高標(biāo)號混凝土預(yù)應(yīng)力T梁產(chǎn)生豎向裂縫的機(jī)理及預(yù)防措施

(廣安交通投資建設(shè)開發(fā)集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 廣安 638000)

1 T梁產(chǎn)生豎向裂縫的機(jī)理分析

1.1 調(diào)查

為了研究裂縫產(chǎn)生的原因，研究人員首先對之前出現(xiàn)的相似裂縫資料進(jìn)行了查閱，通過對以往混凝土 T梁出現(xiàn)中豎向裂縫的案例進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)普遍產(chǎn)生裂縫情況的嚴(yán)重部位都是位于T梁腹部區(qū)域。后來研究人員對出現(xiàn)混凝土T梁出現(xiàn)豎向裂縫的預(yù)制梁場進(jìn)行實地考察，調(diào)查結(jié)果如下：出現(xiàn)裂縫問題的主要是位于翼緣板與腹板相交位置，發(fā)展水平不同但是大多數(shù)都為豎向延伸裂縫，還有一部分裂縫發(fā)展程度較為嚴(yán)重，一直延伸到腹板兩側(cè)同時產(chǎn)生裂縫，除了腹板部位還有其他區(qū)域也出現(xiàn)了類似的混凝土豎向裂縫的情況，研究人員又分別對這些區(qū)域的裂縫情況進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和記錄，將各個區(qū)域裂縫的發(fā)展長度、寬度、深度分類和統(tǒng)計。

1.2 分析

研究人員對所有裂縫進(jìn)行調(diào)查后，對所出現(xiàn)的豎向裂縫進(jìn)行了分類，主要出現(xiàn)裂縫的類別屬于溫度裂縫。

（1）出現(xiàn)的這些豎向裂縫，多是由于混凝土外部溫差造成的裂縫，這樣的裂縫產(chǎn)生的時間較短，深度較淺，由該原因造成的豎向裂縫，主要呈現(xiàn)和短邊平行的狀態(tài)，并且有一個統(tǒng)一的特征就是配筋率普遍較小。造成裂縫實際出現(xiàn)的原因是由于混凝土受到內(nèi)外溫差的作用，在溫差的影響下內(nèi)部膨脹，外部壓縮，兩股方向不同的應(yīng)力共同作用，最終導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)明顯裂縫。混凝土作為橋梁工程的主要材料，在橋梁工程中使用量非常巨大，由于混凝土在凝結(jié)過程中會造成比較劇烈的水化熱現(xiàn)象，使用特種水泥用于高標(biāo)號混凝土尤為明顯，所以現(xiàn)場施工人員需要及時對水化熱進(jìn)行干預(yù)，在水化熱過程中混凝土?xí)憩F(xiàn)早期收縮過程強(qiáng)烈的狀態(tài)，同時調(diào)查人員還注意到混凝土結(jié)構(gòu)施工時間主要是集中在夏季高溫季節(jié)，在夏季過于明顯的日夜溫差會加劇混凝土內(nèi)外溫差情況，造成裂縫情況發(fā)生更加頻繁，且影響程度更深，在進(jìn)行混凝土工程養(yǎng)護(hù)過程中，施工人員必須根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H的溫度情況，在白天時選擇合適的降溫手段，同時在夜間注意對混凝土構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)，以確保在晝夜交替間混凝土結(jié)構(gòu)不會接觸到太過劇烈的溫差效應(yīng)，盡可能降低混凝土內(nèi)外溫差值。施工人員在進(jìn)行混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)時，必須保證混凝土內(nèi)外溫差不得出現(xiàn)大于15℃的情況。根據(jù)以往的經(jīng)驗，當(dāng)內(nèi)外溫差達(dá)到15℃以上時，很容易在混凝土表面造成溫度裂縫情況，在實際施工過程中，由于施工人員沒有及時根據(jù)外部溫度環(huán)境采取諸如灑水等降溫措施導(dǎo)致混凝土外表面處于高溫狀態(tài)，出于趕工期的考慮，施工人員在混凝土凝固未達(dá)到24小時便提前進(jìn)行了拆模工作，使得隔熱和夜間保溫的相關(guān)工作無從進(jìn)行，由于拆模時間較早即使在混凝土表面涂抹相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)液，也不能夠達(dá)到有效的高溫隔熱效果，在夜間不能達(dá)到低溫保溫效果，使得整個混凝土養(yǎng)護(hù)過程受到人為影響無法正常進(jìn)行。在橋梁腹板部位的混凝土，只能依靠生產(chǎn)過程中向其內(nèi)部添加的拌合用水來補充，水量較少，無法長時間保證混凝土結(jié)構(gòu)的濕潤和降溫目的。研究人員根據(jù)在現(xiàn)場收集到的這些影響因素，最終判斷造成混凝土集中出現(xiàn)豎向裂縫的原因是由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生了過大的溫差所致。由于溫差的存在，造成內(nèi)部膨脹和外部壓縮，應(yīng)力持續(xù)作用于混凝土結(jié)構(gòu)，最終破壞其穩(wěn)定性，造成表面裂縫而由于橋梁腹板部分配筋率較小且鋼筋的水平間距較大，無法起到有效的穩(wěn)定作用，最終造成表面裂縫頻繁出現(xiàn)。

（2）除了溫差造成的裂縫情況以外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了由于梁體溫降收縮受到底模影響產(chǎn)生變形約束裂縫。雖然出現(xiàn)的次數(shù)與溫差影響產(chǎn)生的情況相比較少，但是依然是一種不可忽視的裂縫出現(xiàn)原因。在例行裂縫的分布為中間集中，兩邊分散，裂縫發(fā)展的方向和短邊方向平行或接近平行，一般產(chǎn)生的裂縫都是按照長邊分段出現(xiàn)豎向裂縫基本分布于中間20米左右的范圍，且在腹板處出現(xiàn)的頻率較大，存在個別發(fā)展情況較為嚴(yán)重的裂縫，一直發(fā)展到腹板底部，并且以每一片大約三至六道裂縫為常出現(xiàn)的裂縫數(shù)量，長度10cm至100cm不等。梁體溫縮受到底模約束，在梁底和梁模之間出現(xiàn)摩擦或者粘結(jié)，產(chǎn)生的剪力使梁體收縮過程受到阻礙，從間接的角度影響到了梁體，使其產(chǎn)生了拉伸效應(yīng)，而且拉伸分布并不均勻，對于底部區(qū)域的拉伸情況較為嚴(yán)重，而向上發(fā)展時這樣的拉伸趨勢就會逐漸放緩。

出現(xiàn)在梁體截面上的水平拉應(yīng)力也主要集中在底部，向上發(fā)展時這樣的拉升趨勢會逐漸呈現(xiàn)放緩趨勢。在正常狀態(tài)下，該拉應(yīng)力由梁體混凝土和鋼筋的水平拉力進(jìn)行平衡，保證整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果拉應(yīng)力的強(qiáng)度大于梁體混凝土的抗拉強(qiáng)度時就會出現(xiàn)豎向裂縫情況。在墻體的配筋安排上，主要是將配筋放置在底板，其次是頂板，橋梁腹板的鋼筋分配量較少，也造成腹板部分水平拉力最小，在不同區(qū)域內(nèi)腹板由于水平拉力分布最小，最容易受到拉應(yīng)力影響，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生豎向裂縫情況。這也解釋了為什么研究人員在勘察現(xiàn)場時，發(fā)現(xiàn)多數(shù)豎向裂縫的出現(xiàn)都位于底板區(qū)域。研究人員在現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)了一部分梁片底模對于梁截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力非常巨大，如此巨大的拉應(yīng)力，甚至導(dǎo)致裂縫一直延伸到了頂板位置，最嚴(yán)重的情況甚至在馬蹄部分也出現(xiàn)了裂縫，直接影響到橋梁的使用和壽命。

從力學(xué)角度出發(fā)梁底剪力的大小和底模的類型有關(guān)。如果底模能夠保持較好的平整度和光潔度，此時梁底剪力反映的數(shù)值較少。研究人員在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)最終發(fā)展成裂縫形態(tài)的均為白鐵皮底膜。翻閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)該工程所采用的白鐵皮底膜是由單塊一米左右的白鐵皮拼接而成，每一片梁上分布有36道拼接縫，由于施工人員進(jìn)行拼接時對于拼接工作的重要性和技術(shù)要點沒有深入的理解，造成在拼接過程中存在一部分的拼接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，由此產(chǎn)生較大的阻力。

2 預(yù)防措施

2.1 根據(jù)實際情況，及時改變底模類型，將梁體臺座頂面設(shè)置為鋼板底模，且要求其厚度應(yīng)該保持在六毫米左右。并且對其進(jìn)行系統(tǒng)的除銹打磨工作，在其外部噴涂脫模劑，以減少表面阻力的產(chǎn)生，使梁體能夠自由伸縮。

2.2 施工人員應(yīng)該密切關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)的溫差情況，盡一切可能減少溫降幅度，保證混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差能夠維持在15℃以內(nèi)。

2.3 重新設(shè)計腹板的配筋率，根據(jù)上述內(nèi)容我們可知，由于在之前的方案中腹板區(qū)域的配筋率較小，無法產(chǎn)生足夠的水平拉力，所以無法對抗足夠的拉應(yīng)力。施工人員應(yīng)該加密水平布筋間距，改善其受力性能，必要時應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度達(dá)到張拉允許強(qiáng)度時及時張拉，約束混凝土水平拉應(yīng)力。

結(jié)束語：為了保證高標(biāo)號混凝土不出現(xiàn)頻繁的裂縫情況，參建單位應(yīng)該在原材料選購、配合比控制、施工工藝管理、混凝土養(yǎng)護(hù)等多個方面采取嚴(yán)格的控制。同時施工管理人員還需要注意的是所有參建人員對于混凝土凝結(jié)過程的認(rèn)識程度在其能否正確處理降低混凝土水化熱有著非常重要的作用，所以在之后的工作過程中必須要指定專門的施工人員負(fù)責(zé)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，并且對其進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的培訓(xùn)，保證現(xiàn)場施工人員能夠正確認(rèn)識其工作內(nèi)容的原因和后果，在日常工作過程中能夠根據(jù)觀察混凝土狀態(tài)來判斷是否應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的降溫保濕工作。

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