蘭新客專雙線整孔預制箱梁裂縫預防控制及養護

李 波

(中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西西安 710025)

0 引言

隨著我國工程建設技術的不斷進步，橋梁工程向著大跨度的方向不斷地發展，箱梁的應用也越來越廣泛。混凝土箱梁具有跨徑大、結構輕盈、承載能力強、經濟合理及施工簡單等優點，但在實際應用過程中，混凝土箱梁也會有結構的弊端，尤為突出的是裂縫問題。箱梁裂縫的出現不僅破壞了橋梁的美觀，而且嚴重影響箱梁混凝土結構的安全性和耐久性，最終危及結構的使用安全。因此，分析混凝土箱梁裂縫的產生原因，需找合理有效的裂縫控制措施，從而保證橋梁結構的整體質量安全。

預應力混凝土箱梁在現代鐵路、城際軌道交通建設中得到廣泛使用。本文就蘭新客專預應力混凝土簡支箱梁生產過程中出現的裂縫進行原因分析和試驗，探討并提出了相應的防治措施，總結出施工現場預應力混凝土箱梁的養護方法，為今后施工提供技術參考。

1 預制箱梁裂縫產生的類型

蘭新客專所設計雙線整孔預制箱梁具有技術標準要求高(強度、抗滲、耐久性等要求高)、自重重、體積大、生產工藝復雜、工序時間長等特點。雙線整孔預制箱梁的這些特點，要求在箱梁預制及養護過程中避免產生裂縫。本文作者對梁場的預制箱梁前期施工生產出現裂縫的梁進行了裂紋抽檢試驗，經試驗結果得到預制箱梁裂縫主要為干縮裂縫、溫度裂縫及塑性收縮裂縫。

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫產生的機理很復雜，其主要成因是混凝土中水泥水化時在混凝土表面生成大量微細空隙，當其受環境溫度和濕度的影響，混凝土表面水蒸發變化引起混凝土體積收縮，而混凝土內部水蒸發變化較小，體積收縮變形較小，導致混凝土表面和內部因干縮變形產生應力差而出現裂縫。干縮裂縫產生在箱梁混凝土澆筑完畢時或箱梁蒸汽養護結束后的一段時間，其形狀為平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度一般在0.1 mm～0.15 mm之間。箱梁混凝土出現干縮裂縫會影響其抗滲性能，在環境因素的作用下，箱梁鋼筋會產生銹蝕，既而影響箱梁的耐久性。

1.2 溫度裂縫

箱梁混凝土在強度上升的過程中，水泥水化產生大量的水化熱在結構較厚的部位聚積，造成混凝土表面散熱較快，而混凝土內部不易散發，導致混凝土內部溫度和表面溫度溫差很大，從而在混凝土表面產生較大的拉應力。當表面拉應力大于混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生溫度裂縫。溫度裂縫多發生在箱梁養護及拆模過程中。這種裂縫一般在預制箱梁的頂板的端部、腹板倒角、混凝土大截面變化較大的交接部位出現較長溫度裂紋。

1.3 塑性收縮裂縫

預制箱梁梁體混凝土設計為高性能混凝土，它具有早期強度低、在混凝土終凝前，混凝土表面抗拉強度很小的特點，而混凝土中水泥水化產生大量的熱量導致混凝土表面水分急劇蒸發，當表面混凝土水分的蒸發速度遠遠大于內部混凝土中水分遷移補充速度，就會造成混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土抗拉強度很小，無法抵抗其本身收縮，就會產生塑性收縮裂縫。混凝土的強度、耐久性以及混凝土的整個性能都會因塑性收縮裂縫的存在受到影響。環境相對濕度、風速、混凝土水化熱是混凝土塑性收縮裂縫的主要成因;有試驗表明，當混凝土的溫度達到40℃，它要求環境的相對濕度要達到90%，否則就可能出現塑性收縮裂縫。

2 預制箱梁裂縫控制及預防

預制箱梁混凝土出現干縮裂縫由于梁體混凝土內外水分蒸發而造成，溫度裂縫是混凝土內部和表面的溫度差造成。控制預制箱梁混凝土的裂縫，就是控制預制箱梁混凝土的溫度、環境溫度、相對濕度，就能有效的控制及預防箱梁預制及養護過程裂縫的產生。具體措施如下。

2.1 優化混凝土配合比

1)混凝土內摻入聚羧酸高效減水劑、一級粉煤灰和礦粉來降低水化熱，增加混凝土施工性能，延緩混凝土水化熱高峰值的出現時間。

2)選用低水化熱的水泥(本梁場選用的是祁連山和葛洲壩水泥廠的42.5級低堿普通硅酸鹽水泥);嚴格控制混凝土攪拌站材料計量(原材料累計計量允許偏差控制在±1%)，既而有效控制混凝土水灰比。

2.2 嚴格控制原材料儲存、混凝土攪拌和澆筑流程

在西北地區風沙大、早晚和中午溫差大，為了保證砂子和石料的儲存質量，砂、石料采用全封閉的料倉存儲(為滿足冬季施工要求，料倉內安裝蒸汽供暖設施)，混凝土攪拌站采用彩鋼保溫材料全封閉包裝;嚴格按照箱梁生產工藝細則中混凝土澆筑施工的要求進行施工，從一端向另一端、水平分層、斜向分段、兩側腹板對稱、連續澆筑，每層混凝土的澆筑高度不超過30 cm。同一斷面混凝土灌注順序為先腹板根部后底板，再腹板上部，最后頂板。32 m箱梁澆筑混凝土的時間控制在6 h以內。

嚴格控制高頻振搗器振搗混凝土的時間、振搗棒插搗混凝土的時間，防止混凝土過振和漏振，保證預制箱梁混凝土結構澆筑密實;梁體混凝土澆筑完后、混凝土初凝之前，對箱梁內腔底面和箱梁橋面進行二次、三次抹壓，隨抹壓隨覆蓋薄膜及土工布，使混凝土在終凝前保持表面濕潤;在高溫和大風天氣要做好遮陽和擋風措施，在澆筑完畢后及時覆蓋蒸養棚并開始蒸汽養護。

2.3 選擇合適的時間段澆筑混凝土、控制混凝土入模溫度和拆模時間

在西北酒泉地區，利用其自然優勢，中午氣溫高、早晚氣溫低。夏天澆筑梁體混凝土選擇在傍晚至凌晨時間段施工、春秋季節澆筑混凝土選擇在上午至傍晚時間段施工，保證混凝土的入模溫度在30℃以內、模板溫度在35℃以內。對水泥、砂、石的儲料倉、料堆進行遮陽處理，在攪拌混凝土的用水中加入碎冰來達到降溫效果。冬季施工時，混凝土入模溫度應控制在10℃以上、模板溫度在5℃以上，采用對拌合水、原材料加熱、模板加熱等措施來提高混凝土的入模溫度和模板溫度。

選擇在一天中氣溫高的時候拆模，避免環境溫度和混凝土表面溫度、混凝土表面溫度和芯部溫度、箱梁內腔溫度和環境溫度兩兩之間的相對溫差過大(規范要求，兩兩相互之間溫差不大于15℃)而造成溫差裂紋。

3 箱梁混凝土的養護技術

從各類裂縫產生的原因分析不難得出，預制箱梁的養護是非常必要和非常重要的一項工作，養護工作的好壞直接或間接影響到預制箱梁混凝土的強度、耐久性、抗滲性等性能。預制箱梁養護方法主要有棚罩保濕、保溫養護法和涂刷混凝土養護液養護法。

箱梁混凝土需要在早期就進行保濕、保溫養護。大量的試驗證明，預制箱梁混凝土澆筑完后，混凝土初凝之前，在其橋面及內腔很快使用水進行保濕養護，這種做法會導致混凝土表面灰漿將粉化或淺表層剝落，因此，不能直接在剛澆筑混凝土暴露的表面使用水養護。針對西北地區氣候干燥、混凝土表面水分易散發，晝夜溫差大，易導致混凝土早期失水過快產生收縮裂縫，本制梁場具體做法是混凝土澆筑結束且在混凝土初凝前對預制箱梁內腔底面和蕎面進行二次收面，而后立即攤鋪薄膜密封混凝土暴露面進行保濕、并及時用蒸養棚覆蓋箱梁頂板和兩端部(制梁臺兩側采用10 cm厚保溫彩鋼材料形成固定保溫墻)進行保溫養護。在冬季施工時，按照設計溫度梯度進行蒸汽養護。為加快制梁臺座和模板的周轉率，梁體混凝土強度達到設計強度的80%時就轉移到存梁臺座上。

為了保證梁體混凝土的后期強度能達到設計強度和預防混凝土出現裂紋，梁體在存梁臺位上也必須進行養護，養護期不少于14 d。本工程對梁體外側面和梁底面采用棚罩法噴淋保濕養護、箱梁內腔空間灌水罩端養護、梁體頂面采用土工布覆蓋灑水保濕養護。

4 結語

通過現場抽檢試驗分析和實踐，歸納出因環境溫度、相對濕度等原因導致預制箱梁生產過程中出現的各類裂縫，總結經驗取得相應的控制和防治措施，在后期預制箱梁的過程中出現混凝土裂縫現象明顯減少。總結出在西北干旱施工環境條件下，不斷的改進創新，改變養護施工工藝，制造出滿足相應規范要求的預應力混凝土箱梁。

［1］鐵科技［2004］120號，客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件［S］.

［2］科技基［2005］101號，客運專線高性能混凝土暫行技術條件［S］.

［3］孫長利.預應力混凝土箱梁早期裂縫預防措施研究［J］.山西建筑，2013，39(16):166-168.

［4］黎均權.預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及控制措施［J］.建筑學研究前沿，2013(1):45.