現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁的裂縫控制措施
主題詞：預(yù)制，混凝土梁，裂縫，控制措施
概述：
近年來(lái)，交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。其上部結(jié)構(gòu)多為現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制梁板，無(wú)論先張法還是后張法施工中梁體均會(huì)出現(xiàn)表面或深層裂縫，從理論上來(lái)說(shuō)預(yù)應(yīng)力混凝土梁板不應(yīng)存在裂縫，裂縫會(huì)使梁體受力后應(yīng)力集中引起梁體破壞。梁體裂縫產(chǎn)生有的是設(shè)計(jì)因素，有的是施工因素，有的是兩種因素互相影響造成的。施工因素造成的裂縫在施工過(guò)程中采取一定的措施，裂縫是可以克服和控制的。
在此，簡(jiǎn)要介紹本人對(duì)裂縫成因分析及施工生產(chǎn)中采用的處理措施，以供參考。
混凝土橋梁裂縫按成因，大致可劃分如下幾種：荷載裂縫、混凝土收縮裂縫、溫度裂縫、混凝土振搗沉落裂縫、露筋劈裂裂縫、張拉(放張)不當(dāng)裂縫等。
1、 荷載裂縫
荷載裂縫是指構(gòu)件受荷載或自重作用后梁體出現(xiàn)裂縫。荷載裂縫主要分斜裂縫和垂直裂縫兩種。
斜裂縫是荷載裂縫中最多的一種裂縫，多在運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)。往往發(fā)生在支座附近與梁軸線成25~5O°角，并隨時(shí)間推移裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)都會(huì)增加。斜裂縫對(duì)梁體危害大，必須加固處理，在施工中必須提高認(rèn)識(shí)，作好防治。
垂直裂縫產(chǎn)生跨中底部，垂直梁體。
荷載裂縫產(chǎn)生原因有：
設(shè)計(jì)承載力不足、運(yùn)營(yíng)保養(yǎng)不足、超載運(yùn)營(yíng)等是重要原因。施工過(guò)程中不按圖紙施工，減少鋼筋面積、減小預(yù)應(yīng)力值、混凝土標(biāo)號(hào)或構(gòu)件截面減小。造成梁體承載力不足受力后產(chǎn)生裂縫。
1.1、斜裂縫
斜裂縫防止措施：
施工過(guò)程中嚴(yán)格控制混凝土配合比，特殊注意水泥強(qiáng)度，加強(qiáng)水泥現(xiàn)場(chǎng)保管防止水泥吸水板結(jié)失效，保證混凝土強(qiáng)度。嚴(yán)格控制鋼筋進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，保證鋼筋強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，配筋數(shù)量準(zhǔn)確。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)張拉力充足，嚴(yán)格檢查摸板尺寸及加固措施。保證鋼筋面積、預(yù)應(yīng)力值、混凝土標(biāo)號(hào)、構(gòu)件截面符合設(shè)計(jì)要求。
1.2、垂直裂縫
垂直裂縫產(chǎn)生原因：
主要是梁體拱度或承載力不足，受力后跨中下部產(chǎn)生裂縫，設(shè)計(jì)原因多些。主要有有效預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)不足、結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大抵抗張拉（放張）拱度大等。施工中混凝土保護(hù)層較大，或亂踩已綁扎的受力鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，荷載作用下形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫�；虿鹉＿^(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。
垂直裂縫防止措施：
施工時(shí)增加保護(hù)層墊塊數(shù)量，提高職工質(zhì)量意識(shí)，合理安排施工順序，嚴(yán)禁在已綁扎好的鋼筋上踩踏�；炷翝仓䲡r(shí)多做同條件試塊，保證試塊的真實(shí)有效。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后，拆除承重模板。張拉前校驗(yàn)千斤頂，明確壓力表讀數(shù)與張拉力間相關(guān)函數(shù)，鋼絞線彈性模量需實(shí)驗(yàn)確定，使張拉力計(jì)算、使用準(zhǔn)確�；炷翝仓䲡r(shí)嚴(yán)禁振搗棒接觸波紋管，使波紋管破裂漏漿，造成混凝土粘聯(lián)鋼絞線。張拉前孔道清理干凈，防止異物卡夾鋼絞線，增大孔道磨阻力減小有效預(yù)應(yīng)力。
２、混凝土收縮裂縫
在工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮裂縫中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。
2.1塑性收縮
在混凝土澆筑施工后4~5小時(shí)左右，經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫。這種裂縫為斷續(xù)的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經(jīng)常發(fā)生在板結(jié)構(gòu)的鋼筋部位、板肋交接處、結(jié)構(gòu)變截面的地方。因此時(shí)混凝土尚未硬化產(chǎn)生的裂縫，稱為塑性收縮。
塑性裂縫產(chǎn)生的原因：
主要是混凝土流動(dòng)性過(guò)大或流動(dòng)性不足以及不均勻，在凝結(jié)硬化前沒(méi)有沉實(shí)，當(dāng)混凝土凝固沉陷時(shí)受到鋼筋、模板抑制以及模板移動(dòng)造成混凝土二次移動(dòng)，形成沿鋼筋方向水平的裂縫，因形狀象月牙所以通常叫“月牙縫”。
塑性裂縫防止措施：
嚴(yán)格控制混凝土單位用水量在180kg/m3以下，水灰比在0.6以下，盡可能減少坍落度；摻加適量、質(zhì)量良好的外加劑和摻合料，改善混凝土工作性和減少沉陷；混凝土攪拌時(shí)間要適當(dāng)，一般以60~90秒為宜，時(shí)間過(guò)短會(huì)造成拌合物攪拌不均勻、過(guò)長(zhǎng)都會(huì)造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；混凝土澆筑時(shí)，下料不宜太快，防止堆積或振搗不及時(shí)；在混凝土澆筑1～1.5小時(shí)后，混凝土尚未凝結(jié)之前，對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗，表面壓實(shí)抹光。
2.2縮水收縮（稱為干縮裂縫）
混凝土初凝以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，混凝土體積減小，縮水收縮（干縮）。收縮理論中毛細(xì)管張力學(xué)說(shuō)認(rèn)為混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
干縮裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細(xì)微，常常被人們忽視。但應(yīng)當(dāng)特別指出，由于裂縫碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會(huì)使混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力。
干縮裂縫防止措施：
主要是注意混凝土養(yǎng)護(hù)工作，增加混凝土灑水次數(shù)和數(shù)量。表面采用覆塑質(zhì)養(yǎng)生膜或蓋草簾，特別注意風(fēng)大、高溫干燥天氣的保濕。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。
2.3自生收縮（膨脹）裂縫
自生收縮是混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮與外界濕度無(wú)關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。
自生收縮裂縫防止措施：
主要選用合理的水泥品種、標(biāo)號(hào)及單位水泥、水用量。單位體積水泥用量越大、磨度細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。砂率越高，混凝土收縮越大。外加劑也影響混凝土收縮。
2.4炭化收縮
大氣中或施工時(shí)的二氧化碳、一氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。多發(fā)生在暖棚法冬期施工時(shí)室內(nèi)燃煤排煙不暢。炭化收縮裂縫一般寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒(méi)有任何規(guī)律。
炭化收縮裂縫防止措施：
暖棚法冬期施工時(shí)室內(nèi)燃煤煙要排到棚外，并利用鼓風(fēng)機(jī)加大燃爐進(jìn)風(fēng)，保證燃燒充分，不向棚內(nèi)排放二氧化碳、一氧化碳。
3、混凝土溫度裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。
混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因：
構(gòu)件受太陽(yáng)曝曬后、蒸養(yǎng)升溫速度快，混凝土表面溫度明顯高于其它部位，產(chǎn)生溫度梯度。突降大雨、冷空氣侵襲、蒸養(yǎng)升降溫太快等原因使結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，但內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。在施工過(guò)程中，澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。電氣焊施工時(shí)燒烤混凝土產(chǎn)生局部高溫，出現(xiàn)裂縫。混凝土內(nèi)部含水，受凍后水體積膨脹，引起脹縫。
溫度裂縫防止措施：
太陽(yáng)曝曬天氣時(shí)，加強(qiáng)混凝土覆蓋及淋水降溫。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差。注意收聽(tīng)天氣預(yù)報(bào)，作好突然降溫預(yù)防工作。冬期施工時(shí)作好已澆筑混凝土的保溫，詳細(xì)計(jì)算保溫防護(hù)材料熱能損失，確�；炷聊糖安皇軆�。蒸汽養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格按施工規(guī)范要求速度升降溫。電氣焊遠(yuǎn)離混凝土施工，不能遠(yuǎn)離時(shí)可用石棉板作好隔離防護(hù)。
4、混凝土振搗沉落裂縫
混凝土沉落裂縫產(chǎn)生原因：
振搗時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，混凝土強(qiáng)度受重力作用繼續(xù)沉落，側(cè)面部分混凝土受模板張力影響沉落較慢形成裂縫；振搗時(shí)間太長(zhǎng)，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，在上層發(fā)生裂縫，既常說(shuō)的過(guò)振水波紋�；炷练謱踊蚍侄螡仓䲡r(shí)，接頭部位處理不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，在施工縫間出現(xiàn)裂縫。
混凝土振搗沉落裂縫防止措施：
機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小，盡可能采用機(jī)械振搗。振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)振搗機(jī)械性能決定，一般50mm插入式振搗棒以10~15s/次為宜�；炷练謱訚仓䲡r(shí)，先把混凝土接觸面鑿毛、清洗好，再鋪一層高標(biāo)號(hào)砂漿，然后澆筑混凝土。
5、露筋劈裂裂縫
由于混凝土保護(hù)層厚度不足，承壓時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起混凝土劈裂。劈裂裂縫使鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。此類裂縫一般能看見(jiàn)鋼筋形狀，能夠引起注意。
露筋劈裂裂縫防止措施：
增加保護(hù)層墊塊數(shù)量，加大墊塊強(qiáng)度。減小施工荷載，避免混凝土澆筑過(guò)程中鋼筋上堆料過(guò)多，設(shè)專人振搗前提鋼筋使保護(hù)層厚度準(zhǔn)確。
6、張拉、放張不當(dāng)裂縫
后張梁張拉施工時(shí)，因單束張拉，梁體縱向受力不均，產(chǎn)生側(cè)向彎曲，梁體開(kāi)裂。或因梁端一側(cè)受張拉壓應(yīng)力，一側(cè)正常，梁端縱向剪切開(kāi)裂。此類裂縫多為偶然發(fā)生，發(fā)生后非常明顯，對(duì)梁體危害較大。
先張梁放張后，因各根預(yù)應(yīng)力張拉力不一致，或失效塑料管長(zhǎng)度錯(cuò)誤，梁端縱向拉壓應(yīng)力不一致產(chǎn)生剪切開(kāi)裂。
張拉裂縫防止措施：
后張法梁可采用先張拉一束，張拉到應(yīng)力的60%后停止，然后張拉對(duì)稱的另一束，這樣梁體兩側(cè)受力一致，避免量端開(kāi)裂。
先張法梁各根鋼絞線采用整體張拉，并嚴(yán)格控制預(yù)緊張拉力�；炷翝仓^(guò)程中嚴(yán)禁振搗棒接觸到塑料失效管，防止失效管損壞漏漿，鋼絞線失效長(zhǎng)度不準(zhǔn)。
總之，預(yù)制橋梁裂縫產(chǎn)生的因素很多，控制措施各不相同。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)制梁過(guò)程中，通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)研究，總結(jié)了一些有效的質(zhì)量控制措施，保證了橋梁的質(zhì)量。
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