摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫現(xiàn)象很普遍，裂縫的產(chǎn)生將直接影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、耐久性等，本文就預(yù)應(yīng)力混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行探討并對分析預(yù)應(yīng)力混凝土梁非結(jié)構(gòu)性裂縫問題的控制措施。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 混凝土 非結(jié)構(gòu)性裂縫 分析 防治
裂逢是混凝土結(jié)構(gòu)普遍存在的現(xiàn)象，究其產(chǎn)生原因，一類是由外加荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，這類裂縫的產(chǎn)生原因(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計本身的缺陷；(2)外加荷載大于設(shè)計允許荷載；(3)結(jié)構(gòu)老化。另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過混凝土允許應(yīng)力時，引起混凝土開裂。引起該類裂縫的原因主要有：(1)混凝土凝固過程中因收縮而產(chǎn)生裂縫，稱為收縮裂縫；(2)當(dāng)外界溫度變化時。結(jié)構(gòu)隨著溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮變形，當(dāng)這種溫度變化受到約束時。在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗裂強(qiáng)度。混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫，大體積混凝土內(nèi)水泥水化熱的溫度集中也會產(chǎn)生溫度裂縫；(3)預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫(4)施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。在這兩類裂縫中，非結(jié)構(gòu)裂縫在梁體制造中出現(xiàn)比較普遍，本文主要分析混凝土非結(jié)構(gòu)裂縫。
一、收縮裂縫
混凝土是由水泥、砂、石組成的非均質(zhì)材料，收縮是混凝土的重要特性之一�；炷恋氖湛s分為凝縮和干縮�；炷聊虝r，一些水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮。另一些蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮。由于在混凝土內(nèi)呈含水梯度，混凝土的干燥為從表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的過程。因此產(chǎn)生表面收縮大。內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部承受壓力。當(dāng)表面混凝土承受的拉力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。收縮裂縫分布部位、裂縫方向、出現(xiàn)時間具有一定的規(guī)律性，裂縫形狀一般呈“V”字型(外寬內(nèi)窄)。
1.1 原因分析。(1)在混凝土澆筑中，由于沙石的含泥、含灰粉，使得在凝固時吸收水分，引起混凝土凝縮。在混凝土梁上，終凝前期常表現(xiàn)為不規(guī)則的干縮裂縫。當(dāng)混凝土強(qiáng)度有所發(fā)展后，收縮裂縫變得有一定的規(guī)律，裂縫發(fā)展遵循短板效應(yīng)，通常是平行板的短邊，形成橫向裂縫。(2)后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不到位。(3)在梁澆筑的工程中.梁板翼緣在模板的“模箍”作用下易出現(xiàn)沉實(shí)裂縫，一般緣水平分布。
1.2 控制措施。(1)控制混凝土組成級配、水灰比和坍落度，在滿足澆筑要求的前提下，坍落度應(yīng)盡量小。(2)嚴(yán)格控制沙石含泥量。(3)通常情況下，收縮裂縫發(fā)生在混凝土凝固的初期，特別是混凝土澆筑后一周左右，實(shí)踐證明，加強(qiáng)混凝土早期的養(yǎng)護(hù)工作，是克服這類裂縫最有效的辦法。拆模后不宜立即澆水養(yǎng)護(hù)，待混凝土梁體溫度到達(dá)常溫時才進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
二、溫度裂縫
混凝土的溫度裂縫的產(chǎn)生主要受結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力影響。溫度應(yīng)力包括內(nèi)約束溫度應(yīng)力和外約束溫度應(yīng)力。內(nèi)約束溫度應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部某一構(gòu)件單元.在非線性溫差作用下纖維間溫度不同，引起的應(yīng)變不同而受到約束引起的應(yīng)力；外約束溫度應(yīng)力是指梁體各部位因溫度不同產(chǎn)生變形，當(dāng)受到約束或結(jié)構(gòu)外部超靜定約束時，無法實(shí)現(xiàn)自由變形引起的應(yīng)力。
2.1 原因分析。內(nèi)約束溫度力主要受混凝土初凝時水泥化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱影響，導(dǎo)致構(gòu)件溫度升高，由于梁體各部位散熱面積及區(qū)域內(nèi)混凝土集結(jié)方量不一，出現(xiàn)梁體內(nèi)局部溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土此刻抗拉應(yīng)力時，出現(xiàn)裂縫。
外約束溫度力主要受梁體整體內(nèi)外溫差或局部構(gòu)件間的溫差影響，出現(xiàn)溫度應(yīng)力，引起梁體的整體或局部變形，當(dāng)該變形受外部約束時，出現(xiàn)裂縫。
2.2 控制措施。(1)嚴(yán)格按照混凝土澆筑時冬、夏季施工工藝，加強(qiáng)振搗以減少水泥水化熱，同時提高混凝土密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。一(2)對厚大構(gòu)件或坍落度較大混凝土梁，應(yīng)分層澆筑。混凝土初凝前后應(yīng)進(jìn)行二次振搗，終凝前再對表面進(jìn)行二次抹壓。(3)還應(yīng)注意拆模時混凝土梁的內(nèi)外溫差，以及混凝土人模溫度、模板溫度。不能過早拆模。
三、預(yù)應(yīng)力張拉工藝引起的裂縫
目前預(yù)應(yīng)力梁張拉多采用后張法張拉工藝，而這種張拉工藝由于混凝土承壓面局部應(yīng)力集中或應(yīng)力傳遞滯緩引起的線性隆凸，由此引起混凝土拉剪裂縫。裂縫類型如下：(1)張拉端裂縫。如端部沿預(yù)應(yīng)力方向的裂縫，以及在粱端非預(yù)應(yīng)力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫。(2)在臨近構(gòu)件上產(chǎn)生的裂縫。如在張拉端邊梁上出現(xiàn)的垂直裂縫及在板面出現(xiàn)的斜向裂縫。
3.1 原因分析。(1)在梁端非預(yù)應(yīng)力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫，是由于錨固區(qū)局部受壓過大，在該區(qū)及邊緣產(chǎn)生剪、拉應(yīng)力。(2)在張拉端邊梁及板面上出現(xiàn)的裂縫，是由于預(yù)應(yīng)力張拉后，在應(yīng)力傳遞或次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的。
3.2 控制措施。(1)設(shè)計時應(yīng)盡量減少預(yù)應(yīng)力的偏心程度。(2)視情況增加承壓鋼筋網(wǎng)片提高承壓區(qū)混凝土的抗裂性。(3)張拉時嚴(yán)格控制持荷時間，千斤頂加、卸力時不宜過快。(4)張拉結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力并沒有停止工作。甚至仍然繼續(xù)在增長。因此除了在張拉操作中必須嚴(yán)格按照張拉順序及張拉力伸長量來控制之外還應(yīng)在張拉結(jié)束后，繼續(xù)觀察具體變化，禁止張拉一結(jié)束就進(jìn)行鋼絞線的切割施工作業(yè)。禁止立即在梁體上施加荷載。(5)如為預(yù)制梁，應(yīng)嚴(yán)格控制存梁時梁端懸出長度。
四、施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫
在梁體制造過程中，由于施工不當(dāng)也將會產(chǎn)生混凝土裂縫，主要表現(xiàn)如下：(1)澆注混凝土前。梁的箍筋已承受了梁自身上層鋼筋的重量及施工人員的活載，梁的箍筋受壓彎曲，呈“鼓”形。使得該處保護(hù)層變薄，極易在該處形成中間寬，兩端窄的“棗核”形裂縫。(2)梁體混凝土澆注后處于初凝階段，在這階段中當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受外力影響將導(dǎo)致骨料沉落或移動產(chǎn)生裂縫。(3)注意預(yù)制梁裝載運(yùn)輸架設(shè)過程中不受外力影響，防止碰撞裂縫。
五、結(jié)束語
預(yù)應(yīng)力混凝土梁體非結(jié)構(gòu)性裂縫在實(shí)際施工中存在現(xiàn)象最為普遍，梁體裂縫將影響其抗?jié)B性引起體內(nèi)鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋受腐蝕，對梁體結(jié)構(gòu)承載力、梁體正常使用年限等方面造成較大影響。因此在預(yù)應(yīng)力梁體制造時要特別注意，通過原因分析和相應(yīng)的控制措施減少梁體裂縫形成具有重要意義。
