混凝土預(yù)制T梁裂縫成因分析及采取的預(yù)防措施

張 立 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

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混凝土預(yù)制T梁裂縫成因分析及采取的預(yù)防措施

張 立 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

結(jié)合工程實(shí)際，簡述了國家某重點(diǎn)建設(shè)公路某合同段預(yù)制T梁產(chǎn)生裂縫的狀況，認(rèn)真分析了相關(guān)原因，提出了合理的裂縫治理方案和預(yù)防預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫的建議，從而減少了所存在的混凝土隱患。

預(yù)應(yīng)力混凝土；T梁；裂縫；措施

1 概 述

目前，我國高速公路建設(shè)在國民經(jīng)濟(jì)增長的需求下得到了迅猛發(fā)展，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，施工難度相繼增大。橋梁作為公路工程的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于其受過往車流量大、車輛超載等因素的影響，為確保橋梁安全，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)常采用預(yù)制混凝土T梁。在既往施工過程中發(fā)現(xiàn)，由于受氣候環(huán)境、設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)水平等影響，預(yù)應(yīng)力混凝土難免會(huì)產(chǎn)生裂縫，從而對(duì)橋梁的使用壽命構(gòu)成了嚴(yán)重的危害。筆者通過工程實(shí)例，對(duì)混凝土T梁裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析和總結(jié)，以方便施工、找出控制裂縫的可行辦法。

2 工程概況及裂縫分析

某高速公路是國家重點(diǎn)建設(shè)公路，某施工單位承建了其中一個(gè)合同段，該合同中含大、中橋梁8座，上部結(jié)構(gòu)主要采用30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。T梁采用C50混凝土，單片預(yù)制混凝土方量為29.3m3，總重795.1kN。在T梁施工過程中，該施工單位技術(shù)人員在檢查中發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)了裂縫。裂縫出現(xiàn)情況為：在混凝土施工澆筑完成、拆模之后，發(fā)現(xiàn)在連接筋豎向位置上產(chǎn)生了長度為50～150mm的裂縫，其裂縫的寬度為0.02～0.08mm。在梁體的頂面發(fā)現(xiàn)有裂縫出現(xiàn)，其寬度在0.02～0.12mm之間。這種情況出現(xiàn)后，給該施工單位帶來了巨大的壓力。只有找出梁體產(chǎn)生裂縫的原因并采取相應(yīng)的對(duì)策加以處理和預(yù)防，才能避免已制梁體繼續(xù)產(chǎn)生裂縫。為此，施工單位進(jìn)行了以下分析：

對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行調(diào)查分析：

現(xiàn)場(chǎng)的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50。

混凝土施工配合比為：水泥∶砂子∶石子∶水∶減水劑=1∶1.15∶2.3∶0.38∶0.02。

施工中水泥的用量為480kg/m3。

砂子：岳陽中砂。

石子：采用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)石子。

水：山泉水。

減水劑：高效緩凝減水劑。

2.1 所使用的原材料原因

對(duì)施工中使用的水泥經(jīng)過相關(guān)檢驗(yàn)證明其符合工程規(guī)范要求；工程中使用的水泥用量為480kg/m3，亦符合相關(guān)要求，施工中采用的碎石為當(dāng)?shù)厮槭?，其顆粒級(jí)配符合相關(guān)規(guī)范要求，壓碎值為9%<13%，符合規(guī)范中的相關(guān)要求。其含泥量小于0.1%，也符合規(guī)范中的相關(guān)要求；施工采用的砂子為中砂，顆粒級(jí)配符合要求，其細(xì)度模數(shù)為26，滿足工程需要，含泥量為2.5%<3%，符合規(guī)范要求。工程水源采用山泉水，其可作為飲用水，不存在問題。外加劑經(jīng)仔細(xì)檢驗(yàn)亦符合相關(guān)規(guī)范要求。

從施工中所使用的原材料情況看，品質(zhì)指示均符合有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，工程中使用的水泥安定性亦合格，其梁體的裂縫不具有粗大網(wǎng)狀型特征。因此，可以排除是游離的CaO與游離的MgO引起的體積膨脹所致。

從梁體裂縫表面情況看，梁體的裂縫并不是與約束的方向相平行。梁體裂縫的兩邊緣相對(duì)比較平齊，沒有出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象，梁體陰陽面的裂縫相一致，沒有乳白色半透明的凝膠從裂縫中流出，因此可以判定其不是因堿骨料反應(yīng)而導(dǎo)致其形成無規(guī)則網(wǎng)狀裂縫。工程中使用的混凝土原材料中并沒有導(dǎo)致鋼筋銹蝕的成分存在。項(xiàng)目部特別對(duì)外加劑進(jìn)行了嚴(yán)格的檢測(cè)，排除了外加劑是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的原因。

2.2 與施工相關(guān)的設(shè)備原因

如果工程中使用的千斤頂?shù)挠捅碜x數(shù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致張拉過程中的張拉力超過了設(shè)計(jì)張拉值，就會(huì)導(dǎo)致某些構(gòu)件局部開裂；構(gòu)件的延性較差將導(dǎo)致局部鋼筋出現(xiàn)脆斷等現(xiàn)象，亦會(huì)導(dǎo)致梁體的臺(tái)座變形，產(chǎn)生滑動(dòng)位移；如果在混凝土灌注完成之后梁體的臺(tái)座發(fā)生位移變形，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。但是，經(jīng)過仔細(xì)的檢測(cè)和測(cè)試，工程中的相關(guān)機(jī)械設(shè)備符合要求，梁體的臺(tái)座和地基均在要求的范圍之內(nèi)，并未發(fā)現(xiàn)有臺(tái)座出現(xiàn)位移變形、下沉現(xiàn)象。因此，可以排除施工設(shè)備和臺(tái)座變形對(duì)T梁產(chǎn)生的影響。

2.3 施工技術(shù)、工藝原因

工程中混凝土的拌制。施工中使用的混凝土的坍落度檢驗(yàn)記錄說明，其滿足混凝土和易性要求，因此，混凝土方面不存在產(chǎn)生裂縫的原因。在混凝土的灌注和振搗過程中沒有發(fā)生混凝土離析現(xiàn)象，振搗密實(shí)均勻，混凝土表面未出現(xiàn)蜂窩、麻面。同時(shí)，經(jīng)對(duì)比分析，梁體裂縫形狀和特征與拆模過早產(chǎn)生的裂縫不符，而且拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度已達(dá)到相關(guān)要求，因此而排除了拆模過早的原因。該工程是在混凝土脫模之后進(jìn)行的混凝土養(yǎng)護(hù)，其頂板直接和大氣接觸，加之夏季水分蒸發(fā)加快，導(dǎo)致其表面產(chǎn)生干縮裂縫。

2.4 混凝土自身應(yīng)力原因

收縮是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因?；炷猎诮Y(jié)晶凝固時(shí)，混凝土中的水份和水泥微粒相結(jié)合使其體積變小，混凝土的干縮和凝縮共同稱之為收縮?；炷恋母稍锬Y(jié)過程是由表及里進(jìn)行的，將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)含水梯度，梁體混凝土表面干縮大、內(nèi)部干縮小的現(xiàn)象，造成混凝土表面承載拉力，而其內(nèi)部承載壓力，當(dāng)其表面的拉力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

溫度改變是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因。混凝土在陽光照射、受水化放熱、夜間降溫等各種因素的影響下會(huì)產(chǎn)生冷熱不均的變化，使混凝土產(chǎn)生體積的膨脹和收縮，進(jìn)而導(dǎo)致溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。當(dāng)混凝土中的溫度應(yīng)力比混凝土的抗拉強(qiáng)度大時(shí)就會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

通過分析可以確定：裂縫與工程中水化熱造成的原因相吻合，因此，初步判定是水化熱過大而引起混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。鑒于此，施工單位進(jìn)一步優(yōu)化了混凝土的施工配合比，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，使裂縫在隨后進(jìn)行的施工中得到了有效的控制。

3 預(yù)防措施

(1)對(duì)臺(tái)座地基的基礎(chǔ)處理必須嚴(yán)格要求，防止其產(chǎn)生不均勻沉降，尤其是梁場(chǎng)建設(shè)在軟土地基或高填方路基上，對(duì)其地基需要進(jìn)行換填處理，臺(tái)座混凝土需要增加配筋。臺(tái)座表面應(yīng)光滑平整，脫模劑涂刷均勻。應(yīng)定期對(duì)臺(tái)座進(jìn)行沉降觀測(cè)。

(2)對(duì)于原材料，應(yīng)嚴(yán)格控制砂石料中的含泥量，宜選用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥、緩凝高效減水劑。粉煤灰能夠改善和提高混凝土的和易性，降低混凝土泌水性。在坍落度相同的情況下，用水量減少，可減緩混凝土早期收縮量，減少水泥用量，降低水化熱，有利于裂縫的控制。

(3)配合比砂率在滿足泵送的基礎(chǔ)上應(yīng)盡可能降低，水灰比不宜過大，嚴(yán)格控制坍落度，坍損不能太快，應(yīng)做到其工作性好，不離析，不泌水。

(4)模板設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，保證其具有足夠的剛度。加工制作時(shí)做好細(xì)部打磨處理，特別是倒角部位。根據(jù)天氣溫度和混凝土性能決定拆模時(shí)間，宜采用手拉葫蘆或千斤頂輔助拆模，嚴(yán)禁生拉硬撬、重錘敲擊等野蠻行為。

(5)澆筑混凝土應(yīng)分段分層階梯澆筑，附著式高頻制動(dòng)器和振動(dòng)棒配合振搗，翼緣板澆筑過程中收漿、拉毛，表面不得留有浮漿。

(6)混凝土澆筑完畢應(yīng)采取覆蓋保溫保濕措施，嚴(yán)防混凝土遭受風(fēng)吹、雨淋、暴曬和凍害。冬季蒸汽養(yǎng)生之升溫降溫應(yīng)緩慢進(jìn)行，切勿忽冷忽熱。冬季施工壓漿后需進(jìn)行二次蒸養(yǎng)，以防水泥漿凍脹、腹板出現(xiàn)沿波紋管走向的裂縫。

4 預(yù)防T梁體混凝土裂縫的建議

4.1 控制好工程使用的原材料

只能允許符合要求的原材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，拒絕不合格原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)?？刂坪没炷恋乃冶?，保證水泥、砂子、石子和水的用量符合要求。

對(duì)于摻加劑的摻和要適量，按規(guī)范要求進(jìn)行添加。

4.2 控制好混凝土的拌和質(zhì)量

將時(shí)間控制在2 min，不能忽長忽短，同時(shí)控制好水量、混凝土拌和均勻，隨時(shí)檢測(cè)拌好混凝土的塌落度，使混凝土具有良好的和易性。

4.3 控制好混凝土的澆筑

澆筑混凝土?xí)r要選擇合適的溫度：混凝土的振搗要有次序的分層振搗，嚴(yán)格控制好振搗時(shí)間，確保預(yù)埋件和預(yù)應(yīng)力筋底部混凝土的密實(shí)度。對(duì)于外露的面層，要保證其平整。

4.4 精心安排施工，避免炎熱天氣施工

澆筑后的混凝土應(yīng)養(yǎng)護(hù)合理，防止因溫度變化產(chǎn)生裂縫，確保充足的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，確?；炷帘砻嫣幱跐駶櫊顟B(tài)，施工工藝要嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

在混凝土梁體間和基座的頂面涂一層塑料膜或滑石粉，用以解除對(duì)梁體的約束，保證梁體的自由伸縮。

5 結(jié) 語

通過分析總結(jié)T梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因并有針對(duì)性地采取有效措施予以治理，說明T梁混凝土裂縫是能夠預(yù)防和控制的。導(dǎo)致T梁混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要包括施工、選材、配比、養(yǎng)護(hù)、設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員應(yīng)多比較、多察看，對(duì)發(fā)生的問題要認(rèn)真進(jìn)行分析、總結(jié)，結(jié)合采用各種相關(guān)預(yù)防T梁混凝土裂縫的處理措施來減少混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，以提高混凝土的施工技術(shù)水平。

[1] 張俊平.橋梁檢測(cè)[M].北京:人民交通出版社，2013.

[2] 趙國藩，李樹瑤.廖婉卿，等.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制[M].北京:海洋出版社,2013.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-11-03

U445;U444;TV

B

1001-2184(2016)06-0069-02

張立梅(1980-)，女，吉林德惠人，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.