公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預(yù)防＊

李林漢

(華南監(jiān)理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預(yù)防＊

李林漢

(華南監(jiān)理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

針對公路跨鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在施工過程中產(chǎn)生裂縫的情況，分析其裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了裂縫防治的措施。

橋梁;預(yù)應(yīng)力混凝土;裂縫

目前，在新建鐵路公跨鐵立交橋的施工過程中，普遍采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的設(shè)計方案，能較好地避免施工場地、設(shè)備和運行條件的約束。但作為混凝土為主要構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的病害也隨之而來。因此，預(yù)防公路跨鐵路橋預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在施工過程中產(chǎn)生各種裂縫必需同時考慮。

一、裂縫產(chǎn)生的情況

惠揭高速公路跨鐵路橋梁為2—16m+20m+2—16m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，為了確保預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的施工質(zhì)量，首先生產(chǎn)第一片16m的中梁作為試驗梁，預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在混凝土澆筑完成抽撥內(nèi)模膠囊后發(fā)現(xiàn)箱梁內(nèi)側(cè)混凝土表面出現(xiàn)多處凹凸不平;拆除外模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生多條長度20－100mm，寬度為0.02－0.06mm裂縫，頂面也出現(xiàn)30—60mm，寬度為0.02—0.9mm 的裂縫。鑿開混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0—5mm之間，初步判斷為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響小箱梁的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線放張后，有使混凝土表面抗拉強度降低，致使裂縫長度、寬度和深度增長的可能，所以，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進措施是完全必要的。

二、裂縫產(chǎn)生的原因分析

鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員對施工中的各個環(huán)節(jié)進行了分析。

1、水泥采用海螺牌 P.O52.5R，經(jīng)檢驗符合規(guī)范要求，水泥用量:370kg/m3，砂 663kg/m3，碎石 5—20mm 1082kg/m3。

水采用自來水。

粉煤灰(臺山F類)120kg/m3，外加劑(上海法拉德建材有限公司生產(chǎn))5.88kg/m3均符合規(guī)范要求及中投標(biāo)單位生產(chǎn)的產(chǎn)品。

經(jīng)檢驗，碎石和砂含泥量均超標(biāo)，對混凝土表面裂縫有一定的影響，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。

2、設(shè)備因素

預(yù)制場位于路基挖方地段，臺座地基滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)臺座變形、位移和下沉現(xiàn)象。

3、施工工藝因素

(1)水灰比過大

在拌制混凝土過程中，拌和設(shè)備計量不準，特別是用水量控制不精確，隨意性較大，當(dāng)水灰比過大時就會自下造成離析現(xiàn)象，其結(jié)果粗骨料沉于下部，多余水分上升，并且導(dǎo)致振搗后水泥漿上浮到板頂，使混凝土強度不均勻，下部分強度較大，頂板強度較低，這種混凝土強度較弱區(qū)往往是裂縫容易發(fā)生的部位。水灰比過大，混凝土干縮性加大，產(chǎn)生干縮裂縫。

(2)混凝土澆注。工地采用插入式振動器振密，振動過程出現(xiàn)局部過振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細集料離析，靠邊模板的混凝土表面細集料集中，是局部過振現(xiàn)象出現(xiàn)少量裂縫的主要原因。

(3)內(nèi)模膠囊漏氣

充氣膠氣囊在使用前未經(jīng)檢查及安裝充氣膠氣囊過程未檢查固定鋼筋是否有帶剌的部份，在混凝土灌溉過程中漏氣，氣壓未達到2.5MPa，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂及箱梁內(nèi)側(cè)凹凸不平。

(4)保護層厚度不均勻

在綁扎鋼筋過程中，局部位置尺寸控制不準確或控制保護層厚度的墊塊綁扎不牢固，在側(cè)模安裝過程中碰掉個別控制保護層厚度的墊塊，使保護層局部厚度不均勻 ，造成小箱梁側(cè)面、頂板和主梁翼緣的上下部保護層過小或過大，這種情況也會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(5)鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋的存放未按有關(guān)要求存放，使鋼筋銹蝕，特別是在箍筋上使用的盤條鋼筋，在下墊不穩(wěn)固的情況下，容易滾動至泥土中產(chǎn)生局部銹蝕，局部銹蝕的箍筋與混凝土未緊密膠結(jié)，在混凝土的收縮過程中會產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(6)忽視混凝土灌溉過程中的溫度控制引起的裂縫

混凝土澆筑過程中溫度控制的基本目的是防止混凝土發(fā)生溫度裂縫。溫控和防裂的主要措施有降低混凝土水化熱溫升、降低混凝土澆筑溫度、混凝土人工冷卻和表面保護等?；炷翝仓r的溫度不得高于32℃，該試驗梁是在元月傍晚澆筑完畢，晚間最低氣溫9℃，未采取保溫措施，如不采取任何保溫措施，極易產(chǎn)生混凝土外表溫度過低，混凝土水化反應(yīng)過程中釋放出大量的熱能，內(nèi)部溫度升高，板面溫度卻因外界氣溫有所降低。混凝土內(nèi)部體積因升溫而膨脹，當(dāng)混凝土內(nèi)部膨脹所產(chǎn)生的壓應(yīng)力和混凝土表面收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其抗壓強度和抗拉強度時，梁板表面及梁體側(cè)面就將發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

(7)側(cè)模拆除時間過早

當(dāng)拆除側(cè)模板時，混凝土抗壓強度達不到2.5MPa時，由于操作時發(fā)生震動，較窄的豎向裂縫易在側(cè)面出現(xiàn)。

三、裂縫防治及措施

1、合理進行混凝土配合比設(shè)計。在設(shè)計混凝土配合比中，不要為了提高保證率而過分增加水泥用量，在滿足混凝土坍落度要求的前提下，一定要采取可靠的減水劑，合理調(diào)整混凝土配合比，使水泥與水的用量降低，以減少混凝土的凝結(jié)收縮量。

2、嚴把原材料質(zhì)量關(guān)。進場材料必須經(jīng)嚴格檢驗后方能使用，對高標(biāo)號混凝土使用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量，水泥初凝時間必須大于45min。細集料使用級配良好的中砂，細度模數(shù)MX應(yīng)大于2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用質(zhì)地堅硬、級配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%。嚴格控制水灰比，保證水的用量控制在標(biāo)準之內(nèi)。

3、嚴把鋼筋安裝質(zhì)量關(guān)。鋼筋的制作在鋼筋加工棚進行，鋼筋的加工成型嚴格按施工規(guī)范控制。所有鋼筋加工前，必須先作清污、除銹和調(diào)直處理。

4、嚴把模板安裝質(zhì)量關(guān)。安裝過程中應(yīng)保證梁體各部位設(shè)計尺寸準確，接縫嚴密。內(nèi)模每隔40cm設(shè)置定位鋼筋一道，內(nèi)模底板下面的墊塊應(yīng)在鋼筋綁扎后一次布置。

5、混凝土的澆注。模板、鋼筋安裝及預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝定位完畢，檢索合格后進行混凝土施工，混凝土澆注應(yīng)選擇一天中溫度較低的時溫進行，混凝土澆注完成后氣溫逐步提高，采用插入式振搗器振搗時，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搗到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈平坦、泛漿，邊振動徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。

6、適時收漿二次抹平?；炷猎诔跄俺３霈F(xiàn)裂縫，這時必須及時收漿二次抹平，這樣處理有兩個好處，一是使混凝土表面的密度增加，二是使混凝土表面產(chǎn)生的裂縫愈合，這是消除混泥土早期裂縫最有效的措施。

7、嚴格檢查膠囊漏氣，防止膠囊上浮。要經(jīng)常打壓檢查使用的膠囊;檢查內(nèi)模范圍是否有探頭鋼筋，防止穿破膠囊，發(fā)現(xiàn)漏氣時應(yīng)及時修補。要準確定位下料，生根要牢固，一般應(yīng)定在鋼絞線上為好，防止膠囊上浮，出現(xiàn)頂板厚度變小，最終引起早期裂縫。

8、加強混凝土養(yǎng)生?；炷翝沧⑹諠{完成后，要及時蓋草或塑料膜，并經(jīng)常灑水使混凝土表面始終保持在濕潤狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高、體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護時間不少于2周。

當(dāng)外界氣溫低于10℃，要加保溫材料，進入冬季后應(yīng)采用蒸氣養(yǎng)生。

四、結(jié)論

通過以上改進措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，因此，在預(yù)制過程前，一定要制定出施工工藝規(guī)程，對所有參加施工的人員進行技術(shù)交底:掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點，嚴格按規(guī)范要求檢測各項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時找出問題的原因，采取合理的措施進行解決，確保混凝土小箱梁的質(zhì)量。

2011－06－24

李林漢(1962－)，男，廣東梅州人，助理工程師。