水利工程預應力混凝土結構裂縫控制及其可靠性分析

劉飛

摘 要：社會的高速發展離不開基礎建設，基礎建設不僅在帶動經濟方面做出了巨大了貢獻，對于居民的生活質量也有了明顯的提高。在我國的水利工程建設中，對于結構物的建造要求也是為了更好的服務于大眾，但是在使用新型材料和技術的同時，使用預應力混凝土結構就會出現一些相應的技術問題，比如結構開裂就是最為關鍵的問題，在合理的使用預應力混凝土時，不僅要發揮其在該領域中其他材料所不能比擬的作用，還要盡可能的減少預應力混凝土裂縫所帶來的負面影響。文章著重就預應力混凝土結構體裂縫的起因來進行深入分析和研究，并且致力于改變這一問題，讓預應力混凝土材料的使用更加方便、合適。

關鍵詞：預應力混凝土；裂縫；沉降

1 預應力混凝土廣泛運用的原因

預應力混凝土是新時代下產生的材料，摒棄了舊材料的一些劣勢，并且根據當下的一些規范要求應運而生的一種材料。它多為提前張拉，重量上改變了人們一直認為的沉重形態，而是輕巧方便，其中有幾個比較突出的特點就是造價相對低廉，重量輕，易于運輸，也充分的響應了國家節能減排的政策，它具有很好的降低結構物的跨中彎矩，減少了受力部位的材料使用。在它的結構功能上，具有很好的整體性，不能不提的還有它的抗震能力。它通常也作為大跨徑水利結構的材料。在水利工程中，裂縫的出現會對結構體產生很大的影響，對于混凝土的耐久性能會有很大的影響，對于裂縫要進行嚴格的控制，經過大量的研究實驗，當橫向裂縫不大于0.3mm時，預應力鋼筋被腐蝕的概率偏低，即便出現了腐蝕現象，也對結構整體的承載能力沒有很大的影響。所以預應力混凝土結構也存在一定的漏洞，就是很容易造成建筑墻體的裂縫。

2 預應力混凝土存在的問題

2.1 外部不均勻荷載導致裂縫的產生

預應力混凝土在結構中大多承擔的是抗剪和抗拉的作用，相比較早前的紅磚砌體不同之處在于受力的部位不太相同，受到上部結構傳遞下來的集中荷載更大，上部結構傳力過程中，設計的時候沒有充分考慮到荷載的因素，沒有預先計算出安全系數。另外一方面，砌塊還受到了很大的扭矩，導致砌塊在很大程度上出現彎扭變形，正是這些荷載的不均勻分布使得預應力混凝土結構中出現了許多的裂縫。

圖1 水利結構體裂縫控制

2.2 溫度的因素導致裂縫的產生

在施工階段，澆筑和張拉混凝土期間，沒有很好的控制內外部溫度，使得混凝土內部溫度過高，形成很多氣泡、孔洞，再加上由于熱漲冷縮的作用，使得混凝土內外溫度不均勻，極易導致混凝土塊的鼓脹變形。也會有一定的惡性循環，在結構出現了一定的裂縫，經過太陽的直射和雨水的澆灌，使得結構二次變形，裂縫的程度越發明顯。另外還有由于因溫差的原因鋼筋收縮所產生的附加應力，綜合這些因溫度的變化產生的效應都是造成裂縫的重要原因。

2.3 主體結構的沉降誘發裂縫的產生

在一些較為陳舊的水利建筑旁邊新建的建筑，都會存在或多或少的沉降，出現這樣的原因是地基基礎涂層分布不均勻，不同地域的土質有著很明顯的差別，建筑物的不同部位都有可能出現在沉降的范圍之內，導致兩邊的高度不一致，極易出現縫隙。當然在設計之初會相應的在結構內部設置相應的沉降縫，但是也不排除結構要受到不同的荷載作用下沉降值的不同。此外，在一些大型建筑中，這樣會使得預應力混凝土的裂縫會更加明顯，由于建筑物本身的自重大，加之基礎埋深比較深，很容易產生結構物的不均勻沉降的發生。嚴重時還會導致建筑物在不同程度上的傾斜。

2.4 一些施工的因素導致水利工程結構的裂縫產生

有些是施工單位為了追趕進度，不斷的壓縮工期，本該有的工期被大大的削減了，這就必然導致一些材料在結構中達不到因有的強度，在沒有預先加載的情況上，就開始了上部結構施工，使得在建筑物交付使用后，加上相應荷載，使得建筑物有了明顯的不均勻沉降，導致裂縫產生。材料的不合格也是重要的原因，以次充好，以舊充新的現象，以及在運輸中出現了破損或者不符合要求的材料照樣用在工程上，這樣的情況在施工單位屢見不鮮。

3 對預應力混凝土結構體裂縫的控制

3.1 加強對材料的管理

控制和監管材料在運輸當中的損害，嚴格把好質量關，堅決杜絕把壞的混凝土塊再次使用的現象。同時還要嚴格把關混凝土的質量，在攪拌站就要控制好配合比，提高砂漿的和易性，在施工階段，對于堆砌和砌筑的人員經常性教育，嚴格按照圖紙施工，保證施工的工藝，確保施工質量。對于材料而言，我們還要加強其抗水性，多使用憎水性材料，盡量不讓水進入到材料當中，用這一類的辦法進一步提高材料的抗荷載能力。

圖2 水利工程中裂縫的要求

3.2 對結構內部溫度的合理控制

在施工之初，我們在結構中預埋應力片，待澆筑完成后測量混凝土內部的溫度，用這樣的方法控制混凝土內部的溫度，再采取相應的措施減小因為溫度對裂縫產生的影響。此外，在預先留有的施工縫處添加毛氈或者瀝青的相應材料，這也是解決溫度效應的有效方式。對于鋼筋因溫度所產生的附加應力，我們通常對鋼筋進行后張法，為使鋼筋到達最佳狀態，等到鋼筋達到塑性變形時再進行灌漿，這也是減小溫度對結構影響的有利方法。

3.3 對預應力張拉進行相應的處理

在預應力張拉過程中，對鋼筋的錨固區要嚴格的控制，防止錨具出現滑絲的現象，會直接導致兩邊的預應力大小不相同，會出現結構物的裂縫，在結構體的兩端非應力區域會出現的拉壓裂縫，控制好該處引沿著鋼筋方向產生的縱向裂縫。在施工中杜絕預應力在張拉過程中未達到設計值的現象。

4 結束語

在施工過程中不可避免的產生相應的產生裂縫，我們必須使用專業知識來分析預應力混凝土墻體裂縫的起因，用可靠的科學技術來控制預應力混凝土墻體的裂縫，在最大限度的發揮了預應力混凝土的優秀性能之外，目的是進一步完善結構的完整性，旨在為提高結構的安全性和結構外表的美觀性。

參考文獻

[1]黃麗華.混凝土多孔磚外墻外保溫砌體的實踐[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2004，（04）：98-104.

[2]朱建國，王玉琳.混凝土小型空心砌塊墻體裂縫控制措施研究[J].山西建筑，2006，（12）：70-98.