公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預(yù)防＊

李林漢

(華南監(jiān)理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

公路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預(yù)防＊

李林漢

(華南監(jiān)理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

針對(duì)公路跨鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的情況，分析其裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了裂縫防治的措施。

橋梁;預(yù)應(yīng)力混凝土;裂縫

目前，在新建鐵路公跨鐵立交橋的施工過(guò)程中，普遍采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的設(shè)計(jì)方案，能較好地避免施工場(chǎng)地、設(shè)備和運(yùn)行條件的約束。但作為混凝土為主要構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的病害也隨之而來(lái)。因此，預(yù)防公路跨鐵路橋預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在施工過(guò)程中產(chǎn)生各種裂縫必需同時(shí)考慮。

一、裂縫產(chǎn)生的情況

惠揭高速公路跨鐵路橋梁為2—16m+20m+2—16m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，為了確保預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁的施工質(zhì)量，首先生產(chǎn)第一片16m的中梁作為試驗(yàn)梁，預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁在混凝土澆筑完成抽撥內(nèi)模膠囊后發(fā)現(xiàn)箱梁內(nèi)側(cè)混凝土表面出現(xiàn)多處凹凸不平;拆除外模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生多條長(zhǎng)度20－100mm，寬度為0.02－0.06mm裂縫，頂面也出現(xiàn)30—60mm，寬度為0.02—0.9mm 的裂縫。鑿開混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0—5mm之間，初步判斷為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響小箱梁的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線放張后，有使混凝土表面抗拉強(qiáng)度降低，致使裂縫長(zhǎng)度、寬度和深度增長(zhǎng)的可能，所以，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進(jìn)措施是完全必要的。

二、裂縫產(chǎn)生的原因分析

鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員對(duì)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。

1、水泥采用海螺牌 P.O52.5R，經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范要求，水泥用量:370kg/m3，砂 663kg/m3，碎石 5—20mm 1082kg/m3。

水采用自來(lái)水。

粉煤灰(臺(tái)山F類)120kg/m3，外加劑(上海法拉德建材有限公司生產(chǎn))5.88kg/m3均符合規(guī)范要求及中投標(biāo)單位生產(chǎn)的產(chǎn)品。

經(jīng)檢驗(yàn)，碎石和砂含泥量均超標(biāo)，對(duì)混凝土表面裂縫有一定的影響，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。

2、設(shè)備因素

預(yù)制場(chǎng)位于路基挖方地段，臺(tái)座地基滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)臺(tái)座變形、位移和下沉現(xiàn)象。

3、施工工藝因素

(1)水灰比過(guò)大

在拌制混凝土過(guò)程中，拌和設(shè)備計(jì)量不準(zhǔn)，特別是用水量控制不精確，隨意性較大，當(dāng)水灰比過(guò)大時(shí)就會(huì)自下造成離析現(xiàn)象，其結(jié)果粗骨料沉于下部，多余水分上升，并且導(dǎo)致振搗后水泥漿上浮到板頂，使混凝土強(qiáng)度不均勻，下部分強(qiáng)度較大，頂板強(qiáng)度較低，這種混凝土強(qiáng)度較弱區(qū)往往是裂縫容易發(fā)生的部位。水灰比過(guò)大，混凝土干縮性加大，產(chǎn)生干縮裂縫。

(2)混凝土澆注。工地采用插入式振動(dòng)器振密，振動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)局部過(guò)振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細(xì)集料離析，靠邊模板的混凝土表面細(xì)集料集中，是局部過(guò)振現(xiàn)象出現(xiàn)少量裂縫的主要原因。

(3)內(nèi)模膠囊漏氣

充氣膠氣囊在使用前未經(jīng)檢查及安裝充氣膠氣囊過(guò)程未檢查固定鋼筋是否有帶剌的部份，在混凝土灌溉過(guò)程中漏氣，氣壓未達(dá)到2.5MPa，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂及箱梁內(nèi)側(cè)凹凸不平。

(4)保護(hù)層厚度不均勻

在綁扎鋼筋過(guò)程中，局部位置尺寸控制不準(zhǔn)確或控制保護(hù)層厚度的墊塊綁扎不牢固，在側(cè)模安裝過(guò)程中碰掉個(gè)別控制保護(hù)層厚度的墊塊，使保護(hù)層局部厚度不均勻 ，造成小箱梁側(cè)面、頂板和主梁翼緣的上下部保護(hù)層過(guò)小或過(guò)大，這種情況也會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(5)鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋的存放未按有關(guān)要求存放，使鋼筋銹蝕，特別是在箍筋上使用的盤條鋼筋，在下墊不穩(wěn)固的情況下，容易滾動(dòng)至泥土中產(chǎn)生局部銹蝕，局部銹蝕的箍筋與混凝土未緊密膠結(jié)，在混凝土的收縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(6)忽視混凝土灌溉過(guò)程中的溫度控制引起的裂縫

混凝土澆筑過(guò)程中溫度控制的基本目的是防止混凝土發(fā)生溫度裂縫。溫控和防裂的主要措施有降低混凝土水化熱溫升、降低混凝土澆筑溫度、混凝土人工冷卻和表面保護(hù)等。混凝土澆筑時(shí)的溫度不得高于32℃，該試驗(yàn)梁是在元月傍晚澆筑完畢，晚間最低氣溫9℃，未采取保溫措施，如不采取任何保溫措施，極易產(chǎn)生混凝土外表溫度過(guò)低，混凝土水化反應(yīng)過(guò)程中釋放出大量的熱能，內(nèi)部溫度升高，板面溫度卻因外界氣溫有所降低。混凝土內(nèi)部體積因升溫而膨脹，當(dāng)混凝土內(nèi)部膨脹所產(chǎn)生的壓應(yīng)力和混凝土表面收縮所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度時(shí)，梁板表面及梁體側(cè)面就將發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

(7)側(cè)模拆除時(shí)間過(guò)早

當(dāng)拆除側(cè)模板時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)不到2.5MPa時(shí)，由于操作時(shí)發(fā)生震動(dòng)，較窄的豎向裂縫易在側(cè)面出現(xiàn)。

三、裂縫防治及措施

1、合理進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)混凝土配合比中，不要為了提高保證率而過(guò)分增加水泥用量，在滿足混凝土坍落度要求的前提下，一定要采取可靠的減水劑，合理調(diào)整混凝土配合比，使水泥與水的用量降低，以減少混凝土的凝結(jié)收縮量。

2、嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。進(jìn)場(chǎng)材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)后方能使用，對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土使用高標(biāo)號(hào)水泥，減少水泥用量，水泥初凝時(shí)間必須大于45min。細(xì)集料使用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)MX應(yīng)大于2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%。嚴(yán)格控制水灰比，保證水的用量控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

3、嚴(yán)把鋼筋安裝質(zhì)量關(guān)。鋼筋的制作在鋼筋加工棚進(jìn)行，鋼筋的加工成型嚴(yán)格按施工規(guī)范控制。所有鋼筋加工前，必須先作清污、除銹和調(diào)直處理。

4、嚴(yán)把模板安裝質(zhì)量關(guān)。安裝過(guò)程中應(yīng)保證梁體各部位設(shè)計(jì)尺寸準(zhǔn)確，接縫嚴(yán)密。內(nèi)模每隔40cm設(shè)置定位鋼筋一道，內(nèi)模底板下面的墊塊應(yīng)在鋼筋綁扎后一次布置。

5、混凝土的澆注。模板、鋼筋安裝及預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝定位完畢，檢索合格后進(jìn)行混凝土施工，混凝土澆注應(yīng)選擇一天中溫度較低的時(shí)溫進(jìn)行，混凝土澆注完成后氣溫逐步提高，采用插入式振搗器振搗時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振搗器作用半徑的1.5倍，對(duì)每一振搗部位必須振搗到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈平坦、泛漿，邊振動(dòng)徐徐提出振動(dòng)棒，避免過(guò)振，造成混凝土離析。

6、適時(shí)收漿二次抹平。混凝土在初凝前常常會(huì)出現(xiàn)裂縫，這時(shí)必須及時(shí)收漿二次抹平，這樣處理有兩個(gè)好處，一是使混凝土表面的密度增加，二是使混凝土表面產(chǎn)生的裂縫愈合，這是消除混泥土早期裂縫最有效的措施。

7、嚴(yán)格檢查膠囊漏氣，防止膠囊上浮。要經(jīng)常打壓檢查使用的膠囊;檢查內(nèi)模范圍是否有探頭鋼筋，防止穿破膠囊，發(fā)現(xiàn)漏氣時(shí)應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。要準(zhǔn)確定位下料，生根要牢固，一般應(yīng)定在鋼絞線上為好，防止膠囊上浮，出現(xiàn)頂板厚度變小，最終引起早期裂縫。

8、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生。混凝土澆注收漿完成后，要及時(shí)蓋草或塑料膜，并經(jīng)常灑水使混凝土表面始終保持在濕潤(rùn)狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過(guò)高、體積膨脹過(guò)大，在冷卻后體積收縮過(guò)大產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于2周。

當(dāng)外界氣溫低于10℃，要加保溫材料，進(jìn)入冬季后應(yīng)采用蒸氣養(yǎng)生。

四、結(jié)論

通過(guò)以上改進(jìn)措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，因此，在預(yù)制過(guò)程前，一定要制定出施工工藝規(guī)程，對(duì)所有參加施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底:掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)找出問(wèn)題的原因，采取合理的措施進(jìn)行解決，確保混凝土小箱梁的質(zhì)量。

2011－06－24

李林漢(1962－)，男，廣東梅州人，助理工程師。