大型承重預(yù)應(yīng)力雙T板裂縫分析與處理

黃 巍 孫振宇 何曉宇

（中國(guó)建筑第八工程局東北公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

近幾年，隨著預(yù)制裝配式在我國(guó)的迅猛發(fā)展，裝配式結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸從過(guò)去的住宅為主向大型公建建筑發(fā)展。大型承重預(yù)應(yīng)力雙T板因?yàn)槠錂M截面受力合理，承載力大，自重輕，并且具有跨度大、經(jīng)濟(jì)、美觀的特點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于大跨度、重荷載的空間中[1]。但在雙T板生產(chǎn)、運(yùn)輸中產(chǎn)生的裂縫經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員并影響工程質(zhì)量，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有資料尚沒(méi)有系統(tǒng)的、完整的成因分析與處理方法來(lái)有效地指導(dǎo)施工。本文以長(zhǎng)春一汽預(yù)制裝配式立體停車樓項(xiàng)目為例，結(jié)合美國(guó)PCI提出的預(yù)制混凝土雙T板裂縫的成因及處理手冊(cè)[2]，系統(tǒng)、全面地分析了不同裂縫的產(chǎn)生原因，解決方案和預(yù)防措施，為今后處理大型承重預(yù)應(yīng)力雙T板的裂縫問(wèn)題提供一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

長(zhǎng)春一汽裝配式立體停車樓項(xiàng)目，為中國(guó)首例裝配式立體停車樓工程。樓面板采用預(yù)制混凝土雙T板，最大跨度為17.25 m，寬度2.380 m，高度700 mm，肋梁主筋采用10根公稱面積為139 mm2、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 kN/mm2的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用先張法施工。生產(chǎn)前，已對(duì)雙T板進(jìn)行承載力、抗裂、撓度等檢驗(yàn)，結(jié)果表明該型雙T板滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工要求。

本工程在預(yù)應(yīng)力雙T板的生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中，主要產(chǎn)生了以下幾種裂縫：

（1） 肋梁端部微裂縫；

（2） 翼緣板與肋梁連接處出現(xiàn)裂縫；（3） 肋梁側(cè)斜裂縫；

（4） 肋梁平行于鋼絞線方向的一側(cè)出現(xiàn)裂縫。

2 裂縫成因分析

對(duì)于預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件， 裂縫很常見(jiàn)。 裂縫對(duì)鋼筋的防銹、混凝土的碳化和構(gòu)件的抗?jié)B性有不利影響[3]。構(gòu)件在制作與施工過(guò)程中的裂縫被稱為“早期裂縫”，在使用過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫被稱為“后期裂縫”。由于預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件裂縫成因的多樣性，文章結(jié)合實(shí)體工程，針對(duì)不同種類的裂縫分別從混凝土性能、設(shè)計(jì)階段、施工過(guò)程三方面進(jìn)行分析。

2.1 肋梁端部微裂縫

在混凝土性能方面，由于本工程雙T板要達(dá)到清水效果，所以對(duì)混凝土的配合比、和易性[2]要求較高，然而，混凝土的配合比并不好。例如，如果水灰比太小，膠體和晶體材料不能完全形成，混凝土的和易性差，并且難以振動(dòng)和壓實(shí)混凝土。如果未水化的水泥在混凝土完全硬化后再次遇水，水化產(chǎn)物引起的膨脹應(yīng)力可能導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這可能導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂。

在施工方面，混凝土澆筑時(shí)，商品混凝土運(yùn)輸車在卸料前沒(méi)有快速轉(zhuǎn)動(dòng)罐體，也沒(méi)有充分?jǐn)嚢杌炷痢４藭r(shí)，如果澆筑混凝土的施工順序從雙T型板的末端開(kāi)始，很容易導(dǎo)致末端混凝土的不合理級(jí)配、砂漿過(guò)多和骨料過(guò)少，導(dǎo)致末端混凝土蒸后收縮和開(kāi)裂。

此外，如果加熱和冷卻時(shí)間短，混凝土在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中收縮過(guò)快，最終混凝土也會(huì)開(kāi)裂。

2.2 翼緣板與肋梁結(jié)合處裂縫

這種裂縫通常從翼緣板與肋梁結(jié)合處開(kāi)始，在翼緣板內(nèi)部或外部出現(xiàn)，沿構(gòu)件縱向生長(zhǎng)。

在設(shè)計(jì)階段，雙T板在脫模與運(yùn)輸階段，雙T板翼緣板與肋梁結(jié)合處應(yīng)力集中，并且由于翼緣板厚度較薄，易在此處發(fā)生開(kāi)裂，設(shè)計(jì)時(shí)，翼緣板與肋梁均為獨(dú)立鋼筋網(wǎng)片，無(wú)可靠拉結(jié)，使得此處受拉能力較弱，致使混凝土開(kāi)裂。

在施工方面，對(duì)于翼緣板與肋梁結(jié)合處的裂縫，除了設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，還可能發(fā)生在脫模、運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中。例如，脫模過(guò)程中提升點(diǎn)的不均勻應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致雙T形板上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，這將導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。在運(yùn)輸過(guò)程中，由于雙T型板的長(zhǎng)度較大、道路條件復(fù)雜，運(yùn)輸中的四個(gè)支撐點(diǎn)也受到不同的力，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫；吊裝過(guò)程中將雙T板安裝在指定位置時(shí)，由于與其他構(gòu)件距離過(guò)小，易發(fā)生碰撞，而次碰撞易造成翼緣板與肋梁結(jié)合處應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂縫。

2.3 肋梁側(cè)面斜裂縫

這種裂縫通常在肋梁側(cè)面從底部斜向上生長(zhǎng)，且分為兩種情況：裂縫斜向生長(zhǎng)至端部或裂縫斜向生長(zhǎng)至構(gòu)件中心。本工程中此類裂縫為后者，其形成原因如下。

先張法預(yù)應(yīng)力雙T板的預(yù)應(yīng)力的建立是在預(yù)應(yīng)力鋼絞線和混凝土的黏結(jié)力上的。在雙T形板被拉伸之前，鋼絞線的預(yù)應(yīng)力由拉伸底座承擔(dān)。當(dāng)雙T形板被拉伸時(shí)，其巨大的預(yù)應(yīng)力瞬間作用在雙T形板本身上，并在雙T板端部產(chǎn)生應(yīng)力集中，并且在放張的過(guò)程中，此預(yù)應(yīng)力瞬間發(fā)生，形成了沖擊加載，而這種應(yīng)力加載速率大于了混凝土收縮變形速率，產(chǎn)生了應(yīng)變差，致使混凝土開(kāi)裂。如果此時(shí)混凝土強(qiáng)度過(guò)低，并且鋼絞線未嚴(yán)格按照對(duì)稱切斷，便易造成斜拉應(yīng)力，在雙T板肋梁側(cè)面產(chǎn)生斜裂縫。

2.4 肋梁側(cè)面平行于鋼絞線方向裂縫

這種裂縫通常發(fā)生在雙T形板肋梁的端部，縱向延伸幾厘米到幾十厘米。裂縫通常平行于肋梁的鋼絞線。此處裂縫，除與肋梁側(cè)面斜裂縫具有的端部應(yīng)力集中的原因外，如鋼絞線被污染，造成鋼絞線在混凝土內(nèi)部的滑動(dòng)，也會(huì)致使鋼絞線外側(cè)混凝土沿著鋼絞線的方向產(chǎn)生裂縫。脫模過(guò)程中，如果端部模板未完全地拆出，雙T板肋梁端部受巨大的拉應(yīng)力，與原有預(yù)應(yīng)力在端部產(chǎn)生的應(yīng)力集中相疊加，使此處易發(fā)展裂縫。本工程中該處為輕微裂縫，未影響到鋼絞線及其黏結(jié)力。

3 裂縫的處理

本工程對(duì)于裂縫的處理，主要從兩方面進(jìn)行考慮，即裂縫是否影響構(gòu)件的使用功能。對(duì)于有影響使用功能與結(jié)構(gòu)性能的構(gòu)件，須禁止使用，重新加工，并且保證混凝土強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力張拉符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于不影響構(gòu)件使用功能的裂縫，寬度小于0.3 mm的無(wú)須進(jìn)行處理，寬度大于0.3 mm的則需用專用修補(bǔ)劑進(jìn)行填縫處理，避免裂縫的再次增長(zhǎng)。本工程主要采取預(yù)防為主，處理為輔的施工手段，以減少裂縫的影響，確保預(yù)制構(gòu)件的抗裂度和剛度。

4 裂縫的預(yù)防

由于雙T板裂縫產(chǎn)生原因的多樣性，對(duì)于裂縫的預(yù)防必須從設(shè)計(jì)、施工等多方面進(jìn)行解決。所以針對(duì)性地做了以下幾方面的改進(jìn)，并結(jié)合實(shí)體工程，針對(duì)不同種類的裂縫分別從混凝土性能、設(shè)計(jì)階段、施工過(guò)程三方面進(jìn)行分析。

4.1 混凝土性能方面

加強(qiáng)對(duì)混凝土配合比的管控，嚴(yán)格選擇水泥品種及用量，控制水灰比、級(jí)配；嚴(yán)格選用摻合料用量、外加劑等。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合將混凝土配合比對(duì)裂縫的影響降到最小。

4.2 設(shè)計(jì)階段

針對(duì)實(shí)際工程中較為嚴(yán)重的雙T板翼緣板與肋梁交接處裂縫應(yīng)力集中問(wèn)題，在此處加設(shè)了構(gòu)造鋼筋，提高其抗拉能力，有效降低了裂縫的產(chǎn)生。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)長(zhǎng)春一汽裝配式立體停車樓工程中，大型承重預(yù)應(yīng)力雙T板出現(xiàn)的五大類裂縫，即肋梁端部微裂縫、翼緣板與肋梁結(jié)合處裂縫、肋梁側(cè)斜裂縫、平行于鋼絞線方向的肋梁側(cè)裂紋、翼緣板外側(cè)有裂紋或損壞，進(jìn)行了成因分析并提出了相應(yīng)的解決方案。本工程主要采取預(yù)防為主，處理為輔的施工手段，從混凝土性能、設(shè)計(jì)階段、施工過(guò)程三方面進(jìn)行分析，提出了有效的預(yù)防措施，有效減少了裂縫的影響。對(duì)類似工程的裂縫處理及預(yù)防具有一定的借鑒意義。