淺析預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁裂縫成因及預(yù)防措施

1、淺析預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁裂縫成因及預(yù)防措施(作者：陳中杰 來源：中鐵十一局三公司烏拉特前旗制梁場 時間：2010年12月10日)摘 要：本文結(jié)合場內(nèi)預(yù)制T梁實際施工經(jīng)驗，針對預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁預(yù)制過程中常見的一些裂縫形式，重點從裂縫產(chǎn)生各部位中剖析其成因，并探討實際施工中具體的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞： 混凝土 裂縫 成因 預(yù)防措施目前，我國的鐵路及公路建設(shè)得到迅猛發(fā)展，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，施工難度相繼增大，以場制橋梁為例，設(shè)計使用壽命100年，時速120-350Km/h不等，而混凝土受當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、設(shè)施、技術(shù)水平等影響，難免會出現(xiàn)這樣或那樣的裂縫。有些裂縫在承受活載或外界因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展

2、，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響梁體的強度、剛度及使用壽命。為了進(jìn)一步加強對混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識，盡量避免出現(xiàn)危害較大的裂縫，本文盡可能對混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因和部位作較全面的分析、總結(jié)，以方便施工找出控制裂縫的可行辦法，達(dá)到防范于未然的作用。梁體裂縫總體分為受力裂縫、非受力裂縫及表面龜裂，下面就該三種裂縫常出現(xiàn)部位、成因及預(yù)防措施進(jìn)行簡單闡述。一、受力裂縫受力裂縫一般出現(xiàn)在梁體終張拉后或承受活載作用下，部分梁場由于存梁臺座承載力設(shè)計達(dá)不到存梁要求，梁體受自重影響造成不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫亦為受力裂縫，受力裂縫在混凝土徐變及承受活載作用下會不斷擴(kuò)展，其危害性比較強。1 梁端腹板

3、變截面處縱向裂縫該種裂縫在T梁中較為常見，多出現(xiàn)于終張拉之后，特別是曲線梁較為突出，隨著時間推移，混凝土徐變及受張拉影響梁體回縮，該裂縫會出現(xiàn)擴(kuò)展現(xiàn)象。1.1 成因分析 該部位受端模錨盒影響，鋼筋設(shè)計布置不當(dāng)，造成此處澆筑成型后混凝土基本處于“無筋”狀態(tài)，較易開裂。該部位上下截面受臨近孔道（N2及N3）張拉影響，受力面積懸殊較大，造成混凝土回縮量不一致，從而產(chǎn)生裂縫。1.2 預(yù)防措施準(zhǔn)確控制張拉力。張拉時必須嚴(yán)格掌握操作規(guī)程，對張拉油泵、油壓表、千斤頂及時檢查標(biāo)定，張拉過程中送油速度宜慢不宜快，單個孔道張拉完成后及時以伸長值作校核，保證持荷時間，確保回油錨固力與計算值相符。 鋼筋綁扎完成后，在

4、變截面處加設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片并綁扎牢固以增強該部位混凝土抗裂性。2下翼緣與梁底交界處豎向裂縫該種裂縫多發(fā)生在梁體初張前后或移出制梁臺座后，該種裂縫在靜載試驗中易作為判定梁體合格與否的關(guān)鍵。2.1成因分析 梁體在澆筑完成后，早期養(yǎng)護(hù)不及時，混凝土強度未到設(shè)計值進(jìn)行初張或初張后混凝土強度上升慢，移出臺座后受自身重力影響開裂。 初張拉時張拉力不足或張拉回油錨固力達(dá)不到計算值要求，梁體張拉力不足以抵消自重產(chǎn)生開裂。2.1.3 梁體在溫度未達(dá)到“2個15”前進(jìn)行拆模。因底板較厚，混凝土凝結(jié)期間產(chǎn)生水化熱，內(nèi)部溫度較高，下翼緣外側(cè)接觸空氣的部分偏低，從而產(chǎn)生溫度裂縫，移出臺座后受自身重力影響導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展。2.

5、2預(yù)防措施 梁體澆筑完成后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保早期強度上升，若梁場需加快制梁臺座周轉(zhuǎn)或遇冬季施工可考慮蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸汽養(yǎng)護(hù)需按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 初張拉力可適當(dāng)加大，建議控制在終張拉控制應(yīng)力的15%，張拉持荷完成后，及時檢查回油錨固力，確?；赜湾^固力至計算值（回油錨固力為該孔道最終張拉力值）。 梁體拆模時確保環(huán)境與表層以及表層與芯部溫差不超過15。3 梁端側(cè)面豎向裂縫（支座板處） 該種裂縫多出現(xiàn)于初張拉之后，支座板處梁體兩側(cè)沿梁底至梁面方向產(chǎn)生豎向裂縫。該種裂縫短期不會影響梁體質(zhì)量，若長期不處理，會造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕，混凝土碳化、保護(hù)層剝落，嚴(yán)重影響梁體耐久性。3.1 成因分析 初張拉時，梁體受力會

6、產(chǎn)生壓縮起拱變形，梁底回縮時，支座板與底模鋼板、梁底混凝土與底模鋼板間摩擦力不一致，從而造成支座板處沿梁底豎向開裂。 初張拉后，梁體產(chǎn)生一定彈性上拱，而制梁臺座呈二次拋物線布置，此時梁體受力處于梁端處，若不及時將梁體移出存放，梁端會由梁體自重而產(chǎn)生開裂。3.2 預(yù)防措施 支座板安裝后，應(yīng)于支座板與底模兩側(cè)及前端空隙處涂抹潤滑劑來減少后期初張時的摩擦力。 梁體初張后應(yīng)及時將梁體移出存放。4 沿預(yù)應(yīng)力管道縱向裂縫 該種裂縫多出現(xiàn)于梁端第一、二節(jié)間的下緣側(cè)面及梁底，有些亦出現(xiàn)在腹板與下翼緣交界處，此種裂縫一般處于預(yù)應(yīng)力管道部位，走向與預(yù)應(yīng)力管道也一致，特別是梁底出現(xiàn)此種裂縫的長度及寬度會影響靜載試驗

7、效果。4.1成因分析4.1.1 梁體下翼緣較寬腹板較薄、鋼筋布置很密導(dǎo)致梁體下翼緣及梁底混凝土較難振搗密實，該種部位混凝土抗裂性能差。 張拉力過大，梁體受高壓在下翼緣或梁體混凝土較易產(chǎn)生縱向裂紋。4.1.3 鋼筋保護(hù)層墊塊布置偏少，梁體澆筑過程中，鋼筋受混凝土橫向擠壓向外側(cè)偏移導(dǎo)致保護(hù)層過薄，梁體張拉時受到過高的縱向壓力而沿預(yù)應(yīng)力管道或主筋方向產(chǎn)生裂縫。4.1.4 混凝土配合比中，過多的水泥用量導(dǎo)致混凝土水化熱較高，該種熱量過多的囤積在預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)得不到釋放，導(dǎo)致梁底或腹板與下翼緣交界處沿預(yù)應(yīng)力孔道方向開裂。 混凝土坍落度過大，離析，粗骨料少，強度不高。4.2 預(yù)防措施 合理掌握混凝土澆筑工藝

8、以及分配好附著式振動器部位及振動時間，保證梁體下翼緣及梁體梁端混凝土澆筑密實。 控制住張拉前后的兩個“三控”，精確控制張拉回油錨固力。4.2.3 定位網(wǎng)片位置固定牢固，尺寸控制精確，確?？椎啦黄蛴诹后w兩側(cè)。鋼筋保護(hù)層墊塊需呈梅花狀布置，且每平米不得少于4個，若施工中發(fā)現(xiàn)個別部位保護(hù)層偏薄可加設(shè)墊塊。4.2.4 梁體澆筑采用合理的施工配合比，適當(dāng)降低水灰比，澆筑完成后可適當(dāng)提前拆除端模以幫助混凝土散熱。 5 下翼緣至腹板斜向裂縫 該種裂縫多出現(xiàn)于距梁端4-8m，自下翼緣開裂延伸至腹板，呈斜向布置。5.1 成因分析由于制/存梁臺座地基處理不良，或臺座強度及承載力不符合要求，存梁后出現(xiàn)不均勻沉降，

9、使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致梁體出現(xiàn)不同程度的變形，導(dǎo)致梁體開裂，該種裂縫對梁體危害較大，嚴(yán)重的可能引起梁體斷裂。5.2 預(yù)防措施梁體存放場地選用應(yīng)避開膨脹性土區(qū)域，其地基承載力應(yīng)通過檢算并經(jīng)測試合格后方可施工。梁體存放后，應(yīng)堅持進(jìn)行沉降觀測，直至穩(wěn)定后方可停止觀測，若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，應(yīng)針對沉降量于梁底加設(shè)墊塊繼續(xù)測量或?qū)ε_座打斜樁進(jìn)行加固處理等。二、非受力裂縫非受力裂縫在梁體中較為常見，其產(chǎn)生原因繁雜，一般由溫差、混凝土收縮、鋼筋銹蝕及凍脹等方面引起，下面就其產(chǎn)生的一些主要部位及成因進(jìn)行簡單分析。 1 橋面裂縫該種裂縫在橋面分布較廣，多為表面裂縫，呈縱橫交錯，

10、有些裂縫甚至貫穿整個橋面。1.1 成因分析 混凝土塑性收縮。混凝土澆筑后4-5小時左右，此時水泥水化反應(yīng)激烈，出現(xiàn)泌水以及水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。 混凝土干縮?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為干縮。因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，便產(chǎn)生收縮裂縫。 橋面二次收面不及時或收面時灑水。由于橋面外露面積大，混凝土塑性收縮比較大，而二次收面主要是起在混凝土初凝前提漿彌補表面缺陷以及早期裂縫填平等作用，

11、故此道工序顯得尤為重要。因混凝土自身吸水已趨于飽和狀態(tài)，若收面時人為灑水，致使多余的水呈游離狀態(tài)，較易產(chǎn)生干縮裂縫。1.2 預(yù)防措施為減小混凝土塑性收縮，施工時應(yīng)控制水灰比，避免過長時間的攪拌，混凝土振搗要密實。 梁體澆注完成后應(yīng)對橋面及時進(jìn)行覆蓋，防止表層水分過快損失，遇夏季施工時，覆蓋后可進(jìn)行灑水處理。 混凝土初凝前對橋面及時進(jìn)行二次收面。 2 擋碴墻裂縫該種裂縫多為豎向裂縫，一般處于擋碴墻面或外側(cè)面，寬細(xì)不等，有些會延伸至上翼緣板。2.1 成因分析橋面兩側(cè)受梁體腹板中心張拉影響而受力不均，導(dǎo)致橋面外側(cè)（擋碴墻）受到較大應(yīng)力，故在擋碴墻處設(shè)置斷縫若干，往往斷縫模具無法固定或固定不牢固，在混

12、凝土振搗過程中模具移位，起不到伸縮縫的效果致使擋碴墻受張拉影響產(chǎn)生裂縫，也有部分由于擋碴墻混凝土振搗不密實產(chǎn)生裂縫。2.2 預(yù)防措施適當(dāng)加大斷縫厚度，并于擋碴墻模板加設(shè)卡具（建議焊鋼筋條）以固定斷縫模具，擋碴墻混凝土振搗過程中，不要人為采用振搗棒觸碰斷縫磨具。 3 封端混凝土表面裂縫封端部位混凝土產(chǎn)生裂縫多為混凝土干縮裂縫，一般表現(xiàn)為表面龜裂。3.1 成因分析封端部位混凝土本身具備微膨脹性，亦可補償混凝土收縮變形，但該部位混凝土用量少，較難振搗密實，完成后不易養(yǎng)護(hù)，且大面積于空中暴露，水分散失快，比較容易出現(xiàn)干縮裂縫。3.2 預(yù)防措施封端混凝土用干硬性混凝土施工，坍落度控制在40mm左右，封端

13、完畢后及時噴涂養(yǎng)護(hù)劑或采用塑料紙薄膜進(jìn)行覆蓋保濕。 4 鋼筋銹蝕引起的裂縫鋼筋銹蝕引起的裂縫較易分辨，該裂縫一般出現(xiàn)于梁底及上翼緣板，混凝土裂縫周圍存在暗黃色銹斑，時間越長，該種裂縫越明顯。4.1 成因分析若鋼筋發(fā)生銹蝕，其銹蝕產(chǎn)物的體積一般比原來大2倍以上，致使鋼筋周圍混凝土受到擠壓，若鋼筋銹蝕嚴(yán)重，鋼筋保護(hù)層過薄可直接可導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂，混凝土開裂后會加速鋼筋的銹蝕，從而產(chǎn)生一個惡性循環(huán)，嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)，影響其耐久性。4.2 預(yù)防措施加強鋼筋的防銹處理，產(chǎn)生銹蝕的鋼筋需進(jìn)行除銹處理后方可進(jìn)行綁扎工序，施工時應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴(yán)格控

14、制混凝土中的氯離子含量。鋼筋綁扎完成后檢查保護(hù)層墊塊數(shù)量及布置是否合理，防止混凝土澆筑過程中產(chǎn)生橫向應(yīng)力致使鋼筋侵入保護(hù)層。 5 凍脹引起的裂縫凍脹引起的裂縫多出現(xiàn)于壓漿冬季施工中，該裂縫多出現(xiàn)于腹板及下翼緣，走向與預(yù)應(yīng)力管道一致。5.1 成因分析場內(nèi)預(yù)制橋梁中，混凝土冬季施工較為完善，但后期壓漿工序保溫措施往往比較困難，在漿體初凝前，若漿體受凍，其體積會發(fā)生膨脹擠壓管道，混凝土受到巨大壓力而產(chǎn)生開裂。5.2 預(yù)防措施冬季施工時盡量不安排壓漿工序，若必要時需采取篷布覆蓋煤爐取暖或其他方式進(jìn)行保溫，確保在壓漿后三天梁體溫度不得低于5。三、表面龜裂表面龜裂是梁體常見且較難避免的一種裂縫，裂縫較細(xì)，無規(guī)律可循，分布于梁體各部位，多出現(xiàn)于橋面、梁端及修補后混凝土表面。1 成因分析1.1 混凝土早期養(yǎng)護(hù)不好，未及時覆蓋，梁體外露面積較大部位受風(fēng)吹日曬，混凝土干縮出現(xiàn)裂縫。1.2 混凝土中水灰比過大，則混凝土收縮性大。1.3 砂石料級配不好，空隙大，混凝土易收縮產(chǎn)生裂縫。1.4 混凝土表面受晝夜溫差較大影響或混凝土養(yǎng)護(hù)水溫與梁體表面溫差較大產(chǎn)生溫度裂縫。2預(yù)防措施2.1 梁體混凝土澆筑完后，橋面要作好二次收面并及時進(jìn)行覆蓋，跟上養(yǎng)護(hù)。2.2 梁體澆筑采用合理施