大型承重預應力雙T板裂縫分析與處理

黃 巍 孫振宇 何曉宇

（中國建筑第八工程局東北公司，吉林 長春 130000）

近幾年，隨著預制裝配式在我國的迅猛發展，裝配式結構已經逐漸從過去的住宅為主向大型公建建筑發展。大型承重預應力雙T板因為其橫截面受力合理，承載力大，自重輕，并且具有跨度大、經濟、美觀的特點，可以廣泛地應用于大跨度、重荷載的空間中[1]。但在雙T板生產、運輸中產生的裂縫經常困擾著工程技術人員并影響工程質量，而國內現有資料尚沒有系統的、完整的成因分析與處理方法來有效地指導施工。本文以長春一汽預制裝配式立體停車樓項目為例，結合美國PCI提出的預制混凝土雙T板裂縫的成因及處理手冊[2]，系統、全面地分析了不同裂縫的產生原因，解決方案和預防措施，為今后處理大型承重預應力雙T板的裂縫問題提供一定的參考價值。

1 工程概況

長春一汽裝配式立體停車樓項目，為中國首例裝配式立體停車樓工程。樓面板采用預制混凝土雙T板，最大跨度為17.25 m，寬度2.380 m，高度700 mm，肋梁主筋采用10根公稱面積為139 mm2、抗拉強度標準值為1 860 kN/mm2的預應力鋼絞線，采用先張法施工。生產前，已對雙T板進行承載力、抗裂、撓度等檢驗，結果表明該型雙T板滿足結構設計與施工要求。

本工程在預應力雙T板的生產、運輸、吊裝過程中，主要產生了以下幾種裂縫：

（1） 肋梁端部微裂縫；

（2） 翼緣板與肋梁連接處出現裂縫；（3） 肋梁側斜裂縫；

（4） 肋梁平行于鋼絞線方向的一側出現裂縫。

2 裂縫成因分析

對于預制預應力構件， 裂縫很常見。 裂縫對鋼筋的防銹、混凝土的碳化和構件的抗滲性有不利影響[3]。構件在制作與施工過程中的裂縫被稱為“早期裂縫”，在使用過程中出現的裂縫被稱為“后期裂縫”。由于預制預應力構件裂縫成因的多樣性，文章結合實體工程，針對不同種類的裂縫分別從混凝土性能、設計階段、施工過程三方面進行分析。

2.1 肋梁端部微裂縫

在混凝土性能方面，由于本工程雙T板要達到清水效果，所以對混凝土的配合比、和易性[2]要求較高，然而，混凝土的配合比并不好。例如，如果水灰比太小，膠體和晶體材料不能完全形成，混凝土的和易性差，并且難以振動和壓實混凝土。如果未水化的水泥在混凝土完全硬化后再次遇水，水化產物引起的膨脹應力可能導致混凝土開裂，這可能導致混凝土表面開裂。

在施工方面，混凝土澆筑時，商品混凝土運輸車在卸料前沒有快速轉動罐體，也沒有充分攪拌混凝土。此時，如果澆筑混凝土的施工順序從雙T型板的末端開始，很容易導致末端混凝土的不合理級配、砂漿過多和骨料過少，導致末端混凝土蒸后收縮和開裂。

此外，如果加熱和冷卻時間短，混凝土在養護過程中收縮過快，最終混凝土也會開裂。

2.2 翼緣板與肋梁結合處裂縫

這種裂縫通常從翼緣板與肋梁結合處開始，在翼緣板內部或外部出現，沿構件縱向生長。

在設計階段，雙T板在脫模與運輸階段，雙T板翼緣板與肋梁結合處應力集中，并且由于翼緣板厚度較薄，易在此處發生開裂，設計時，翼緣板與肋梁均為獨立鋼筋網片，無可靠拉結，使得此處受拉能力較弱，致使混凝土開裂。

在施工方面，對于翼緣板與肋梁結合處的裂縫，除了設計方面的問題，還可能發生在脫模、運輸和吊裝過程中。例如，脫模過程中提升點的不均勻應力會導致雙T形板上的扭轉應力，這將導致混凝土開裂。在運輸過程中，由于雙T型板的長度較大、道路條件復雜，運輸中的四個支撐點也受到不同的力，導致扭轉應力，從而產生裂縫；吊裝過程中將雙T板安裝在指定位置時，由于與其他構件距離過小，易發生碰撞，而次碰撞易造成翼緣板與肋梁結合處應力集中，產生裂縫。

2.3 肋梁側面斜裂縫

這種裂縫通常在肋梁側面從底部斜向上生長，且分為兩種情況：裂縫斜向生長至端部或裂縫斜向生長至構件中心。本工程中此類裂縫為后者，其形成原因如下。

先張法預應力雙T板的預應力的建立是在預應力鋼絞線和混凝土的黏結力上的。在雙T形板被拉伸之前，鋼絞線的預應力由拉伸底座承擔。當雙T形板被拉伸時，其巨大的預應力瞬間作用在雙T形板本身上，并在雙T板端部產生應力集中，并且在放張的過程中，此預應力瞬間發生，形成了沖擊加載，而這種應力加載速率大于了混凝土收縮變形速率，產生了應變差，致使混凝土開裂。如果此時混凝土強度過低，并且鋼絞線未嚴格按照對稱切斷，便易造成斜拉應力，在雙T板肋梁側面產生斜裂縫。

2.4 肋梁側面平行于鋼絞線方向裂縫

這種裂縫通常發生在雙T形板肋梁的端部，縱向延伸幾厘米到幾十厘米。裂縫通常平行于肋梁的鋼絞線。此處裂縫，除與肋梁側面斜裂縫具有的端部應力集中的原因外，如鋼絞線被污染，造成鋼絞線在混凝土內部的滑動，也會致使鋼絞線外側混凝土沿著鋼絞線的方向產生裂縫。脫模過程中，如果端部模板未完全地拆出，雙T板肋梁端部受巨大的拉應力，與原有預應力在端部產生的應力集中相疊加，使此處易發展裂縫。本工程中該處為輕微裂縫，未影響到鋼絞線及其黏結力。

3 裂縫的處理

本工程對于裂縫的處理，主要從兩方面進行考慮，即裂縫是否影響構件的使用功能。對于有影響使用功能與結構性能的構件，須禁止使用，重新加工，并且保證混凝土強度和預應力張拉符合設計要求。對于不影響構件使用功能的裂縫，寬度小于0.3 mm的無須進行處理，寬度大于0.3 mm的則需用專用修補劑進行填縫處理，避免裂縫的再次增長。本工程主要采取預防為主，處理為輔的施工手段，以減少裂縫的影響，確保預制構件的抗裂度和剛度。

4 裂縫的預防

由于雙T板裂縫產生原因的多樣性，對于裂縫的預防必須從設計、施工等多方面進行解決。所以針對性地做了以下幾方面的改進，并結合實體工程，針對不同種類的裂縫分別從混凝土性能、設計階段、施工過程三方面進行分析。

4.1 混凝土性能方面

加強對混凝土配合比的管控，嚴格選擇水泥品種及用量，控制水灰比、級配；嚴格選用摻合料用量、外加劑等。通過理論與實踐相結合將混凝土配合比對裂縫的影響降到最小。

4.2 設計階段

針對實際工程中較為嚴重的雙T板翼緣板與肋梁交接處裂縫應力集中問題，在此處加設了構造鋼筋，提高其抗拉能力，有效降低了裂縫的產生。

5 結語

針對長春一汽裝配式立體停車樓工程中，大型承重預應力雙T板出現的五大類裂縫，即肋梁端部微裂縫、翼緣板與肋梁結合處裂縫、肋梁側斜裂縫、平行于鋼絞線方向的肋梁側裂紋、翼緣板外側有裂紋或損壞，進行了成因分析并提出了相應的解決方案。本工程主要采取預防為主，處理為輔的施工手段，從混凝土性能、設計階段、施工過程三方面進行分析，提出了有效的預防措施，有效減少了裂縫的影響。對類似工程的裂縫處理及預防具有一定的借鑒意義。