預(yù)應(yīng)力混凝土Ｔ梁施加預(yù)應(yīng)力前出現(xiàn)裂縫的原因及其防治措施

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土T梁是橋梁工程的主要受力結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量優(yōu)劣對整個(gè)工程安全起著至關(guān)重要的保證作用。文章介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生裂縫的類型、發(fā)生部位及產(chǎn)生原因，從原材料、施工階段等方面提出了施加預(yù)應(yīng)力前出現(xiàn)裂縫的防治措施。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；預(yù)應(yīng)力混凝土T梁；裂縫防治

中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0033-02

在橋梁工程中過程中，裂縫的產(chǎn)生是在所難免的；盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹(jǐn)慎，但裂縫仍然時(shí)會出現(xiàn)，裂縫發(fā)生后如不能及時(shí)處理將給工程帶來安全隱患。

對于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，按《公路橋規(guī)》規(guī)定，公路橋涵的持久狀況設(shè)計(jì)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)的要求，采用作用（或荷載）的短期效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響，對構(gòu)件的抗裂性、裂縫寬度和撓度進(jìn)行驗(yàn)算，并使各項(xiàng)計(jì)算值不超出規(guī)范規(guī)定的各相應(yīng)限值。為使預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在張拉后的控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以滿足正常使用狀態(tài)，在施加預(yù)應(yīng)力前的裂縫控制至關(guān)重要。

預(yù)應(yīng)力T梁是橋梁工程的主要受彎構(gòu)件，其質(zhì)量優(yōu)劣對整個(gè)工程安全起著至關(guān)重要的保證作用。

一、裂縫的類型及產(chǎn)生原因

（一）裂縫的類型及產(chǎn)生部位

一般來說，裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，混凝土裂縫可分兩類，即結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫。通常結(jié)構(gòu)裂縫是由外荷載引起，當(dāng)結(jié)構(gòu)在外力作用下，承載力不足時(shí)產(chǎn)生時(shí)將產(chǎn)生此類裂縫；非結(jié)構(gòu)性裂縫是構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過混凝土允許應(yīng)力時(shí)，引起混凝土開裂。比如在混凝土水化熱、外界氣溫、濕度變化等因素影響下，當(dāng)收縮變形得不到滿足時(shí)，將產(chǎn)生此類裂縫，這種裂縫往往產(chǎn)生在大體積混凝土、高標(biāo)號薄腹混凝土結(jié)構(gòu)中。通常情況下，預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施加預(yù)應(yīng)力前的裂縫以非結(jié)構(gòu)裂縫為主。

對于因外力引起的裂縫，是與構(gòu)件的配筋及承載力有關(guān)的問題。對非結(jié)構(gòu)性裂縫，主要以收縮為主，當(dāng)然其他的原因如地基不均勻沉降、模具變形也會不同程度引起裂縫。

對于收縮來說，主要有塑性收縮、縮水收縮、自身收縮和碳化收縮4種形式。作為引起裂縫的原因之一，它在非炎熱的季節(jié)可以忽略不計(jì)，在熱而干燥的環(huán)境中，對于面積大而厚度小的構(gòu)件，如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，收縮就會引起新混凝土的開裂。

對T梁來說，從裂縫情況看，裂縫分布部位，裂縫方向、出現(xiàn)時(shí)間具有一定的規(guī)律性：（1）T梁翼板表面裂縫，主要集中在兩翼緣中間腹部位置；（2）初凝后張拉前T梁腹部跨中下側(cè)裂縫；（3）在腹板與橫隔板連接處現(xiàn)出的豎向裂縫；（4）翼緣板面與腹板交接處。

（二）產(chǎn)生原因

如前述，對于因外力引起的裂縫，是與構(gòu)件的配筋及承載力有關(guān)的問題，在此不作討論。對非結(jié)構(gòu)性裂縫，主要以收縮為主，當(dāng)然其他的原因如地基不均勻沉降、模具變形也會不同程度引起裂縫。

混凝土收縮來分為凝縮和干縮?；炷聊虝r(shí)，一些與水泥顆粒結(jié)合，使混凝土體積減小，稱為凝縮。水分蒸發(fā)，使混凝土體積減小，稱為干縮?；炷恋母稍镞^程是從表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)呈含水梯度。因此產(chǎn)生表面收縮大內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部承受壓力，當(dāng)表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。

1．骨料。骨料規(guī)格不均勻?qū)е录壟洳缓侠砘虼嬖陂g斷級配現(xiàn)象，骨料含泥量或有機(jī)質(zhì)超標(biāo)導(dǎo)致水泥與骨料的界面黏結(jié)不良，混凝土內(nèi)部的薄弱部位就會增多，必然會產(chǎn)生界面缺陷，造成混凝土尤其是高標(biāo)號混凝土在施工期的強(qiáng)度形成過程中產(chǎn)生表面收縮開裂現(xiàn)象。裂縫的發(fā)生，往往很多是因?yàn)椴捎么罅鲃有曰炷涟韬衔飼r(shí)發(fā)生的裂縫?；炷翝沧⒑筇幱谒苄噪A段，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，此時(shí)混凝土尚未硬化，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。同時(shí)骨料因自重下沉，在下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。

2．水灰比。水灰比的大小與混凝土強(qiáng)度有直接關(guān)系，也與干縮裂縫有關(guān)。施工中采用較高水灰比是為了滿足和易性需要，水多則混凝土干縮性大，水泥多則塑性變形大。水灰比不準(zhǔn)確，混凝土強(qiáng)度就不均勻強(qiáng)度弱區(qū)域應(yīng)力就容易集中，這些都會使混凝土產(chǎn)生早期裂縫的幾率增大；另外一方面，由于T梁翼板表面水分大量蒸發(fā)，尤其是在干熱、風(fēng)較大的季節(jié)下更易產(chǎn)生表面干縮裂縫。

3．施工因素。施工不當(dāng)也會產(chǎn)生裂縫，如安排在高溫天氣澆筑混凝土等，其裂縫分布部位、方向、出現(xiàn)時(shí)間具有一定的規(guī)律性。裂縫分布在跨中處，腹板開裂且兩面對稱，一般為拆模后一兩天后出現(xiàn)裂縫。

混凝土的拌制：拌和設(shè)備是雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，且配料時(shí)各種材料有嚴(yán)格的自動計(jì)量、混凝土攪拌時(shí)間在2分鐘以上，施工中對混凝土坍落度的檢測記錄說明混凝土和易性適宜滿足設(shè)計(jì)和施工要求，不存在產(chǎn)生裂縫的潛在因素。

混凝土養(yǎng)生：現(xiàn)場操作往往是等混凝土脫模后才開始養(yǎng)生，T梁頂面裸露在大氣中，夏季氣溫高，加快了水分的蒸發(fā)，致使表面干縮裂縫。

高強(qiáng)施工方案的不合理，混凝土的配合比與拌制管理不到位、前后各道工序之間的順接不連貫等一系列人為施工因素直接影響T梁的質(zhì)量。

4．其他因素?；炷涟韬蜁r(shí)，如果水泥和骨料溫度過高，加之水泥水化熱會使混凝土拌和物溫度增高，在冷卻硬化過程中會使溫差收縮加大，導(dǎo)致開裂。由于溫度變化引起的裂縫，結(jié)構(gòu)隨著溫度的變化受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗裂強(qiáng)度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫?；炷翝仓r(shí)溫度過高，在強(qiáng)度形成的過程中由于外界水分不能及時(shí)得以補(bǔ)充，表面水分快速喪失，將很快造成混凝土表面干縮開裂，特別是在沿風(fēng)向垂直方向出現(xiàn)數(shù)量較多，混凝土澆筑應(yīng)選擇一天中溫度較低的時(shí)候進(jìn)行。另外，在澆筑混凝土過程中，因停電、機(jī)械故障、休息停拌等因素，使之不能連續(xù)作業(yè)。已澆混凝土的接茬面出現(xiàn)初凝，再澆混凝土?xí)r，先澆混凝土與后澆混凝土之間就會出現(xiàn)人為的薄弱面，引起混凝土的開裂。

二、防治措施

（一）原材料控制

嚴(yán)把原材料關(guān)，進(jìn)場材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)后方能使用，對高標(biāo)號混凝土使用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量。

1．砂宜采用細(xì)度模數(shù)M=2.5～3.0中砂，嚴(yán)格控制含泥量≯2；

2．石采用級配良好的碎石，并控制含泥量≯1，針片狀含量≯59/5，最大粒徑不宜超過25mm；

3．水泥強(qiáng)度等級不宜低于42.5，宜選用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；

4．外加劑宜選用緩凝高效減水劑，減水率不低于20，不泌水，引氣量≯2。

（二）配合比控制

施工中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土配合比，測定集料含水量，針對不同的氣溫條件及時(shí)調(diào)整施工配合比，控制好坍落度，保證出槽混凝土具有良好的和易性，避免因配合比控制不嚴(yán)，使含水量過大，以至在采用整體鋼模時(shí)水分無法排出而導(dǎo)致水泡，影響梁體質(zhì)量和美觀。在施工過程中，加強(qiáng)對混凝土的施工管理，確保配料準(zhǔn)確和合理的攪拌時(shí)間，定期校驗(yàn)各種稱量儀器，保證原材料用量準(zhǔn)確。

（三）施工階段控制

1．澆筑前模板制作方面：側(cè)模，根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足幾何尺寸的前提下，盡量減少直角連接，減少應(yīng)力集中點(diǎn)；模板表面打磨光滑，減小摩阻力。制梁臺座：制梁臺座表面盡量光滑，摩阻力小。制梁臺座表面可鋪設(shè)表面光滑的材料，如水磨石、鋼板、膠合板等。

2．澆筑時(shí)及澆筑后：在施工過程中，控制好混凝土的澆注時(shí)間和澆筑時(shí)的溫度，安排在早、晚或溫度低的時(shí)候進(jìn)行混凝土澆注并及時(shí)掩護(hù)，并用塑料布進(jìn)行覆蓋，經(jīng)常保持混凝土濕潤，從而防止溫度裂縫的產(chǎn)生。施工采用插人式振搗器振搗時(shí)，移動間距不應(yīng)超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝士離析，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

三、結(jié)語

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁是橋梁工程的主要受力結(jié)構(gòu)。對施工現(xiàn)場預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁裂縫的控制，涉及原材料質(zhì)量、混凝土配合比、混凝土生產(chǎn)質(zhì)量、施工氣象（風(fēng)力、風(fēng)速、氣溫、空氣濕度）、設(shè)計(jì)（配筋、板厚）、施工（模板、振搗、養(yǎng)護(hù)）等諸多因素，需要各部門、各環(huán)節(jié)共同配合，最大限度地減少或避免工程質(zhì)量事故。

參考文獻(xiàn)

[1]張炯．防止預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫措施[J]．建造師，2008，（10）．

[2]張國亮．預(yù)應(yīng)力混凝土T梁開裂分析[J]．天津建設(shè)科技，2008，（7）．

[3]柳偉，華振民．預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橫向加固設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用[J]．鐵道建筑，2008，（5）．

[4]陳玉源. 混凝土T梁靜載試驗(yàn)研究[J]．山西建筑，2007．

作者簡介：劉宗煒（1976-），男，貴州息烽人，貴州省公路工程集團(tuán)總公司工程師。