預(yù)應(yīng)力空心板裂縫的分析和防治

程海濱

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在施工過程中，易產(chǎn)生裂縫。影響因素有：溫度應(yīng)力，氣囊變形，施工工藝等。加強施工過程主要工序的管理，特別是混凝土的養(yǎng)護對消除混凝土的表面裂縫尤為關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：空心板；裂縫；分析；處理；防治

中圖分類號：TU756 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0048-02

1 工程概況

本工程橋梁與河道斜交40，5。，采用兩跨2m×16m簡支梁結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)采用先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，16m梁高均為80cm，梁寬均為124cm，梁間縫寬1cm，結(jié)構(gòu)簡支。全橋由108片中板和16片邊板組成，邊板懸挑均為25cm。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用φ15.2（1×7）高強低松弛鋼鉸線，其標(biāo)準(zhǔn)強度f=1860MPa。預(yù)制空心板混凝土強度達到設(shè)計強度的85%以上（且齡期不小于7d）方可逐步放松預(yù)應(yīng)力鋼鉸線。

2 裂縫特征

本工程所有空心板均由專業(yè)預(yù)制廠進行預(yù)制。在前期預(yù)制的空心板中，在混凝土澆筑完成拆模后，發(fā)現(xiàn)有6片空心板出現(xiàn)裂縫的缺陷，通過現(xiàn)場調(diào)查，裂縫產(chǎn)生在沿連接筋豎向方向和空心板頂面。采用多功能表面裂縫寬度觀測記錄儀以及采用灌墨查看經(jīng)驗方法，觀測得出沿連接筋豎向產(chǎn)生長度50～160mm，寬度為0.05～0.08mm的裂縫，板頂面出現(xiàn)80～200mm，寬度為0.8～0.15mm的裂縫，裂縫深度在0～10mm之間。

3 裂縫原因分析

針對這幾片空心板出現(xiàn)裂縫的情況，項目部非常重視，技術(shù)人員對預(yù)制廠預(yù)制的全過程進行了調(diào)查分析，查閱了有關(guān)試驗資料，對施工工藝做了詳細了解，根據(jù)出現(xiàn)裂縫的幾種可能性進行分析，總結(jié)出出現(xiàn)裂縫的原因。

混凝土在硬化后和使用過程中，受各種因素影響而產(chǎn)生變形，主要有化學(xué)收縮、干濕變形、溫度變形及荷載作用下的變形等。這些變形是使混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因之一，直接影響混凝土的強度和耐久性。

首先，可以排除掉荷載作用下的變形這個原因。混凝土裂縫是在澆筑后第一個24h內(nèi)產(chǎn)生，因此，外荷載不是該批空心板產(chǎn)生裂縫的原因。

由于裂縫在澆筑后24h內(nèi)產(chǎn)生，這時混凝土最敏感產(chǎn)生震動裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。通過對現(xiàn)場施工工序的審查，存在變形變化的情況主要有：溫度裂縫、梁板氣囊變形、混凝土的澆筑和養(yǎng)護等。

3.1 溫度裂縫

前期預(yù)制的出現(xiàn)裂縫的6片空心板，多是在夏天中午高溫時段澆筑混凝土?；炷潦芩嗨艧帷㈥柟庹丈涞纫蛩赜绊懚霈F(xiàn)冷熱變化時，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，由于混凝土的抗壓強度遠高于抗拉強度，在溫度壓應(yīng)力作用下不致破壞的混凝土，當(dāng)受到溫度拉應(yīng)力作用時，常因抗拉強度不足而產(chǎn)生裂縫。

3.2 梁板的氣囊變形

根據(jù)經(jīng)驗，一般主要存在于：內(nèi)模氣囊變動、抽拔氣囊過早。為避免氣囊產(chǎn)生變動，必須注意以下事項：①底板混凝土后立即安裝氣囊，安裝時注意保護氣囊，以免損壞氣囊，產(chǎn)生漏氣；⑦氣囊的充氣壓力保持為：氣溫≥20℃時為0.023MPa，氣溫<20℃時為0.025MPa：③氣囊在每次安裝前都應(yīng)試壓作充氣檢查，如發(fā)現(xiàn)破損或漏氣應(yīng)及時修補、更換；④在空心板混凝土澆筑過程中，混凝土對氣囊有較大的浮力，如果氣囊固定不牢，就會發(fā)生氣囊上浮現(xiàn)象，造成頂板厚度減小。

抽拔氣囊過早。空心板抽拔氣囊的時間與養(yǎng)護溫度和混凝土的質(zhì)量有關(guān)，一般控制混凝土強度達到2.5MPa時為宜。抽拔過早會出現(xiàn)“粘皮”現(xiàn)象，對混凝土質(zhì)量有影響，當(dāng)頂板厚度減小或是頂板浮漿過厚時，裂縫容易發(fā)生。

3.3 混凝土的澆筑不當(dāng)

混凝土拌和不均勻，攪拌時間不足或過長，拌和后到澆筑時間間隔過長；坍落度過大、骨料下沉、泌水，混凝土強度過低就進行下一道工序；未按操作規(guī)程澆注混凝土，下料不當(dāng)，使石子集中，振不出水泥漿，造成混凝土離析；澆筑順序有誤，混凝土一次下料過多，沒有分段分層澆注，振搗不實或下料與振搗配合不好，尚未振搗又下料，造成局部漏振；連續(xù)澆筑間隔時間過長，接縫處理不當(dāng)?shù)取?/p>

3.4 混凝土養(yǎng)護不當(dāng)。拆模時間過早

混凝土施工完畢后，現(xiàn)場操作往往是等混凝土脫模后才開始養(yǎng)生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達35℃，加快了混凝土表面水份的蒸發(fā)，從而形成干縮裂縫。在混凝土抗壓強度達不到2.5MPa時，拆除側(cè)模板，由于操作時發(fā)生震動，側(cè)面常常出現(xiàn)較窄的豎向裂縫。

4 裂縫處理和預(yù)防

4.1 裂縫預(yù)防措施

4.1.1 減少水泥用量，降低混凝土水化熱

（1）優(yōu)先使用低發(fā)熱量水泥，選用需水量比小的I級優(yōu)質(zhì)粉煤灰。

（2）優(yōu)化混凝土配合比，調(diào)整砂率，減少1～2個百分點，增大1級粉煤灰摻量。

（3）改善骨料級配，增大骨料粒徑。

（4）使用高效外加減少劑，在節(jié)約水泥的條件下，既可以改善混凝土的和易性，又能提高混凝土早期強度和極限拉伸值。

（5）降低混凝土的入倉溫度，混凝土拌合時，可以采用加冰或加冰水拌合，還可預(yù)先對骨料進行預(yù)冷。合理安排澆筑時間，夏季安排在早晚澆筑，正午不澆。

4.1.2 混凝土的澆筑

在空心板的預(yù)制廠，項目部安排一名質(zhì)檢員長駐，對每片空心板的澆注過程進行跟蹤檢查，對進場的每車混凝土進行坍落度試驗，符合設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的才能進行澆注。澆筑的順序嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計里的步驟進行?；炷翝沧⑦^程中，要避免層間間歇超過混凝土初凝時間，而出現(xiàn)冷縫，要使層間不出現(xiàn)冷縫，應(yīng)增大運輸澆注能力。振搗是保證混凝土密實的關(guān)鍵。為了避免漏振，應(yīng)使振點均勻排列，有序進行振搗，并使振搗器插入下層混凝土約5cm，以利上下層結(jié)合。振搗過程中避免觸及鋼筋和預(yù)埋件。

4.1.3 嚴(yán)格檢查氣囊漏氣，防止氣囊上浮

對使用的氣囊要經(jīng)常試壓檢查，發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)及時修補。氣囊下放要及時、準(zhǔn)確。氣囊固定要牢固，防止氣囊上浮，并避免鋼筋或其他尖利物品劃破氣囊，造成氣囊漏氣。氣囊在澆筑混凝土?xí)r易上浮，可采取如下措施：加工與模板形狀相同的弧形卡筋，沿孔布置，將氣囊卡緊，同時澆注混凝土?xí)r應(yīng)對稱平衡地進行，防止氣囊因受到混凝土的偏心壓力而位移。

4.1.4 氣囊抽拔控制和保管

對于氣囊的抽拔時間，要求符合設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的時間，且混凝土強度達到2.5MPa時為宜?？招陌鍧仓r，可以在空心板頂面預(yù)埋2～4根PVC管，作為脫模協(xié)助措施。氣囊使用后，要對氣囊進行保管與維修：①空心板內(nèi)模氣囊使用后用清水沖洗干凈，不用時應(yīng)放置通風(fēng)干燥處，不要觸及油劑、酸、堿。②空心板內(nèi)模氣囊每次脫模后，應(yīng)立即用刷子（尼龍刷最好）自來水清洗，除去表面的混凝土以保持氣囊表面清潔。③空心板內(nèi)模氣囊如有漏氣，封口膠片脫落時，可在需修補處用砂輪打磨，涂刷膠水覆蓋膠片修補，纖維撕破處則以膠布覆蓋修補。

4.1.5 混凝土的養(yǎng)護

養(yǎng)護是保證混凝土強度增長，不發(fā)生開裂的必要措施。應(yīng)在澆注完畢后的12h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護，可用草簾、麻袋片、工程布等覆蓋，采用灑水養(yǎng)護或安管噴霧，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，混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮產(chǎn)生裂縫?；炷翝菜B(yǎng)護的時間：對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，不得少于7d；對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14d。

4.2 裂縫處理措施

根據(jù)對裂縫的繼續(xù)跟蹤結(jié)果顯示，這幾片空心板的裂縫沒有繼續(xù)發(fā)展的趨向。且裂縫很小，不超過設(shè)計規(guī)范允許范圍，因此，設(shè)計單位認(rèn)為此種裂縫不作為質(zhì)量事故，不影響橋梁的受力安全。為了避免水分滲入裂縫銹蝕空心板里的鋼筋，可以進行防水處理，但為了空心板與橋面整體層的良好結(jié)合，不能采用油性防水材料。

5 結(jié)語

預(yù)制空心板容易出現(xiàn)各種各樣的通病，因此在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格進行各種技術(shù)控制，杜絕單憑經(jīng)驗進行操作。施工前應(yīng)對所有參與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(yán)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。