預制梁梁端防裂施工工藝

黃寶安

（中交四航局珠海工程有限公司）

0 引言

廣州從化至清遠連州高速公路第13 標段位于清遠市連州市境內(nèi)，起訖里程樁號為K184+368-K209+800，線路全長25.432 公里,主要設置兩個互通立體交叉，主線大橋共6499.5m/13 座。預應力預制小箱梁共計1070片，預制T 梁共計658 片，本文以預應力預制小箱梁為例。

預制梁梁端因養(yǎng)護時易忽略，且設置了預應力錨固區(qū)，故易產(chǎn)生各類裂縫。以本項目部的預制梁端頭結(jié)構(gòu)為例：兩側(cè)腹板為薄壁結(jié)構(gòu)，支座處設置了臺階預防預應力張拉時造成下部混凝土受損，但底板依舊較薄。

圖1 預制梁端頭結(jié)構(gòu)

梁端裂縫在預制梁封端時較為難處理，所以對預制梁梁體質(zhì)量以及外觀有較大的影響，故預制梁梁端防裂施工工藝對預制梁的施工有著可觀的預估效益。

本文結(jié)合廣州從化至清遠連州高速公路第13 標段預制場的施工經(jīng)驗，談談預制梁梁端在施工中，混凝土自身形成的裂縫以及張拉形成的裂縫，其形成原因以及預制梁梁端防裂的具體措施。

1 梁端混凝土裂縫原因

產(chǎn)生混凝土裂縫原因有很多種，主要表現(xiàn)為塑性收縮裂縫、干縮裂縫，以及溫差引起的收縮裂縫。

⑴塑性收縮裂縫

這是一種在在預制箱梁混凝土澆筑后4～15h 左右，此時水泥水化反應激烈，混凝土尚在柔軟塑性狀態(tài)時，因混凝土表面失水而蒸發(fā)干燥，同時因蒸發(fā)降溫，水化反應大量失水，而由失水、水泥水化所發(fā)生的干燥收縮、溫度收縮和化學減縮共同相互作用的結(jié)果?；炷廉a(chǎn)生了體積形變及不均勻的沉縮變形，由此產(chǎn)生了沿鋼筋方向的“龜裂”。

⑵干縮裂縫

預制梁梁端在干燥環(huán)境中，水泥漿逐漸凝結(jié)、體積收縮，混凝土硬化后由于水分蒸發(fā)引起的體積變形而產(chǎn)生的裂縫，稱為干縮裂縫。常見原因為養(yǎng)護不充分或養(yǎng)護措施不規(guī)范，在預制梁腹板以及梁端較為常見。

⑶溫差收縮裂縫

由于C50 混凝土的水泥用量較大，在水化反應中，水化熱較為明顯，箱內(nèi)溫度?？梢赃_到50℃以上的高溫，隨著水化反應的進行，溫度先由低至高，再逐步降低，產(chǎn)生溫度應力（拉應力），混凝土易產(chǎn)生破壞，梁端由于為薄壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)外溫差較大，澆筑完成后無有效保溫措施時，溫度應力表現(xiàn)較為明顯，當其超過混凝土抗裂強度后，會使混凝土開裂，即產(chǎn)生溫差收縮裂縫。

2 梁端張拉裂縫原因

在后張法預應力梁的支座處，梁端的錨固區(qū)及其腹板，經(jīng)常見到的一種順著預應力的梭形裂縫，稱為“張拉裂縫”，也有些資料直接稱之為“劈縫”。

根據(jù)廣州從化至清遠連州高速公路第13 標段1#預制場以及2#預制場現(xiàn)場情況以及以往施工經(jīng)驗，預制梁梁端張拉裂縫常見原因為以下三種：

⑴預制梁使用后張法張拉時，因單側(cè)張拉導致的梁體縱向不均勻，梁端一側(cè)受張拉壓應力，另一側(cè)正常，梁體縱向剪切開裂；或因兩側(cè)同時張拉，因張拉應力不同導致的單側(cè)縱向受力不均，導致梁端縱向開裂。此類裂縫為技術(shù)不夠完善或偶然發(fā)生，發(fā)生后裂縫非常明顯，對梁體危害較大。

圖2 預制梁單側(cè)張拉

⑵預制梁使用后張法張拉時，因兩側(cè)同時張拉導致梁端上下受壓，產(chǎn)生的擠壓裂縫。此類裂縫多出現(xiàn)于梁端兩側(cè)底部及腹部，發(fā)生后對梁體危害較小但外觀質(zhì)量難以保證。

⑶預制梁因錨下鋼筋布置不規(guī)范、預應力管道不通順、預應力管道不順直、預應力管道直線段及曲線段定位不足，導致預應力張拉結(jié)束一段時間，引起沿鋼束縱向方向的裂縫。

3 混凝土裂縫防裂措施

⑴由于往常梁端常為養(yǎng)護時忽略的部位，導致常見的裂縫為塑性收縮裂縫以及干縮裂縫。應保證養(yǎng)護頻率以及養(yǎng)護覆蓋面，補充水化反應中丟失的水分，在大風天氣以及干燥環(huán)境下，宜覆蓋薄膜，防止水分的流失。

⑵在冬季以及其余寒冷時期，應有相應保溫措施，防止由于溫差過大而產(chǎn)生的溫差收縮裂縫，如設置蒸汽機，在澆筑完成后對預制梁進行蒸養(yǎng)，一方面補充水分，保持穩(wěn)定的水化反應，以防混凝土失水過多，一方面防止混凝土內(nèi)部外部溫差梯度較大而導致溫度應力太大。

⑶從混凝土材料方面考慮，應盡可能選擇高質(zhì)量的水泥、砂石料、外加劑等。由于水泥水化反應會產(chǎn)生大量的水化熱，產(chǎn)生上述說的溫差收縮裂縫，故在保證強度的情況下，可以適量減少水泥用量或采用水化熱較小的水泥。

其次，砂石料集配差，導致混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，混凝土凝結(jié)時會揮發(fā)更多的水分，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫以及干縮裂縫。

增加適量粉煤灰，作為超細粉末的粉煤灰，能物理地分散水泥中絮凝體，這使較多的漿體游離出來，骨料得到潤滑并改善混凝土的和易性，以此降低拌和時的用水量，可以有效地減少混凝土凝結(jié)時的水分蒸發(fā)。此外粉煤灰具有微膨脹性，能有效平衡混凝土凝結(jié)時產(chǎn)生的收縮變形，減少塑性收縮裂縫產(chǎn)生。因此，包括粉煤灰在內(nèi)的外加劑調(diào)整也能有效地控制混凝土的凝結(jié)時間、坍落度損失，提高梁端及梁體混凝土早期強度，防止裂縫產(chǎn)生。

4 張拉裂縫防裂措施

針對上述三種張拉引起的裂縫，采取改善施工技術(shù)、改善施工工藝、加強質(zhì)量管控的措施，減少因后張法張拉時產(chǎn)生的張拉裂縫。具體措施如下：

⑴張拉操作雖然更加簡易，但施工過程中，容易產(chǎn)生因一側(cè)受到張拉壓力，一側(cè)正常而產(chǎn)生兩側(cè)受力不均。宜采用兩側(cè)同時張拉，保證兩側(cè)張拉應力大小相同，避免施工過程中產(chǎn)生的兩側(cè)受壓不均導致的混凝土破壞。本項目部采用兩側(cè)同時、兩端同時的智能張拉設備，保證預應力均勻，對張拉質(zhì)量進行“雙控”，極為有效地控制了張拉質(zhì)量。

圖3 兩側(cè)同時張拉

⑵預制梁楔形塊模板接縫處多為直角，張拉時混凝土的上下擠壓導致梁端支座處或腹板處有所破損，宜采用斜角保證預制梁在張拉時有活動空間，梁體因張拉上拱產(chǎn)生形變時，不會因此使混凝土過度擠壓產(chǎn)生破壞；或在預制梁端鋼制底膜下加入橡膠墊，可為梁體在張拉時提供緩沖效果，此法造價低廉，效果好，可保證在預制梁張拉時不因上拱時梁端產(chǎn)生的形變導致混凝土破壞，值得大力推廣。

圖4 端頭底模加入橡膠墊

⑶嚴格按照圖紙、規(guī)范布置預應力管道，預應力定位鋼筋應限制住波紋管。波紋管不得松動，否則導致梁體受力不均勻，張拉應力不合格；不得有破損，否則導致砼澆筑時漏漿堵塞波紋管。錨下鋼筋是保證張拉時，錨墊板的位置及錨墊板周圍混凝土的抗剪強度，若錨下鋼筋布置不足或綁扎點數(shù)不夠，易產(chǎn)生因錨下應力過大而導致的錨下區(qū)混凝土產(chǎn)生裂縫。

5 施工管理防裂措施

克服技術(shù)性問題后，也應注意避免因施工管理不善而形成的裂縫，例如養(yǎng)護不到位、澆筑時混凝土坍落度不一致、過早拆模、過早張拉等。應在施工中注意以下問題：

⑴混凝土配合比應安排專業(yè)人員專人負責，監(jiān)督配比過程，對配比結(jié)果進行檢驗，對每一車混凝土進行坍落度檢測，保證前后坍落度一致。

⑵專人負責養(yǎng)護，設立養(yǎng)護記錄牌，做到責任到崗、責任到人。

⑶工人需接受三級技術(shù)交底才能上崗，防止過早拆模、過早張拉等管理問題。

6 結(jié)語

預制梁端頭裂縫為常見問題，但仍需注意，一些較為嚴重的裂縫可能導致預制梁出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞。如果形成了新的裂縫，針對具體施工情境，需對裂縫進行一對一的防治與處理，積極做好裂縫處理并分析原因，制定科學合理的裂縫預防措施，嚴格按照標準流程、工序施工，避免下次再生成此類裂縫。