淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土空心板裂縫的分析與防治

文超迪

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在施工過(guò)程中，易產(chǎn)生裂縫，影響因素有：溫度應(yīng)力，原材料質(zhì)量，施工工藝等，加強(qiáng)施工過(guò)程主要工序的管理，特別是混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)消除混凝土的表面裂縫尤為關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；混凝土；空心板裂縫；裂縫防治

中圖分類(lèi)號(hào)：U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）05-0166-02

在廣州市××道路施工中，某合同段出現(xiàn)了20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板豎向裂縫的現(xiàn)象，此事引起了技術(shù)人員的高度重視，對(duì)預(yù)制廠預(yù)制的全過(guò)程進(jìn)行了調(diào)查分析，查閱了有關(guān)試驗(yàn)資料，對(duì)施工工藝做了詳細(xì)了解，找出了產(chǎn)生裂縫的原因，提出了改進(jìn)措施，使預(yù)應(yīng)力混凝土空心板表面裂縫得到了控制，有效地防止了混凝土表面裂縫的再次發(fā)生。

一、概述

預(yù)應(yīng)力空心板是橋梁工程的主要受力結(jié)構(gòu)，保證混凝土的預(yù)制質(zhì)量至關(guān)重要，該預(yù)制廠預(yù)制空心板的數(shù)量600片，均為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下面是20m預(yù)應(yīng)力空心板施工的有關(guān)參數(shù)：

結(jié)構(gòu)類(lèi)型：跨徑20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板；

混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：50MPa；

混凝土配合比：水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=1∶1.3∶2.3∶0.3∶0.01；

水泥用量：500kg/m3；

水泥類(lèi)型：賽馬P.O42.5#R；

砂：中寧小洪溝料場(chǎng)；

碎石：中寧清水河石料場(chǎng)；

水：機(jī)井水；

減水劑：湛江產(chǎn)FDN-5型高效減水劑。

二、裂縫的產(chǎn)生

空心板在混凝土澆筑完成拆模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生長(zhǎng)度50～150mm，寬度為0.02～0.08mm的裂縫，頂面也出現(xiàn)50～100mm，寬度為0.02～0.12mm的裂縫。鑿開(kāi)混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0～5mm之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響空心板的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線放張后，有使混凝土頂面抗拉強(qiáng)度降低，致使裂縫長(zhǎng)度、寬度和深度增長(zhǎng)的可能，為此，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進(jìn)措施是完全必要的?；炷亮芽p在澆筑后第一個(gè)24h內(nèi)產(chǎn)生，這時(shí)混凝土最敏感產(chǎn)生震動(dòng)裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發(fā)生，會(huì)增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷環(huán)境的表面增加，這使混凝土早期老化，裂縫的產(chǎn)生使混凝土滲水性增大，嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度，從而影響其耐久性。并縮短其使用壽命。

三、 裂縫的產(chǎn)生原因

鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員立即對(duì)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析：

1．原材料因素。水泥采用賽馬P.O 42.5R，經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范要求，水泥用量：500kg/m3。高強(qiáng)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。這樣在混凝土生成過(guò)程中由于水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的機(jī)率也大于普通混凝土。高強(qiáng)混凝土因采用高標(biāo)號(hào)水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過(guò)程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。由于高強(qiáng)混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。

碎石采用小洪溝料場(chǎng)碎石，級(jí)配符合規(guī)范要求，壓碎值8.3%<12%（規(guī)范指標(biāo)），含泥量0.7%不符合規(guī)范要求。砂采用小洪溝中砂，含泥量4.2%>3%，不符合規(guī)范要求，細(xì)度模數(shù)Mx=2.7，級(jí)配符合規(guī)范要求。水采用機(jī)井水，屬飲用水。減水劑為湛江生產(chǎn)的FDN-5，符合規(guī)范要求。碎石和砂含泥量超標(biāo)，對(duì)混凝土表面裂縫有一定影響，水泥用量過(guò)大，達(dá)到了規(guī)范要求的最高限，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。

2．設(shè)備因素。對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，如果張拉用的千斤頂油表度數(shù)不準(zhǔn)，張拉力超過(guò)設(shè)計(jì)值，造成臺(tái)座變形位移，假如澆注完混凝土后，臺(tái)座發(fā)生變形，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。經(jīng)檢查，設(shè)備符合要求，臺(tái)座地基滿足要求，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)臺(tái)座變形、位移、下沉現(xiàn)象。

3．施工工強(qiáng)制式攪拌機(jī)，操作方面，拌和時(shí)間為1分鐘左右，時(shí)間過(guò)短，從而影響混凝土的均勻性，取其坍落度為3.5，判定水灰比超過(guò)了設(shè)計(jì)用量，水灰比過(guò)大，混凝土干縮量加大，產(chǎn)生干藝因素。（1）混凝土的拌制。拌和設(shè)備是500型縮裂縫；（2）混凝土澆注。工地采用插入式振動(dòng)器振密，振搗過(guò)程出現(xiàn)過(guò)振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細(xì)集料離析，靠近模板的混凝土表面細(xì)集料集中；（3）混凝土養(yǎng)生?，F(xiàn)場(chǎng)操作往往是等混凝土脫模后才開(kāi)始養(yǎng)生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達(dá)350C，加快了水份的蒸發(fā)，致使表面干縮裂縫。

4．混凝土內(nèi)箍筋的影響因素。由于鋼筋和混凝土膨脹率的差異，鋼材的膨脹率大于混凝土的膨脹率，混凝土表面的拉應(yīng)力小于鋼筋膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而使混凝土表面拉裂。

5．混凝土自身應(yīng)力形成的裂縫。（1）收縮裂縫：混凝土凝固時(shí)，一些水份與水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮。另一些水分蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮，凝縮和干縮合稱為收縮。混凝土的干燥過(guò)程是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)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)部混凝土承受壓力。當(dāng)表層混凝土所產(chǎn)生的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。（2）溫度裂縫：混凝土受水泥水化放熱、陽(yáng)光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。可以初步推斷是由于水化熱過(guò)大引起的溫度裂縫。由于水化熱作用，使混凝土內(nèi)部與外表面溫差過(guò)大，這時(shí)內(nèi)部混凝土受壓應(yīng)力，表面混凝土受拉應(yīng)力。由于混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，表面拉應(yīng)力可能先達(dá)到并超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生間距大致相等的直線裂縫（稱溫差裂縫），該結(jié)構(gòu)裂縫形態(tài)正是如此。

四、裂縫的預(yù)防措施

1．嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。進(jìn)場(chǎng)材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)后方能使用，對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土使用高標(biāo)號(hào)水泥，減少水泥用量，水泥初凝時(shí)間必須大于45分鐘。細(xì)集料使用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)Mx應(yīng)大于2.6，含泥量小于2%.粗骨料使用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%，嚴(yán)格控制水灰比，保證水的用量控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

2．混凝土拌和。細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理?yè)郊铀芑瘎┖蜏p少劑?；炷涟韬蜁r(shí)間控制在2分鐘，不能過(guò)短，也不能過(guò)長(zhǎng)。攪拌時(shí)間短混合料不均勻，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)。保證混凝土的均勻性，嚴(yán)格控制加水量，經(jīng)常檢測(cè)混凝土的坍落度，以保證混凝土具有良好的和易性。

3．混凝土的澆注?；炷翝沧?yīng)選擇一天中溫度較低的時(shí)候進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振搗器作用半徑的1.5倍，對(duì)每一振搗部位必須振動(dòng)到混凝土停止下沉，不在冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿，邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒，避免過(guò)振，造成混凝土離析。

4．混凝土養(yǎng)護(hù)。不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵。等混凝土脫模之后才開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯(cuò)誤的?；炷翝沧⑹諠{完成后，盡快草簾覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持在濕潤(rùn)狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過(guò)高，體積膨脹過(guò)大，在冷卻后體積收縮過(guò)大產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于兩周。

5．芯模。充氣膠囊在使用前應(yīng)經(jīng)過(guò)檢查，不得漏氣，有些空心板混凝土頂面裂縫就是由于混凝土在未達(dá)到2.5MPa時(shí)，芯模漏氣，致使頂面混凝土開(kāi)裂。因此，預(yù)制之前檢查芯模是否完好格外重要。

五、結(jié)論

通過(guò)以上改進(jìn)措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，因此，在預(yù)制過(guò)程前，一定要制定出施工工藝規(guī)程，對(duì)所有參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底；掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確?；炷量招陌宓念A(yù)制質(zhì)量。