公路橋梁預應力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預防＊

李林漢

(華南監理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

公路橋梁預應力混凝土小箱梁裂縫原因的分析與預防＊

李林漢

(華南監理公司廣州分公司，廣東廣州510600)

針對公路跨鐵路橋梁預應力混凝土小箱梁在施工過程中產生裂縫的情況，分析其裂縫產生的原因，并提出了裂縫防治的措施。

橋梁;預應力混凝土;裂縫

目前，在新建鐵路公跨鐵立交橋的施工過程中，普遍采用預應力混凝土小箱梁的設計方案，能較好地避免施工場地、設備和運行條件的約束。但作為混凝土為主要構件的預應力混凝土小箱梁的病害也隨之而來。因此，預防公路跨鐵路橋預應力混凝土小箱梁在施工過程中產生各種裂縫必需同時考慮。

一、裂縫產生的情況

惠揭高速公路跨鐵路橋梁為2—16m+20m+2—16m預制預應力混凝土小箱梁，為了確保預制預應力混凝土小箱梁的施工質量，首先生產第一片16m的中梁作為試驗梁，預應力混凝土小箱梁在混凝土澆筑完成抽撥內模膠囊后發現箱梁內側混凝土表面出現多處凹凸不平;拆除外模后，沿連接筋豎向產生多條長度20－100mm，寬度為0.02－0.06mm裂縫，頂面也出現30—60mm，寬度為0.02—0.9mm 的裂縫。鑿開混凝土裂縫發現，裂縫深度在0—5mm之間，初步判斷為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響小箱梁的正常使用，但考慮預應力鋼絞線放張后，有使混凝土表面抗拉強度降低，致使裂縫長度、寬度和深度增長的可能，所以，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

鑒于預應力混凝土小箱梁產生裂縫，技術人員對施工中的各個環節進行了分析。

1、水泥采用海螺牌 P.O52.5R，經檢驗符合規范要求，水泥用量:370kg/m3，砂 663kg/m3，碎石 5—20mm 1082kg/m3。

水采用自來水。

粉煤灰(臺山F類)120kg/m3，外加劑(上海法拉德建材有限公司生產)5.88kg/m3均符合規范要求及中投標單位生產的產品。

經檢驗，碎石和砂含泥量均超標，對混凝土表面裂縫有一定的影響，這是混凝土表面產生裂縫的主要因素。

2、設備因素

預制場位于路基挖方地段，臺座地基滿足要求，沒有發現臺座變形、位移和下沉現象。

3、施工工藝因素

(1)水灰比過大

在拌制混凝土過程中，拌和設備計量不準，特別是用水量控制不精確，隨意性較大，當水灰比過大時就會自下造成離析現象，其結果粗骨料沉于下部，多余水分上升，并且導致振搗后水泥漿上浮到板頂，使混凝土強度不均勻，下部分強度較大，頂板強度較低，這種混凝土強度較弱區往往是裂縫容易發生的部位。水灰比過大，混凝土干縮性加大，產生干縮裂縫。

(2)混凝土澆注。工地采用插入式振動器振密，振動過程出現局部過振現象，致使混凝土表面粗細集料離析，靠邊模板的混凝土表面細集料集中，是局部過振現象出現少量裂縫的主要原因。

(3)內模膠囊漏氣

充氣膠氣囊在使用前未經檢查及安裝充氣膠氣囊過程未檢查固定鋼筋是否有帶剌的部份，在混凝土灌溉過程中漏氣，氣壓未達到2.5MPa，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂及箱梁內側凹凸不平。

(4)保護層厚度不均勻

在綁扎鋼筋過程中，局部位置尺寸控制不準確或控制保護層厚度的墊塊綁扎不牢固，在側模安裝過程中碰掉個別控制保護層厚度的墊塊，使保護層局部厚度不均勻 ，造成小箱梁側面、頂板和主梁翼緣的上下部保護層過小或過大，這種情況也會導致裂縫產生。

(5)鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋的存放未按有關要求存放，使鋼筋銹蝕，特別是在箍筋上使用的盤條鋼筋，在下墊不穩固的情況下，容易滾動至泥土中產生局部銹蝕，局部銹蝕的箍筋與混凝土未緊密膠結，在混凝土的收縮過程中會產生很大的局部應力導致裂縫產生。

(6)忽視混凝土灌溉過程中的溫度控制引起的裂縫

混凝土澆筑過程中溫度控制的基本目的是防止混凝土發生溫度裂縫。溫控和防裂的主要措施有降低混凝土水化熱溫升、降低混凝土澆筑溫度、混凝土人工冷卻和表面保護等。混凝土澆筑時的溫度不得高于32℃，該試驗梁是在元月傍晚澆筑完畢，晚間最低氣溫9℃，未采取保溫措施，如不采取任何保溫措施，極易產生混凝土外表溫度過低，混凝土水化反應過程中釋放出大量的熱能，內部溫度升高，板面溫度卻因外界氣溫有所降低。混凝土內部體積因升溫而膨脹，當混凝土內部膨脹所產生的壓應力和混凝土表面收縮所產生的拉應力超過其抗壓強度和抗拉強度時，梁板表面及梁體側面就將發生裂縫現象。

(7)側模拆除時間過早

當拆除側模板時，混凝土抗壓強度達不到2.5MPa時，由于操作時發生震動，較窄的豎向裂縫易在側面出現。

三、裂縫防治及措施

1、合理進行混凝土配合比設計。在設計混凝土配合比中，不要為了提高保證率而過分增加水泥用量，在滿足混凝土坍落度要求的前提下，一定要采取可靠的減水劑，合理調整混凝土配合比，使水泥與水的用量降低，以減少混凝土的凝結收縮量。

2、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45min。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。

3、嚴把鋼筋安裝質量關。鋼筋的制作在鋼筋加工棚進行，鋼筋的加工成型嚴格按施工規范控制。所有鋼筋加工前，必須先作清污、除銹和調直處理。

4、嚴把模板安裝質量關。安裝過程中應保證梁體各部位設計尺寸準確，接縫嚴密。內模每隔40cm設置定位鋼筋一道，內模底板下面的墊塊應在鋼筋綁扎后一次布置。

5、混凝土的澆注。模板、鋼筋安裝及預應力鋼絞線安裝定位完畢，檢索合格后進行混凝土施工，混凝土澆注應選擇一天中溫度較低的時溫進行，混凝土澆注完成后氣溫逐步提高，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搗到混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈平坦、泛漿，邊振動徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。

6、適時收漿二次抹平。混凝土在初凝前常常會出現裂縫，這時必須及時收漿二次抹平，這樣處理有兩個好處，一是使混凝土表面的密度增加，二是使混凝土表面產生的裂縫愈合，這是消除混泥土早期裂縫最有效的措施。

7、嚴格檢查膠囊漏氣，防止膠囊上浮。要經常打壓檢查使用的膠囊;檢查內模范圍是否有探頭鋼筋，防止穿破膠囊，發現漏氣時應及時修補。要準確定位下料，生根要牢固，一般應定在鋼絞線上為好，防止膠囊上浮，出現頂板厚度變小，最終引起早期裂縫。

8、加強混凝土養生。混凝土澆注收漿完成后，要及時蓋草或塑料膜，并經常灑水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，混凝土澆注后必須在側模外噴水散熱，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生裂縫，養護時間不少于2周。

當外界氣溫低于10℃，要加保溫材料，進入冬季后應采用蒸氣養生。

四、結論

通過以上改進措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。預應力混凝土小箱梁是橋梁的承重結構，因此，在預制過程前，一定要制定出施工工藝規程，對所有參加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，發現異常，及時找出問題的原因，采取合理的措施進行解決，確保混凝土小箱梁的質量。

2011－06－24

李林漢(1962－)，男，廣東梅州人，助理工程師。