泉州港某引橋工程預(yù)應(yīng)力空心板裂縫成因及其防治措施

沈志超

廈門市交通建設(shè)工程檢測有限公司

泉州港某引橋工程預(yù)應(yīng)力空心板裂縫成因及其防治措施

沈志超

廈門市交通建設(shè)工程檢測有限公司

在橋梁工程、高樁碼頭引橋工程中，預(yù)應(yīng)力空心板得到越來越廣泛的應(yīng)用，但在施工過程中，高強(qiáng)度的空心板易產(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。預(yù)應(yīng)力空心板是橋梁工程、引橋工程的主要受力結(jié)構(gòu)，保證混凝土的預(yù)制質(zhì)量至關(guān)重要，而防治空心板裂縫是控制預(yù)制質(zhì)量的重要一環(huán)。本文以泉州港某引橋工程為實(shí)例，結(jié)合施工現(xiàn)場采取的技術(shù)措施和相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料，淺析了預(yù)應(yīng)力空心板裂縫的成因，介紹了預(yù)應(yīng)力空心板裂縫的防治措施和效果。

預(yù)應(yīng)力空心板；裂縫成因；防治措施

1 工程概況

泉州港某引橋工程位于泉州市惠安縣，引堤、引橋總長2488米（包括引堤），其中引橋長2120m，高樁梁板結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋砼橫梁，橫梁上安裝預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，本工程預(yù)應(yīng)力砼空心板共1313件，單塊尺寸20*1.25*0.9m,單塊方量為12.3m3?？招陌鍢?gòu)件采用后張法進(jìn)行施工，空心板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50。

1.1 空心板澆筑施工工藝

混凝土的澆筑采用連續(xù)澆筑，使用自拌混凝土吊罐法施工。澆筑順序?yàn)橄葷仓装寤炷?，振?shí)抹平后安裝充氣氣囊作為芯模，再澆筑腹板混凝土，最后澆筑頂板混凝土。其中板梁腹板混凝土澆筑按縱向分段水平分層進(jìn)行澆筑振搗?？招陌屙敯寤炷琳駬v完畢后，對板梁混凝土頂面進(jìn)行抹平搓毛處理，以保證板梁有較粗糙的混凝土頂板表面。

1.2 配合比情況

混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50，混凝土配合比為∶水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=1∶1.26∶2.31∶0.33∶0.007；水灰比0.33，砂率35%，水泥用量為491kg/m3，坍落度120±20mm；采用漳州中達(dá)P.O42.5R水泥，外加劑為早強(qiáng)型高性能減水劑。

2 裂縫調(diào)查

預(yù)應(yīng)力空心板預(yù)制開始后，在現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，空心板在澆筑完成并拆除鋼模后（澆注后24小時內(nèi)），空心板頂面和倒角處沿頂面預(yù)留的鉸縫鋼筋方向產(chǎn)生大量細(xì)小裂縫。

3 成因分析

根據(jù)現(xiàn)場裂縫統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，對裂縫成因展開了分析，首先按產(chǎn)生機(jī)理對裂縫類型進(jìn)行分類，然后依據(jù)現(xiàn)場情況逐一確認(rèn)各類型裂縫存在的可能，排除不存在的裂縫類型，并對可能存在的裂縫類型進(jìn)行主次原因確認(rèn)。

4 裂縫的防治措施

針對以上原因分析結(jié)果，我們提出了以下具體的解決措施，主要從更改頂角設(shè)計(jì)、降低混凝土入模溫度和降低早期水化熱、增加二次振搗等方面作適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。

4.1 更改倒角設(shè)計(jì)

根據(jù)裂縫調(diào)查和分析的結(jié)果，進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)取消倒角而使用直角相連后可極大的減少倒角處裂縫。據(jù)此建議設(shè)計(jì)院更改倒角設(shè)計(jì)，并得到設(shè)計(jì)院的認(rèn)可和實(shí)施。設(shè)計(jì)變更后該處鋼筋的保護(hù)層有所增加，同時也避免了澆筑時倒角浮漿比其它頂面更嚴(yán)重的情況。

4.2 合理選擇原材料和嚴(yán)控混凝土入模溫度

1）原材料選擇。根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果，我們認(rèn)為原配合比使用的中達(dá)P.O42.5R水泥入場溫度過高、早期水化熱過大，經(jīng)試驗(yàn)比對后，選擇萬年青P.O 42.5水泥替換。同時，要求外加劑廠家對外加劑的性能進(jìn)行了調(diào)整，用普通高性能減水劑替代原早強(qiáng)型高性能減水劑。這兩個措施均有利于降低混凝土的早期水化熱和表面溫升。

2）嚴(yán)控混凝土入模溫度。過高的混凝土入模溫度，不但極大增加混凝土早期溫升，導(dǎo)致砼表面過快干燥，還可能造成混凝土‘假凝’，對于控制混凝土的裂縫極為不利。我們要求對混凝土溫度進(jìn)行測量，超出35℃不得入模。并采用以下管理辦法來實(shí)現(xiàn)混凝土的溫度要求：嚴(yán)格控制水泥進(jìn)場溫度，對進(jìn)場水泥溫度進(jìn)行溫度測量，拒收溫度超出70℃的水泥；對入場水泥執(zhí)行先進(jìn)先用的原則，保證水泥在水泥罐中有一定的冷卻時間；對混凝土用粗集料進(jìn)行灑水降溫。

4.3 控制混凝土的攪拌時間和澆注時間

混凝土拌和時間控制在2—3min，不能過短，也不宜過長，保證混凝土的均勻性；嚴(yán)格控制用水量，經(jīng)常檢測混凝土的坍落度，保證混凝土具有良好的和易性?；炷翝沧⑦x擇在一天中溫度較低的時候進(jìn)行，不僅可以降低混凝土的入模溫度，還可以降低混凝土的表面溫升，減緩砼表面的失水干燥，從而避免空心板頂面混凝土假凝和過快凝結(jié)，減輕混凝土干縮應(yīng)力。

4.4 進(jìn)行二次振搗、加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土頂板澆筑完成后，需要進(jìn)行二次振搗，避免混凝土澆筑后出現(xiàn)骨料沉降現(xiàn)象，同時可一定程度上解決因混凝土表面水份干燥過快而產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，避免干縮裂縫。

不論是哪一種原因?qū)е碌牧芽p，混凝土的養(yǎng)護(hù)都極為關(guān)鍵。等混凝土脫模之后才開始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯誤的?；炷翝沧⑹諠{完成后，應(yīng)盡快使用麻袋覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)，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，以利于混凝土盡快散熱，養(yǎng)護(hù)時間不少于兩周。

4.5 嚴(yán)格控制芯模放氣時間

為了避免出現(xiàn)因芯模漏氣和放氣過早而造成的頂面混凝土沉降裂縫，在每次使用充氣膠囊前都對其進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對于有漏氣的膠囊，一律不使用。同時，在空心板頂面混凝土強(qiáng)度未達(dá)到2.5MPa前不允許放氣。為保證措施得到順利實(shí)施，安排專人檢查芯模氣壓，發(fā)現(xiàn)漏氣及時處理。

5 效果跟蹤

在按上述方案實(shí)施后，裂縫現(xiàn)象得到很大的改善。我們對防治方案實(shí)施后澆注的空心板進(jìn)行了跟蹤，抽取了其中的8片進(jìn)行裂縫統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

6 結(jié)語

（1）施工過程中，對于裂縫的分析和處理應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，加強(qiáng)對現(xiàn)場施工各階段的調(diào)查與對比，處理方案和改進(jìn)措施應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)踐情況和室內(nèi)試驗(yàn)不斷驗(yàn)證與完善。

（2）除了加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)外，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、適當(dāng)?shù)倪x擇原材料和調(diào)整施工工藝、改善添加劑性能亦可使混凝土結(jié)構(gòu)表層的裂縫得到有效控制。