談如何防治預應力混凝土空心板裂縫

　　本文選取某預制廠預制空心板，數量600片，均為先張法預應力混凝土空心板，下面是20米預應力空心板施工的有關參數。結構類型：跨徑20m預應力混凝土空心板；混凝土設計強度：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；碎石：中寧清水河石料場；水：機井水；減水劑：湛江產FDN-5型高效減水劑。
　　
　　一、裂縫的產生
　　
　　空心板在混凝土澆筑完成拆膜后，沿連接筋豎向產生長度50~150mm，寬度為0.02~0.08mm的裂縫，頂面也出現50~100mm，寬度為0.02~0.12mm的裂縫。鑿開混凝土裂縫發現，裂縫深度在0~5mm之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。雖不影響空心板的正常使用，但應考慮預應力鋼絞線放張后，有使混凝土頂面抗拉強度降低，致使裂縫長度、寬度和深度增長的可能，為此，分析裂縫產生的原因和改進措施是完全必要的。
　　
　　二、裂縫產生的原因分析
　　
　　（一）原材料因素
　　水泥采賽馬P.O42.5R，經檢驗符合規范要求，水泥用量：500㎏/m3。高強混凝土由于其水泥用量大多在（450~600㎏/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，出現收縮裂縫的機率也大于普通混凝土。
　　高強混凝土因采用高標號水泥且用量大，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力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導致溫度收縮裂縫。由于高強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引起的干縮也將大于普通混凝土。碎石采用小洪溝料場碎石，級配符合規范要求，壓碎值8.3%＜12%（規范指標），含泥量0.7%不符合規范要求。砂采用小洪溝中砂，含泥量4.2%＞3%，不符合規范要求，細度模數Mx=2.7，級配符合規范要求。水采用機井水，屬飲用水；減水劑為湛江生產的FDN-5，符合規范要求；碎石和砂含泥量超標，對混凝土表面裂縫有一定影響，但水泥用量過大是混凝土表面產生裂縫的主要因素。
　　（二）設備因素
　　對張拉設備進行校驗，如果張拉用的千斤頂油表度數不準，張拉力超過設計值，就會造成臺座變形位移。假如澆注完混凝土后，臺座發生變形，混凝土表面就會產生裂紋。經檢查，設備符合要求，臺座地基滿足要求，沒有發現臺座變形、位移、下沉現象。
　　（三）施工工藝因素
　　1、混凝土的拌制。拌和設備是500型強制式攪拌機，操作方面，拌和時間為1min左右，時間過短，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計用量，水灰比過大，混凝土干縮量加大，產生干縮裂縫。2、混凝土澆注。工地采用插入式振動器振密，振搗過程出現過振現象，致使混凝土表面粗細集料離析，靠近模板的混凝土表面細集料集中。3、混凝土養生。現場操作往往是等混凝土脫模后才開始養生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫35℃，加快了水份的蒸發，致使表面干縮裂縫。4、混凝土自身應力形成的裂縫。（1）收縮裂縫。混凝土凝固時，一些水份與水泥顆粒結合，使體積減少，稱為凝縮。另一些水份蒸發，使體積減小，稱為干縮。凝縮和干縮合稱為收縮。混凝土的干燥過程是由表面逐步擴展到內部的，在混凝土內呈現含水梯度。因此產生表面收縮大，內部收縮小的不均勻收縮，致使三月面混凝土承受拉力，內部混凝土承受壓力。當表層混凝土所產生的拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縮。（2）溫度裂縫。混凝土受水泥水化放熱等因素影響發生收縮和膨脹，產生溫度應力，溫度應力超過混凝土抗拉強度時，即產生裂縫。由于水化熱作用，使混凝土內部與外表面溫差過大，這時內部混凝土受壓應力，表面混凝土受拉應力。由于混凝土抗壓強度遠大于抗拉強度，表面拉應力可能先達到并超過混凝土抗拉強度，而產生間距大致相等的直線裂縫（稱溫差裂縫）。
　　
　　三、裂縫的預防措施
　　
　　（一）嚴把原材料質量關
　　進場材料必須經嚴格檢驗后方能使用，對高標號混凝土使用高標號水泥，減少水泥用量，水泥初凝時間必須大于45分鐘。細集料使用級配良好的中砂，細度模數Mx應大于2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用質地堅硬、級配良好的碎石，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應小于5%。嚴格控制水灰比，保證水的用量控制在標準之內。
　　（二）混凝土拌和
　　細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。混凝土拌和時間控制在2min，攪拌時間短混合料不均勻，時間過長，會破壞材料的結構。保證混凝土的均勻性，嚴格控制加水量，經常檢測混凝土的坍落度，以保證混凝具有良好的和易性。
　　（三）混凝土的澆注
　　混凝土澆注應選擇一天中溫度較低的時候進行，采用插入式振搗器振搗時，移動間距不應超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。
　　（四）混凝土養護
　　不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養護最為關鍵。等混凝土脫膜之后才開始灑水養護，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態，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生很大的熱量，混凝土澆注宛成后必須在側模外噴水散熱，以免混凝土產生裂縫，養護時間不少于兩周。
　　（五）芯模
　　充氣膠囊在使用前應經過檢查，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到2.5Mpa時，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂。因此，預制之前檢查芯模是否完好格外重要。
　　預應力混凝土空心板是橋梁的承重結構，因此，在預制過程前，一定要制定出施工工藝規程，對所有參與施工的人員進行技術交底；掌握關鍵工序的技術要點，嚴格按規范要求檢測各項指標，確保混凝土空心的預制質量。
　　（作者單位：黑龍江省大興安嶺呼中區建設局）