預(yù)應(yīng)力混凝土空心板裂縫分析與防治論文
摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在施工過程中，易產(chǎn)生裂縫。影響因素有：溫度應(yīng)力，原材料質(zhì)量，施工工藝等。加強(qiáng)施工過程主要工序的管理，特別是混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)消除混凝土的表面裂縫尤為關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 混凝土 空心板
在中郝高速公路施工中，某合同段出現(xiàn)了20米預(yù)應(yīng)力混凝土空心板豎向裂縫的現(xiàn)象，此事引起了技術(shù)人員的高度重視，對(duì)預(yù)制廠預(yù)制的全過程進(jìn)行了調(diào)查分析，查閱了有關(guān)試驗(yàn)資料，對(duì)施工工藝做了詳細(xì)了解，找出了產(chǎn)生裂縫的原因，提出了改進(jìn)措施，使預(yù)應(yīng)力混凝土空心板表面裂縫得到了控制，有效地防止了混凝土表面裂縫的再次發(fā)生。
一、 概述
預(yù)應(yīng)力空心板是橋梁工程的主要受力結(jié)構(gòu)，保證混凝土的預(yù)制質(zhì)量至關(guān)重要，該預(yù)制廠預(yù)制空心板的數(shù)量600片，均為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下面是20米預(yù)應(yīng)力空心板施工的有關(guān)參數(shù)。
結(jié)構(gòu)類型：跨徑20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。
混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：50MPa
混凝土配合比：水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=1∶1.3∶2.3∶0.3∶0.01
水泥用量：500kg/m3
水泥類型：賽馬P.O42.5#R
砂：中寧小洪溝料場(chǎng)。
碎石：中寧清水河石料場(chǎng)。
水：機(jī)井水。
減水劑：湛江產(chǎn)FDN-5型高效減水劑。
二、 裂縫的產(chǎn)生
空心板在混凝土澆筑完成拆模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生長(zhǎng)度50~150mm,寬度為0.02~0.08mm的裂縫，頂面也出現(xiàn)50~100mm，寬度為0.02~0.12mm的裂縫。鑿開混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0~5 mm之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響空心板的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線放張后，有使混凝土頂面抗拉強(qiáng)度降低，致使裂縫長(zhǎng)度、寬度和深度增長(zhǎng)的可能，為此，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進(jìn)措施是完全必要的�；炷亮芽p在澆筑后第一個(gè)24h內(nèi)產(chǎn)生，這時(shí)混凝土最敏感產(chǎn)生震動(dòng)裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發(fā)生，會(huì)增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷環(huán)境的表面增加，這使混凝土早期老化, 裂縫的產(chǎn)生使混凝土滲水性增大，嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度，從而影響其耐久性。并縮短其使用壽命。
三、 裂縫產(chǎn)生的原因分析
鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員立即對(duì)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。
1、 原材料因素
水泥采用賽馬P.O 42.5R，經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范要求，水泥用量：500kg/m3.
高強(qiáng)混凝土由于其水泥用量大多在(450～600kg/m3)，是普通混凝土的1.5～2倍。這樣在混凝土生成過程中由于水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的機(jī)率也大于普通混凝土。
高強(qiáng)混凝土因采用高標(biāo)號(hào)水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。由于高強(qiáng)混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。
碎石采用小洪溝料場(chǎng)碎石，級(jí)配符合規(guī)范要求，壓碎值8.3%<12%(規(guī)范指標(biāo))，含泥量0.7%不符合規(guī)范要求。
砂采用小洪溝中砂，含泥量4.2%>3%,不符合規(guī)范要求，細(xì)度模數(shù)Mx=2.7,級(jí)配符合規(guī)范要求。
水采用機(jī)井水，屬飲用水。
減水劑為湛江生產(chǎn)的FDN-5，符合規(guī)范要求。
碎石和砂含泥量超標(biāo)，對(duì)混凝土表面裂縫有一定影響，水泥用量過大，達(dá)到了規(guī)范要求的最高限，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。
2、 設(shè)備因素
對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，如果張拉用的千斤頂油表度數(shù)不準(zhǔn)，張拉力超過設(shè)計(jì)值，造成臺(tái)座變形位移，假如澆注完混凝土后，臺(tái)座發(fā)生變形，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。經(jīng)檢查，設(shè)備符合要求，臺(tái)座地基滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)臺(tái)座變形、位移、下沉現(xiàn)象。
3、 施工工藝因素
�。�1）、混凝土的拌制。拌和設(shè)備是500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，操作方面，拌和時(shí)間為1min左右，時(shí)間過短，從而影響混凝土的均勻性，取其坍落度為3.5，判定水灰比超過了設(shè)計(jì)用量，水灰比過大，混凝土干縮量加大，產(chǎn)生干縮裂縫。
�。�2）、混凝土澆注。工地采用插入式振動(dòng)器振密，振搗過程出現(xiàn)過振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細(xì)集料離析，靠近模板的混凝土表面細(xì)集料集中。
�。�3）、混凝土養(yǎng)生�，F(xiàn)場(chǎng)操作往往是等混凝土脫模后才開始養(yǎng)生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達(dá)35℃，加快了水份的蒸發(fā)，致使表面干縮裂縫。
4、 混凝土內(nèi)箍筋的影響因素
由于鋼筋和混凝土膨脹率的差異，鋼材的膨脹率大于混凝土的膨脹率，混凝土表面的拉應(yīng)力小于鋼筋膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而使混凝土表面拉裂。
5、混凝土自身應(yīng)力形成的裂縫。
（1）、收縮裂縫�；炷聊虝r(shí)，一些水份與水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮。另一些水份蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮，凝縮和干縮合稱為收縮�；炷恋母稍镞^程是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)含水梯度。因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表層混凝土所產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。
�。�2）、溫度裂縫：混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生裂縫�？梢猿醪酵茢嗍怯捎谒療徇^大引起的溫度裂縫。由于水化熱作用，使混凝土內(nèi)部與外表面溫差過大，這時(shí)內(nèi)部混凝土受壓應(yīng)力，表面混凝土受拉應(yīng)力。由于混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，表面拉應(yīng)力可能先達(dá)到并超過混凝土抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生間距大致相等的直線裂縫（稱溫差裂縫），該結(jié)構(gòu)裂縫形態(tài)正是如此。
四、 裂縫的預(yù)防措施
1、 嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。進(jìn)場(chǎng)材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)后方能使用，對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土使用高標(biāo)號(hào)水泥，減少水泥用量，水泥初凝時(shí)間必須大于45分鐘。細(xì)集料使用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)Mx應(yīng)大于2.6,含泥量小于2%。粗骨料使用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%。嚴(yán)格控制水灰比，保證水的用量控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。
2、 混凝土拌和：細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑�；炷涟韬蜁r(shí)間控制在2min，不能過短，也不能過長(zhǎng)。攪拌時(shí)間短混合料不均勻，時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)。保證混凝土的均勻性，嚴(yán)格控制加水量，經(jīng)常檢測(cè)混凝土的坍落度，以保證混凝土具有良好的和易性。
3、 混凝土的澆注：混凝土澆注應(yīng)選擇一天中溫度較低的時(shí)候進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過振搗器作用半徑的1.5倍，對(duì)每一振搗部位必須振動(dòng)到混凝土停止下沉，不在冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿，邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒，避免過振，造成混凝土離析。
4、 混凝土養(yǎng)護(hù)：不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵。等混凝土脫模之后才開始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯(cuò)誤的�；炷翝沧⑹諠{完成后，盡快草簾覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持在濕潤(rùn)狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于兩周。
5、 芯模：充氣膠囊在使用前應(yīng)經(jīng)過檢查，不得漏氣，有些空心板混凝土頂面裂縫就是由于混凝土在未達(dá)到2.5MPa時(shí)，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂。因此，預(yù)制之前檢查芯模是否完好格外重要。
五、 結(jié)論
通過以上改進(jìn)措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是橋梁的承重結(jié)構(gòu)，因此，在預(yù)制過程前，一定要制定出施工工藝規(guī)程，對(duì)所有參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底；掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)找出問題產(chǎn)生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確�；炷量招陌宓念A(yù)制質(zhì)量。
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