現(xiàn)場預制預應力混凝土梁裂縫產生的原因及控制措施
關鍵詞: 預制,混凝土梁,裂縫,控制措施
內容：
近年來，交通基礎建設得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。其上部結構多為現(xiàn)場預制梁板，無論先張法還是后張法施工中梁體均會出現(xiàn)表面或深層裂縫，從理論上來說預應力混凝土梁板不應存在裂縫，裂縫會使梁體受力后應力集中引起梁體破壞。梁體裂縫產生有的是設計因素，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程中采取一定的措施，裂縫是可以克服和控制的。
在此，簡要介紹本人對裂縫成因分析及施工生產中采用的處理措施，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)不當裂縫等。
1、 荷載裂縫
荷載裂縫是指構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，多在運營后出現(xiàn)。往往發(fā)生在支座附近與梁軸線成25 ～5O°角，并隨時間推移裂縫長度、裂縫數都會增加。斜裂縫對梁體危害大，必須加固處理，在施工中必須提高認識，作好防治。
垂直裂縫產生跨中底部，垂直梁體。
1.1、斜裂縫
斜裂縫產生原因：
設計承載力不足、運營保養(yǎng)不足、超載運營等是重要原因。施工過程中不按圖紙施工，減少鋼筋面積、減小預應力值、混凝土標號或構件截面減小。造成梁體承載力不足受力后產生裂縫。
斜裂縫防止措施：
施工過程中嚴格控制混凝土配合比，特別注意水泥強度，加強水泥現(xiàn)場保管，防止水泥吸水板結失效，保證混凝土強度。嚴格控制鋼筋進場檢驗，保證鋼筋強度符合設計要求，配筋數量準確。預應力張拉時張拉力充足，嚴格檢查摸板尺寸及加固措施。保證鋼筋面積、預應力值、混凝土標號、構件截面符合設計要求。
1.2、垂直裂縫
垂直裂縫產生原因：
主要是梁體拱度或承載力不足，受力后跨中下部產生裂縫，設計原因多些。主要有效預應力設計不足、結構尺寸過大、抵抗張拉(放張)拱度大等。施工中混凝土保護層較大，或亂踩已綁扎的受力鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，荷載作用下形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫，或者是拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。
垂直裂縫防止措施：
施工時增加保護層墊塊數量，提高職工質量意識，合理地安排施工順序，嚴禁在已綁扎好的鋼筋上踩踏�；炷翝仓䲡r多做同條件試塊，保證試塊的真實有效。待混凝土強度達到規(guī)范要求后，拆除承重模板。張拉前校驗千斤頂，明確壓力表讀數與張拉力間的相關函數，鋼絞線彈性模量需實驗確定，以使張拉力計算、使用準確�；炷翝仓䲡r嚴禁振搗棒接觸波紋管，以至于波紋管破裂漏漿，造成混凝土粘黏鋼絞線。張拉前孔道需清理干凈，以防止異物卡夾鋼絞線，通過增大孔道磨阻力減小有效預應力。
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小時左右，經常會出現(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。裂縫經常發(fā)生在板結構的鋼筋部位、板肋交接處、結構變截面的地方。因此時的混凝土尚未硬化產生的裂縫，稱為塑性收縮。
塑性裂縫產生的原因：
主要是混凝土不均勻、流動性過大或流動性不足，在凝結硬化前沒有沉實，當混凝土凝固沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動造成混凝土二次移動，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;混凝土攪拌時間要適當，一般以60～90秒為宜。時間過短會造成拌合物攪拌不均勻，過長會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不及時;在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行二次振搗，表面壓實抹光。
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)。收縮理論中毛細管張力學說認為混凝土表層水分損失快，內部損失慢。因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。
干縮裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細微，常常被人們忽視。但應當特別指出，由于裂縫碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害結構的抗?jié)B性和耐久性，也會使混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴重的裂縫，影響結構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)護工作，增加混凝土灑水次數和數量。表面采用覆塑質養(yǎng)生膜或蓋草簾，特別要注意風大、高溫干燥天氣的保濕。養(yǎng)護時保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護方式比自然養(yǎng)護方式好，使混凝土收縮要小。
2.3 自生收縮(膨脹)裂縫
自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應，這種收縮與外界濕度無關，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、標號及單位水泥、水用量。單位體積水泥用量越大、磨度細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。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
大氣中或施工時的二氧化碳、一氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學反應引起的收縮變形。多發(fā)生在暖棚法{冬期施工時室內燃煤排煙不暢}。炭化收縮裂縫一般寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。
炭化收縮裂縫防止措施：
暖棚法冬期施工時室內燃煤煙要排到棚外，并利用鼓風機加大燃爐進風，保證燃燒充分，不向棚內排放二氧化碳、一氧化碳。
3、混凝土溫度裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環(huán)境或結構內部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。
混凝土產生溫度裂縫的原因：
構件受太陽曝曬后、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構外表面溫度突然下降，但內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現(xiàn)裂縫。在施工過程中，澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。電氣焊施工時燒烤混凝土產生局部高溫，出現(xiàn)裂縫�；炷羶炔亢軆龊笏w積膨脹，引起脹縫。
溫度裂縫防止措施：
太陽曝曬天氣時，加強混凝土覆蓋及淋水降溫。施工中應根據實際情況，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，降低內外溫差。注意收聽天氣預報，作好突然降溫預防工作。冬期施工時作好已澆筑混凝土的保溫，詳細計算保溫防護材料熱能損失，確�；炷聊糖安皇軆�。蒸汽養(yǎng)護嚴格按施工規(guī)范要求速度升降溫。電氣焊遠離混凝土施工，不能遠離時可用石棉板作好隔離防護。
4、混凝土振搗沉落裂縫
混凝土沉落裂縫產生原因：
振搗時間太短，振搗不密實，混凝土強度受重力作用繼續(xù)沉落，側面部分混凝土受模板張力影響沉落較慢形成裂縫;振搗時間太長，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，在上層發(fā)生裂縫，既常說的“過振水波紋”�；炷练謱踊蚍侄螡仓䲡r，接頭部位處理不好，新舊混凝土之間粘結力小，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，盡可能采用機械振搗。振搗時間應根據振搗機械性能決定，一般50mm插入式振搗棒以10～15s/次為宜。混凝土分層澆筑時，先把混凝土接觸面鑿毛、清洗好，再鋪一層高標號砂漿，然后澆筑混凝土。
5、露筋劈裂裂縫
由于混凝土保護層厚度不足，承壓時產生應力集中，引起混凝土劈裂。劈裂裂縫使鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。此類裂縫一般能看見鋼筋形狀，能夠引起注意。
露筋劈裂裂縫防止措施：
增加保護層墊塊數量，加大墊塊強度。減小施工荷載，避免混凝土澆筑過程中鋼筋上堆料過多，設專人振搗前提鋼筋使保護層厚度準確。
6、張拉、放張不當裂縫
后張梁張拉施工時，因單束張拉，梁體縱向受力不均，產生側向彎曲，梁體開裂。或因梁端一側受張拉壓應力，一側正常，梁端縱向剪切開裂。此類裂縫多為偶然發(fā)生，發(fā)生后非常明顯，對梁體危害較大。
先張梁放張后，因各根預應力張拉力不一致，或失效塑料管長度錯誤，梁端縱向拉壓應力不一致產生剪切開裂。
張拉裂縫防止措施：
后張法梁可采用先張拉一束，張拉到應力的60%后停止，然后張拉對稱的另一束，這樣梁體兩側受力一致，避免量端開裂。
先張法梁各根鋼絞線采用整體張拉，并嚴格控制預緊張拉力�；炷翝仓^程中嚴禁振搗棒接觸到塑料失效管，防止失效管損壞漏漿，鋼絞線失效長度不準。
總之，預制橋梁裂縫產生的因素很多，控制措施各不相同。我們在現(xiàn)場制梁過程中，通過反復的試驗研究，總結了一些有效的質量控制措施，保證了橋梁的質量。
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