淺析預制T 梁裂縫分析與防治

陳濤

北京市市政工程設計研究總院有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000

1 裂縫產(chǎn)生

在某高速公路A2標段，溪坂洋大橋為19孔30m預應力連續(xù)T梁，預制30mT梁95片，混凝土強度等級為C50。在前期預制過程中，T梁模板拆除一側后發(fā)現(xiàn)T梁腹板及馬蹄口位置有裂縫，共計6條，長度為馬蹄口位置至腹板14cm～49cm?，F(xiàn)場用小釘子對裂縫長度方向進行標注，模板全部拆除后，裂縫長度沒有進行發(fā)展，裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)場對裂縫深度進行觀測，采用小鑿子對裂縫位置進行鑿深，裂縫深度為0.6～0.8cm，為淺層裂縫。裂縫寬度經(jīng)現(xiàn)場觀測為0.16mm左右。出現(xiàn)這種情況后，引起各方高度重視，分析出開裂的原因，制定方案加以預防，避免類似問題再次出現(xiàn)[1]。

2 裂縫產(chǎn)生原因分析

2.1 原材料因素

水泥采用建福P0.52.5，符合規(guī)范要求，水泥用量：413kg/m3。高強混凝土水泥用量在(400～500kg/m3)左右，是普通混凝土的1.5～2倍。水泥水化過程中放出大量的熱，主要集中在澆筑后的2天左右，單位放熱量危500J/克，常規(guī)C50混凝土水泥約500kg/m3，熱量將放出25000KJ，致使混凝土內(nèi)部溫度將升高(可達70℃左右，甚至更高)。混凝土內(nèi)外散熱條件不同，混凝土中心溫度較高，進而會形成溫度差，混凝土表面產(chǎn)生拉應力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。碎石采用格仔石料場碎石，31.5mm篩孔篩余2%，滿足規(guī)范要求，針片狀含量17%，含泥量0.8，不滿足規(guī)范要求。砂采用南安溪美河沙（中粗），含泥量3.9＞3，不滿足規(guī)范要求，細度模數(shù)Mx=2.7，符合規(guī)范要求。水采用山泉水。減水劑為廈門宏發(fā)聚羧酸高效減水劑，符合規(guī)范要求。碎石和砂含泥量超標，水泥與其膠結力降低，造成混凝土的抗?jié)B性和強度降低，造成裂縫。集料顆粒級配不良，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產(chǎn)生。針片含量越大，混凝土單方用水量增多，收縮性增大。

2.2 施工工藝因素

經(jīng)核查，模板、設備滿足規(guī)范要求，T梁臺座地基無位移、不均勻沉降、變形、裂縫等現(xiàn)象。

（1）混凝土的拌制。拌和設備是強制式攪拌機，各種材料配料設置自動計量裝置、混凝土攪拌時間為120s，施工過程坍落度抽查記錄和混凝土和易性滿足規(guī)范要求，排除產(chǎn)生裂縫因素。

（2）混凝土澆筑?；炷翝仓駬v過程中順利，無漏振，搗固充分，拆模后混凝土表面無蜂窩麻面?；炷翝仓r第1車混凝土外加劑為1.2%時，現(xiàn)場坍落度為165mm，偏小，現(xiàn)場添加外加劑調(diào)整后進行澆筑。第3～4車混凝土外加劑為1.3%時，混凝土性能較好，但混凝土初凝時間較短，澆筑第3車混凝土時，第1車混凝土已開始初凝，混凝土產(chǎn)生水化熱加大，分析是T梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因之一。

（3）混凝土養(yǎng)生?；炷翝仓瓿跄?，只對T梁頂板進行覆蓋灑水養(yǎng)護，因混凝土初凝時間較短，混凝土初期的水化熱加大，模板拆除前未對T梁的腹板、馬蹄口進行灑水降溫；另模板于第二天8點開始拆模，間隔時間為13小時，且模板拆除時已發(fā)現(xiàn)裂縫，說明裂縫在模板拆除前裂縫已產(chǎn)生，模板拆除時間過晚，腹板及馬蹄口養(yǎng)護過晚，分析是T梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因之一。

（4）混凝土自身應力因素。因C50混凝土水泥用量較大，混凝土凝結過程中，放出大量水花熱，加速混凝土內(nèi)部溫度升高，使其溫度收縮應力加大。在其他因素疊加下，導致溫度收縮裂縫。

（5）收縮裂縫?；炷聊Y過程中，一些水泥顆粒與水分結合，體積減小，稱為凝縮。另一部分水分蒸發(fā)，體積減小，稱為干縮，凝縮和干縮統(tǒng)稱叫收縮?；炷恋母稍镞^程是由表面逐漸到內(nèi)部，使得混凝土內(nèi)出現(xiàn)含水梯度。因此產(chǎn)生內(nèi)部收縮小，表面收縮大的不均勻收縮，致使內(nèi)部混凝土承受壓力，表面混凝土承受拉力。當表層混凝土產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強度時，縮裂縫產(chǎn)生。

（6）溫度裂縫。因水化熱效應，混凝土內(nèi)外面產(chǎn)生溫差，表面混凝土受拉應力，內(nèi)部混凝土受壓應力。當表層混凝土產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強度時，產(chǎn)生間幾乎于等間距的直線裂縫或稱稱溫差裂縫[2]。

3 預防措施

3.1 優(yōu)化配合比

減少水泥用量，控制水灰比，保證用水量控制在規(guī)范之內(nèi)，摻入適量摻和料和減水劑，控制混凝土的收縮和水化熱，避免因收縮應力和溫度應力引起的開裂。

3.2 控制攪拌時間

混凝土拌和時間控制在120s左右，確?；炷恋暮鸵仔?，用水量嚴格控制，坍落度隨時檢測，確保混凝土和易性達到良好效果。

3.3 合理組織，保證澆筑質(zhì)量

澆注時間盡量選擇在每天中低溫時候進行，振搗要充分。插入式振搗器振搗移動間距不應超過其作用半徑的1.5倍，避免過振、漏振。

3.4 混凝土養(yǎng)護

T梁澆筑收漿完成后，立即進行噴淋和覆蓋養(yǎng)護，混凝土表面始終要保持在濕潤狀態(tài)。因為在澆筑后的7天內(nèi)水泥會放出大量熱量，因此必須在T梁腹板外噴水降溫，避免內(nèi)外溫差過高，產(chǎn)生裂縫[3]。

4 結束語

在執(zhí)行上述措施后，T梁預制質(zhì)量達到了很好的效果。T梁預制是一道系統(tǒng)工序，應根據(jù)不同的環(huán)境因素，制定有效的預防措施，既滿足設計規(guī)范要求，又防止不必要的經(jīng)濟損失。