淺述預應力混凝土空心板裂縫分析與防治

摘要：從原材料、設備、施工工藝等方面，分析了預應力混凝土空心板裂縫的形成原因，并從混凝土拌和、澆筑、養護等方面提出防治裂縫有效措施，確保預應力混凝土施工質量。

關鍵詞：預應混凝土；空心板；裂縫

Abstract：From rawmaterials，equipments，construction technology and other aspects the reasons caused the cracks in prestressed concrete hollow slab are analyzed；at the same time from the mixing，pouring and maintenance of concrete corresponding measures are proposed to prevent crack and ensure construction quality of prestressed concrete.

Key words：prestressed concrete，hollow slab，crack

預應力混凝土空心板在施工過中，因板體混凝土設計強度高，水泥含量相對較大，易產生裂縫。影響因素有：溫度應力、原材料質量、施工工藝以及養生等。加強施工過程主要工序的管理，特別是混凝土的養護對消除混凝土的表面裂縫尤為關鍵。通過對預應力空心板預制的全過程測控，仔細查閱有關設計、試驗資料，分析混凝土產生裂縫的原因，并提出了相應改進措施，使預應力混凝土空心板表面裂縫得到了控制，有效地防止了混凝土表面裂縫現象的發生。

1工程概述

泰州市某工程上部結構均為20m先張法預應力混凝土空心板，結構參數如下：

結構類型：標準跨徑20m預應力混凝土空心板

混凝土設計強度：50MPa

混凝土配合比：水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=1∶1.37∶2.78∶0.35∶0.009

水泥用量：450kg/m3

水泥類型：泰州海螺P.O 52.5

砂：儀征石料場

碎石：儀征石料場

水：飲用水

減水劑：南京產FDN-2型早強減水劑

2裂縫現象

空心板在混凝土澆筑完成拆模后，沿上鉸筋豎向產生長度為30~120mm，寬度為0.1~0.5mm的裂縫，頂面也出現長度為20~100mm，寬度為0.1~0.5mm的裂縫。鑿開混凝土裂縫發現，裂縫深度在0~4mm之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫，不影響空心板的正常使用，但考慮預應力鋼絞線放張后，有使混凝土頂面抗拉強度降低，致使裂縫長度、寬度和深度增長的可能，找出裂縫產生的原因和改進措施是完全必要的。另外，在腹板鑿毛穴周圍亦有長20~50mm，寬0.1~0.4mm的裂縫，將此裂縫鑿開發現其深度在0~2mm間，經分析是由于鑿毛過早和力度過大引起的。混凝土裂縫在澆筑后第一個24h內產生，這時混凝土最敏感，產生振動裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發生，會增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷環境的表面增加，這使混凝土早期老化，裂縫的產生使混凝土滲水性增大。

3 裂縫產生的原因分析

3.1 原材料因素

水泥采用泰州海螺P.O 52.5，經檢驗其性能符合規范要求，水泥用量：450kg/m3。高強混凝土由于其水泥用量大多在440~600kg/m3之間，是普通混凝土的1.5~2倍。高強混凝土因采用高標號水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，使混凝土的溫度收縮應力加大。由于高強混凝土中水泥含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發引起的干縮也將大于普通混凝土。

碎石采用儀征石料場碎石，級配符合規范要求，壓碎值10.3%<12%(規范指標)，含泥量0.8%符合規范要求。

砂采用儀征石料場中砂，含泥量2.7%>2%，不符合規范要求，細度模數Mx=2.6，級配符合規范要求。

水采用飲用水。減水劑為南京產FDN-2型早強減水劑，符合規范要求。

3.2設備因素

對張拉設備進行校驗，如果張拉用的千斤頂油表度數不準，張拉力超過設計值，造成臺座變形位移，假如澆筑完混凝土后，臺座發生變形，混凝土表面就會產生裂紋。

3.3施工工藝因素

混凝土的拌制。拌合設備是500L型強制式攪拌機，操作方便，拌合時間為1min左右，時間過短，從而影響混凝土的均勻性，取其坍落度為5.5，判定水灰比超過了設計用量，水灰比過小，混凝土干縮量加大，產生干縮裂縫。

混凝土澆筑。工地采用插入式振動器振密，振搗過程出現過振現象，致使混凝土表面粗細集料離析，靠近模板的混凝土表面細集料集中。

混凝土養生。現場操作往往是等混凝土脫模后才開始養生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達30℃，加快了水分的蒸發，致使表面干縮裂縫。

3.4 混凝土內箍筋的影響因素

由于鋼筋和混凝土膨脹率的差異，鋼材的膨脹率大于混凝土的膨脹率，在空心板頂面局部混凝土保護層厚度偏小處，混凝土表面的拉應力小于鋼筋膨脹所產生的應力，從而使混凝土表面拉裂。

3.5 混凝土自身應力形成的裂縫

3.5.1 收縮裂縫

混凝土的干燥過程是由表面逐步擴展到內部的，在混凝土內呈現含水梯度。因此產生表面收縮大，內部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內部混凝土承受壓力。當表層混凝土所產生的拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。

3.5.2 溫度裂縫

混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現冷熱變化時，將發生收縮和膨脹，產生溫度應力，溫度應力超過混凝土抗拉強度時，即產生裂縫。由于混凝土抗壓強度遠大于抗拉強度，表面拉應力可能先達到并超過混凝土抗拉強度，產生間距大致相等直線裂縫。

4裂縫的預防措施

4.1嚴把原材料質量關

進場材料必須經嚴格檢驗后方能使用，對高標號混凝土使用高標號水泥，減少水泥用量，水泥初凝時間必須大于45min。細集料使用級配良好的中砂，細度模數Mx>2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用質地堅硬、級配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應小于5%。嚴格控制水灰比，保證水的用量控制在標準之內。

4.2混凝土拌和

細致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，施工坍落度控制在70~90mm之間，合理摻加塑化劑和減水劑。混凝土拌合時間控制在2min。

4.3混凝土的澆筑

混凝土澆筑應選擇1d中溫度較低的時候進行，采用插入式振搗器振搗時，移動間距不應超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。

4.4混凝土養護

混凝土澆筑收漿完成后，盡快用草簾覆蓋和灑水養護，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態，不允許混凝土在高溫下裸露曝曬。

結語

通過以上改進措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預應力混凝土空心板是橋梁的承重結構，在預制過程前，要制定出施工工藝規程，對所有參與施工人員進行技術交底；掌握關鍵工序的技術要點，嚴格按規范要求檢測各項指標，發現異常，及時找出問題產生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確保混凝土空心板的預制質量。

參考文獻

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