淺析預應力混凝土空心板蒸氣養護裂紋的產生與防范

白海霞

（甘肅省交通工程建設監理有限責任公司，甘肅 蘭州730000）

隨著公路建設不斷向綠色化、標準化、規范化的深入，蒸汽養護技術作為梁板養護的一種較先進的工藝被普遍推廣應用，但若果控制不當，梁板頂會因“蒸汽養護”產生細小裂紋從而影響結構使用，降低了工程質量。本文就G312線鳳平項目對預應力空心板“蒸養”裂紋的成功防范作了一定的總結，并分析了原因，提出了相應的防范措施。

1 梁板裂縫出現的困擾

根據我省交通主管部門標準化管理的規定和需要，所有預應力混凝土梁板要求必須采取“蒸汽養護工藝，以確保梁板混凝土強度達到要求。但使用此方法時，若果控制不當，梁板在經過通汽養護、散熱降溫等過程后，在揭開養護土工布進行下道工序操作時，會發現很多空心板在頂板部位出現不規則裂紋，寬度在0.2～0.3 mm、深度在0.4～1.2 cm，這些裂紋一旦形成后就不好處理，因為頂板的裂縫若采用開槽處理，方法不當時，會適得其反，造成裂縫長度增加；若采用環氧樹脂或灌封膠方法費用太高，增加成本。此問題會一直困擾現場施工管理人員，不僅如此，裂縫將直接影響梁板的內在質量，為今后橋梁使用的耐久性和后期養護留下隱患，影響橋梁工程的壽命。

2 裂紋產生的原因

2.1 混凝土內外溫差所致

由于甘肅省處于北方地區,氣候干旱，冬夏季溫差較大，晝夜溫差明顯。而為了確保加快項目的工程進度，在保證按期完成上級單位的要求的進度計劃任務時，需要在冬季或晝夜溫度相差較大的時段進行梁板預制。在混凝土完成澆筑后，由于預應力混凝土空心板采用的是C50高標號混凝土，水泥用量一般為480～495 kg/m3，混凝土中的水泥與水作用后會產生水化熱，在水泥凝結硬化過程中，不斷放出較高的熱量，根據以下經驗公式，可以計算混凝土內部最高溫度Tmax：

式中，Tmax—混凝土構件內部最高水化熱溫度，°C；T0—混凝土澆筑入模溫度，°C；Q—每立方米混凝土中水泥劑量，kg/m3；

而外界溫度又較低（項目所在地室外平均溫度約為10°C），依據項目所在地室外溫度和混凝土配合比中水泥用量計算一般約在58°C。當養護停止后，揭開覆蓋的土工布，混凝土表面因溫度降低而產生冷縮，內部溫度又沒有完全釋放，在內脹外縮的作用下，梁板頂表面出現細小收縮裂縫。

2.2 梁空心板的設計頂板與底板厚度不等

設計單位在預應力混凝土空心板結構形式選擇時，一般為了保證結構受力的合理性，套用的標準圖中所有的預應力空心板設計頂板均較薄，因為頂板中不布設波紋管不穿鋼絞線，為了減輕結構自重，一般均為12 cm。而底板則受預應力管道布設的影響，一般設計為12～25 cm，當養護完成掀開土工布后，頂板和底板因為厚度不一致，收縮快慢也不一致，而此時預應力尚未施加。頂板中設計的縱向鋼筋和水平鋼筋較少，不能承受向下產生的拉應力,從而導致了空心板頂面產生裂縫。

2.3 開始養護時升溫梯度過快

由于對現場施工及管理人員技術交底不到位，施工人員操作不當，在預應力混凝土空心板的混凝土澆筑完畢采取蒸汽養護時，不注重細節控制，由于項目所在地的室外溫度在冬季過低，在夏季又過高，而在施加蒸汽養護時，對所通入梁板內部的蒸汽溫度不加控制導致升溫速度較快，在升溫過程中由于溫度變化速度快于混凝土自身適應溫度的變化而產生的徐變，從而導致會產生膨脹裂縫。

2.4 養護完畢時降溫梯度過快

在預應力混凝土空心板養護完成時，同樣由于施工人員責任心不強，現場操作控制不當，驟然降溫，在梁體混凝土的溫度完全沒有下降的前提下，就驟然停止了加汽養護，并揭開了養護土工布，急于進行下道工序施工，而室外溫度又很低，導致構件表面“驟冷降溫”，混凝土強度無法提高，表面突然失去大量水分，隨著水分的散失，造成梁板混凝土表面開裂。

2.5 部分蒸汽孔道堵塞造成不均勻“受汽”

在預制場建設時，對于養護設備、管道的路徑規劃等考慮不周，在蒸汽養護設備經反復使用后，現場作業人員對管道、排汽孔等設備檢修不及時，造成構件養護時“受汽”不均勻，不同部位接受不同的溫度和濕度，造成不均勻收縮，從而產生不均勻裂縫。

2.6 采用的原材料和混凝土配合比不當

沒有合理選用原材料以及確定混凝土配合比，選用的水泥品種及技術性能達不到要求，體積安定性雖然合格，但不是太穩定，在溫度變化較大時會產生裂縫；配合比設計不合理，水泥用量較高，造成混凝土中的水化熱加大，等等，這一系列的因素都會造成混凝土在蒸汽養生不合理時，容易形成板頂裂縫。

3 防范措施

3.1 加強預應力混凝土空心板的養護管理

要及時對預制場內設置的蒸汽養護設備進行檢修，確保管道通暢；加強勞務人員質量意識的培訓和教育，在通氣加溫時做到緩慢升溫，在停氣時也緩慢停氣，做到逐漸降溫，以防止操作不當出現驟然升溫或驟然降溫的現象；在拆模時要注意外界的溫度，及時對混凝土表面采用養生布進行覆蓋。

3.2 增加梁板內的抗裂鋼筋

從設計角度進行適當優化，要全面發揮設計施工一體化的優勢，從設計層面在不影響結構的使用安全及耐久性的前提下，優化預應力混凝土空心板的頂板配筋設計，在冬季進行梁板預制施工時，可考慮在梁的頂板內適當增加部分抗裂鋼筋，此方案既能防止板頂開裂，又能增加梁板的耐久性，能夠較好地防止板頂開裂。

3.3 提前施加預應力

應做好施工組織計劃和安排，在預應力混凝土空心板的混凝土強度達到設計強度的90%時,應盡早完成對預應力混凝土空心板進行張拉、壓漿工作，盡早完成對梁板預應力的施加工作，構件在施加預應力后，能夠較大限度地降低出現干縮裂縫的概率，從而杜絕梁板在放置過程中出現收縮裂縫。

3.4 嚴格控制梁板養護時升降溫速度

在預應力混凝土空心板養護時，應該按照規范要求，在養護棚內配備自動測溫裝置和自動感應裝置，當升溫速度和降溫速度超過設定范圍時，系統自動報警或自動停止通蒸汽；或安排專人進行溫度觀測，并做好記錄，隨時與操作養護設備的人員進行互動、溝通，嚴格按規范規定的升降溫梯度，控制升降溫速度，從而有效杜絕升溫過程中的膨脹裂縫和降溫過程中的收縮裂縫。

3.5 嚴格控制進場原材料及混凝土配合比

對進場的原材料要進行嚴格的試驗檢測，確保原材料合格，尤其是進場的水泥、減水劑及各類粗細集料的各項指標檢測，水泥的體積安定性一定要符合規范要求，減水劑的減水率滿足設計要求，控制粗細集料的含泥量，確保粗集料為含泥量≤1%，細集料含泥量≤3%；科學合理地進行混凝土配合比設計，尤其是要調整好混凝土的水灰比，盡可能降低單位體積混凝土拌合物的用水量。

4 結語

通過不斷總結和不斷改進，從大量的實踐經驗和事實表明，G312線鳳平項目梁板預制質量多次得到上級單位的肯定，就是因為采用了以上防范措施，在實行工程首件認可制后方可按制定的作業指導書進行施工，確保全線100多片預應力混凝土空心板在采用蒸汽養護技術施工中，在蒸汽養護裂紋控制方面取得了較大的成就，有效地解決了本項目預應力混凝土空心板的蒸汽養護裂紋的問題，為后續項目建設采用蒸汽養護總結了寶貴的經驗。