对张拉设备进行校验，如果张拉用的千斤顶仪表不准，张拉力超过设计值，造成台座变形位移，假如浇筑完混凝土后台座发生变形，混凝土表面就会产生裂缝。经检查，设备符合要求，台座地基满足要求，没有发现台座变形、位移、下沉现象。

　　3、施工工艺因素

　　（1）、混凝土的拌制。拌和设备是500型强制式搅拌机，操作时拌和时间为1min左右，时间过短影响混凝土的均匀性，取其坍落度为3.5，判定水灰比过大，混凝土干缩量增大，产生干缩裂缝。硕士论文，预应力混凝土空心板。

　　（2）、混凝土浇注。工地采用插入式振动器振捣，振捣过程出现过振现象，致使混凝土表面粗细集料离析，靠近模板的混凝土表面细集料集中。

　　（3）、混凝土养生。现场操作往往是等混凝土脱模后才开始养生，空心板顶面裸露在大气中，加快了水分的蒸发，致使表面干缩裂缝。

　　4、混凝土内箍筋的影响因素

　　由于钢筋和混凝土膨胀率的差异，钢筋的膨胀率大于混凝土的膨胀率，混凝土表面的拉应力小于钢筋膨胀所产生的应力，从而使混凝土表面拉裂。硕士论文，预应力混凝土空心板。

　　5、混凝土自身应力产生的裂缝

　　（1）、收缩裂缝。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度，因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力，当表面混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时便产生收缩裂缝。

　　（2）、温度裂缝。混凝土由于水化热作用、阳光照射、昼夜温差大等因素影响致使其内部与表面温差过大，这时内部混凝土受压应力，表面混凝土受拉应力，由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度，在表面拉应力达到并超过混凝土抗拉强度时产生间距大致相等的直线裂缝即温度裂缝，该结构裂缝形态正是如此。

　　1、严把原材料质量关。进场材料必须经严格检验后方可使用，对高标号混凝土使用高标号水泥，减少水泥用量，水泥初凝时间必须大于45分钟。细集料使用级配良好的中砂，细度模数应大于2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石，含泥量小于1%，针片状颗粒含量应小于5%。严格控制水灰比，保证水用量控制在标准之内。硕士论文，预应力混凝土空心板。

　　2、混凝土的拌和。硕士论文，预应力混凝土空心板。细致分析混凝土的配合比，控制其水灰比，减少坍落度，合理掺加减水剂。硕士论文，预应力混凝土空心板。混凝土拌和时间控制在2min，搅拌时间短混合料不均匀，时间过长，会破坏材料的结构。保证混凝土的均匀性，严格控制加水量，经常检测混凝土的坍落度，以保证其具有良好的和易性。

　　3、混凝土的浇注。混凝土浇注应选择一天中温度较低的时候进行，采用插入式振捣器时移动间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍，对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆，边振动边徐徐提出振动器，避免过振，造成混凝土离析。

　　4、混凝土的养生。不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养生最为关键。在混凝土浇注收浆结束后，尽快以草帘覆盖和洒水养生，使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很多的热量，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，混凝土养生时间不少于两周。

　　5、芯模。充气芯模在使用前应经过检查，不得漏气，有些混凝土空心板顶面裂缝就是由于混凝土在未达到2.5Zpa时芯模漏气，致使顶面混凝土开裂。

 

　　通过以上改进措施，混凝土表面裂缝逐渐消失。预应力混凝土空心板是桥梁的承重结构，因此，在预制前，必须要制定出施工工艺流程，对所有参与施工的人员进行技术交底，掌握关键工序的施工技术要点，严格按规范要求检测各项指标，发现异常及时找出问题产生的原因，采取合理的处理措施加以解决，确保混凝土空心板的施工质量。