預應力混凝土裂縫分析與防治

司加友 黃亞坤

（1.山東黃河工程集團有限公司，山東 濟南 250000；2.濟南中堅建設檢測試驗有限公司，山東 濟南 250022）

0 概述

預應力空心板是橋梁工程的主要受力結構，保證混凝土的預制質量至關重要。下面是某工程的施工的有關參數。

結構類型：30m 預應力混凝土空心板；設計強度：50Mpa；配合比：水泥：砂∶碎石∶水∶減水劑=1：1.3：2.3：0.3：0.01；水泥：P.O 42.5R；減水劑：FDN-5 高效減水劑。

1 裂縫的產生

空心板在拆模后，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。

裂縫的產生使混凝土滲水性增大，混凝土暴露表面增加，使混凝土早期老化，嚴重降低混凝土的強度，從而影響其耐久性，并縮短其使用壽命。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是完全必要的。

2 裂縫產生的原因分析

2.1 原材料因素

水泥采用42.5R，用量600kg；碎石級配合理，含泥量0.7%，符合規范要求；壓碎值8.9%＜12%，不符合規范要求；砂細度模數Mx=2.7，級配符合規范要求，含泥量3.1%＞2%，不符合規范要求；水采用飲用水，符合要求；減水劑符合規范要求。

碎石硬度低、砂子含泥量超標，對混凝土表面裂縫有一定影響；水泥用量過大，達到了規范要求的最高限度（高強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），這樣在混凝土硬化過程中，水化熱大，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，導致產生收縮裂縫。這是混凝土表面產生裂縫的主要因素。

2.2 施工工藝因素

2.2.1 混凝土的拌制

拌和設備是750型強制式攪拌機，拌和時間為50S 左右。拌合時間過短，從而影響混凝土的均勻性，其坍落度為9.5，判定水灰比過大，混凝土干縮量加大，產生干縮裂縫。

2.2.2 混凝土養生

混凝土澆筑完成后未及時養生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達35℃，加快了水份的蒸發，致使表面干縮裂縫。

2.3 混凝土自身應力形成的裂縫

2.3.1 收縮裂縫

混凝土在凝固過程中凝固同時產生凝縮和干縮，統稱為收縮。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，致使表面混凝土承受拉力，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，便產生收縮裂縫。

2.3.2 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冷熱變化時，將發生收縮和膨脹，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），該結構裂縫形態正是如此。

3 裂縫的預防措施

3.1 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%。

3.2 混凝土拌和

嚴格控制集料配比，合理摻加減少劑。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。嚴格控制水灰比，降低用水量，經常檢測混凝土的坍落度，以保證混凝土具有良好的流動性和易性。

3.3 混凝土的澆注

澆注應選擇溫度較低的時間進行，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，不在冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免漏振和過振，造成混凝土離析。

3.4 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。混凝土澆注收漿完成后，盡快草簾覆蓋和灑水養護，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。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，養護時間不少于兩周。

3.5 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。

4 結論

通過以上改進措施，混凝土表面裂縫逐漸消失。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，發現異常，及時找出問題產生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確保混凝土空心板的預制質量。