預應力混凝土T梁產生裂縫的原因及預防分析

魏志霞

（甘肅省蘭州公路總段 工程處，甘肅 蘭州 730046）

1 混凝土裂縫產生的原因分析

裂縫對混凝土外觀質量來說是一種缺陷，有些裂縫影響外觀質量，有些裂縫則直接影響構件的安全使用。混凝土出現裂縫是一個很普遍的現象，一般將其分為兩類，一類是在外荷載作用下產生的裂縫，

即結構性裂縫。另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結構性裂縫，產生這類裂縫的原因是由于混凝土變形得不到滿足，在構件內部產生自應力，當該自應力超過混凝土允許拉應力時，導致混凝土開裂。預應力混凝土T梁產生非結構性裂縫的原因很多，如溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、原材料不合格、模板變形、基座不均勻沉降、施工操作過程不規范等等。下面重點就溫度對混凝土產生的裂縫進行分析。

2 溫度對預應力混凝土T梁產生裂縫的原因

工程施工中，由于水泥用量多、水泥所釋放出的水化熱會產生較大的溫度變化，同時又養護不到位，由此形成的溫度收縮應力是導致混凝土產生裂縫的主要原因。

2.1 溫度應力的形成過程

初期：從澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束一般約30d。這個階段有兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。

中期：自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止。這個時期溫度應力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相融合。在此期間混凝土上的彈性模量變化不大。

晚期：混凝土完全冷卻以后溫度應力主要是外界氣溫變化所引起，這些應力與前兩種的殘余應力相疊加。

2.2 溫度產生裂縫的機理

混凝土澆筑完成后，硬化期間內部溫度不斷上升，由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度內高外低，形成了溫度梯度，在表面T梁邊緣產生拉應力，內部產生壓應力；后期在降溫過程中，由于受到基座約束，又會在混凝土內部出現拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時即會出現裂縫。

由溫度所引起的濕度問題也很重要，許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化時，如養護不到位、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束也往往導致裂縫的產生。因此在高溫條件下施工時，要特別注重混凝土的養護，防止由于混凝土外表面失水產生過多的裂縫。在低溫條件下施工時也要十分注重養護，避免由于凍融現象對混凝土造成的危害。早期拆除模板，表面溫度下降很快，自然就引起溫度梯度，從而在表面附加拉應力，并與水化熱應力相疊加，再加上混凝土在不飽和空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，產生干縮，表面拉應力達到很大的數值，也非常容易產生裂縫。

3 溫度產生裂縫的實例分析

在早晚溫度變化比較大的地區施工時，應特別注意溫度對于預應力混凝土T梁的影響，很可能在腹板處產生橫向裂縫。在預制預應力混凝土T梁拆模后，腹板上陸續出現橫向裂縫并發展。一般T梁裂縫分布情況有2種:①為豎向裂縫僅分布在腹板上,并未延伸到馬蹄或者翼板;②為豎向裂縫為環向貫通裂縫,延伸到馬蹄或者翼板。在先后通過對施工現場的混凝土質量、所用的施工工藝、同樣的預制場地和溫度的分析后，排除了前三種情況造成裂縫的可能，最終確定是由于溫差過大導致裂縫的產生。

下面首先從預制預應力混凝土T梁產生的未貫通裂縫來看,裂縫分布在端橫隔板和中橫隔板之間,呈豎向平行,裂縫最高的在腹板與翼緣板交接處,最低的在腹板與馬蹄交接處,而翼緣板和馬蹄部分均未發生開裂。原因是混凝土澆筑完成后,夜間溫度下降很快,溫度的下降造成混凝土表面收縮。對翼緣板部分而言,由于其表面寬與外界接觸面積大,同時翼緣板的厚度相對來說比較小,加上其位于結構最上方,表面與外界接觸,濕度大,當溫度下降時,翼緣板變形收縮小,且為整體收縮,所以未產生裂縫;對馬蹄部分,其位于結構的最下端,底面與預制臺座接觸,底面受到預制臺座的彈性約束,其橫向寬度較腹板大,溫度下降時,混凝土的收縮時受到底座的約束,馬蹄受到溫度的影響比腹板的要小,產生的拉應力不足以產生裂縫。溫度下降時，腹板部分介于翼緣板與馬蹄之間,由于其濕度和溫度未得到很好的保障,,加上剛度較馬蹄小,表面混凝土收縮時又受到馬蹄部分及其內部混凝土的約束,表面混凝土產生的拉應力過大,因此將會產生裂縫。

4 預應力混凝土T梁產生縱向裂縫的影響

產生縱向裂縫的原因：

預應力混凝土T梁產生沿預應力束的縱向裂縫是一個比較普遍的問題，所產生的原因也多種多樣，大概有以下幾種原因：

1）施工偏差

在施工中預應力鋼筋混凝土構件在規范規定的范圍內可以有一定的偏差，但對于預應力混凝土T梁,因T梁下馬蹄尺寸較小,馬蹄部分配筋復雜，致使混凝土澆注時不容易振搗密實,從而成為薄弱環節，預應力T梁的容易產生縱向裂縫。并且在張拉預應力時，由于兩端張拉難免會產生偏心的作用，同樣也可能產生縱向裂縫。

2）設計偏差

設計中通常很關注混凝土梁體所需要的縱向預壓應力是否足夠,但在張拉后預應力鋼束對因梁體上拱變形引起的反向作用力和縱向預壓應力下混凝土因泊松效應在橫向產生的拉應變的不利作用未進行專門考慮;另外,在設計時為了節約成本,減少材料用量和減輕結構自重,預應力T梁的下馬蹄部分尺寸常常設計得較小,實際施工中的預應力管道的保護層厚度局部區段可能明顯偏小,這也會導致保護層厚度不足從而引起T梁的縱向裂縫。當保護層厚度較薄時，一旦產生裂縫對預埋波紋管周邊的混凝土會產生部分彎矩作用，對結構受力十分不利。

5 防止混凝土產生裂縫的措施

（1）在溫差較大的預制場預制T梁時要注意溫度或風力影響,做好保溫養護工作。特別是澆筑完混凝土的最初幾天更為重要。混凝土的養生應該同季節和天氣結合起來,注意周圍溫度、濕度的變化，養護時保持濕度越高，氣溫越低，養護時間越長，則混凝土收縮越小。

（2）加密腹板和馬蹄內的豎向及橫向鋼筋,起到溫度分布鋼筋的作用。構造鋼筋對于防止結構開裂及耐久性具有很重要的作用。

（3）采用合理的施工工藝,澆筑混凝土時減少澆筑厚度，同時在施工時，應盡量選擇溫度適宜的時間澆注，熱天澆注混凝土時應降低水溫拌制，或者利用早、晚進行施工，選用水化熱小和收縮小的水灰比，合理使用減水劑，加強振搗以減少水化熱。

（4）規定合理的拆模時間，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。夏季一般選在早晨或傍晚，盡量避開中午高溫時間；做好養護工作,確保養生溫度濕度。

6 總結

預應力混凝土T梁裂縫對于構件的正常使用會產生很多安全隱患，當裂縫開展以后空氣中的水、氧氣同鋼筋發生化學反應產生鐵銹，使鋼筋體積急劇增大，使混凝土體積膨脹，裂縫寬度繼續增加，鋼筋在空氣中進一步被氧化，如此惡性循環。這對結構來說是非常大的安全隱患。在結構產生裂縫后，可以用注射器將環氧樹脂溶液粘結劑注入裂縫內；注射時宜在干燥、有陽光的時候進行；裂縫部位應干燥，從裂縫的下端開始，針頭應插入縫內，緩慢注入；使縫內空氣向上逸出，粘結劑在縫內向上填充。

預應力混凝土T梁裂縫并不是單獨開展的，往往是相互影響、相互作用，所以在預應力混凝土T梁裂縫的防治方面需要我們進行綜合、全面、仔細的考慮。