預應力箱梁混凝土裂縫綜合控制技術

【摘 要】從材料選擇、配合比設計、施工方法、施工時段的選擇和測溫養護等多方面采取綜合措施，有效控制預應力混凝土裂縫的產生。

【關鍵詞】預應力混凝土；裂縫控制

由于預應力箱梁整體性好、跨越能力強、施工費用少等優點，使其在大型橋梁中得到廣泛應用，但隨著大跨度箱梁橋的不斷發展，預應力箱梁混凝土裂縫也成為預應力混凝土箱梁橋的常見病害。施工技術、施工工藝的日趨成熟和完善，為其進一步發展奠定了良好基礎。但在施工中，由于設計外形、施工操作、施工工藝、養護、外部環境等因素的影響，預應力混凝土會產生不同程度的裂縫，微裂縫是允許的，而貫通性、深度裂縫是必須控制和避免的，它對結構有時會產生破壞性影響。

一、預應力混凝土產生裂縫的原因

1、水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形

預應力混凝土一般采用的高標號PO42.5以上普通水泥，每方摻量420～540kg，水灰比0.33，砂率35%。水泥在水化過程中產生大量的熱量，會使混凝土內部溫度升高60度左右。它在澆筑1～3天放出的熱量是總熱量的50%。最高溫度多發生在澆筑后的3～5天，當混凝土內外溫差過大時，就會產生溫度應力和變形。溫度應力與結構有關，在一定范圍內，混凝土結構尺寸越大，溫度應力也越大，引起裂縫的可能性也越大。

2、內外約束條件的影響

混凝土內部由于水泥水化熱中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產生壓應力，在表面產生拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度和鋼筋的約束作用時，就會產生裂縫。

3、澆筑時外界氣溫的影響

混凝土澆筑溫度與外界氣溫有直接關系。外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也越高。當氣溫下降，特別是驟降時，會加大內外溫差和溫度應力，從而產生裂縫。

4、混凝土的收縮變形

（1）塑性收縮裂縫發生在混凝土硬化前的塑性狀態，主要是上部混凝土的均勻沉降受到限制，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，就會產生不規則的深裂縫。

（2）體積變形

截面較大的構件在混凝土硬化的過程中，其體積收縮量也大，產生軸向拉應力，在結構體系的約束下形成凝縮裂縫。

（3）干燥收縮變形

混凝土拌和物中的80%水分要蒸發掉，其余20%的水分是水泥硬化所必須的。表面干燥收縮快，中心慢。由于表面干縮受到中心混凝土的約束，表面產生拉應力而出現裂縫。

（4）混凝土的勻質性的影響

混凝土在拌和或澆筑時，由于塌落度、外加劑、石子粒徑與品種，以及振搗的密實度不同都會影響混凝土的勻質性，造成彈性模量部均勻，在收縮過程中導致應力集中，引起裂縫。

5、模板支撐體系的影響

模板支撐體系地基不牢、過早拆除支撐或模板都會引起大梁承載能力不足而出現結構性裂縫。

6、 由預應力張拉工藝而引起裂縫

由于錨固區局部受壓過大，在該區局部及邊緣產生剪、拉應力，使梁端非預應力區產生拉剪裂縫。

由于預應力張拉后，在應力傳遞或次應力作用下產生張拉端邊梁及板面上出現裂縫。

二、控制裂縫的技術措施

1、優化施工工藝：施工過程中嚴格控制混凝土塌落度及澆灌質量，并進行水化熱溫度監測。

（1）對于預應力混凝土構件采取分層、分塊、分段澆筑，如：箱梁的澆筑一般采用底板、腹板、頂板分三層澆筑，T梁采用從一端或兩端分層澆筑。

（2）掌握天氣變化情況并采取養護措施。混凝土施工夏季盡量避開高溫階段，將澆注時間放在下午或夜間，初凝后立即覆蓋塑料薄膜，拆模后蓋一層麻袋，灑水保持濕潤；冬季施工盡量避開夜晚，氣溫5度以上，初凝后立即采用蒸汽配合帆布棚保溫。養護時間不少于7天。

2、改進振搗技術

（1）確定澆注、振搗流程，科學合理地制定澆注振搗方案，現場人員合理分工，混凝土要按進度及時供料。

（2）改進振搗技術：澆注后的混凝土終凝前給予二次振搗。由于二次振搗最佳時間與水泥品種、水灰比、塌落度、氣溫和振搗條件有關，結合具體情況，采用無接縫分層連續二次振搗法。

（3）表面處理：混凝土澆注2H后用刮尺將其表面刮平。初凝前用鐵滾筒來回碾壓數遍，用木蟹打磨，待混凝土收水后，再次用木蟹搓平，閉合收水裂縫，終凝后立即養護。

3、加固支撐體系、推遲拆模時間

在澆筑混凝土前應全面檢查和加固支撐體系，以確保支撐體系牢固可靠。為減少模板對梁的約束，防止預應力損失，大梁側模拆除應按規范規定執行，并盡可能推遲。

4、保證箍筋外保護層厚度

對較粗直徑的箍筋而言，應保證箍筋外混凝土不少于15㎜，來確定主筋保護層，增加箍筋外混凝土抗裂能力。

5、禁止張拉一結束就進行鋼絞線的切割施工作業，禁止立即在梁體上施加荷載。

因為張拉結束后，預應力并沒有停止工作，甚至仍然繼續在增長，因此除了在張拉操作中，必須嚴格按照張拉順序及張拉力伸長量來控制之外，還應在張拉結束后，繼續觀察具體變化，禁止立即切斷鋼絞線，禁止立即在梁體上施加荷載。

三、結束語

通過通過南水北調潮橋一標的實施，無論是箱梁或是空心板梁的預制生產，混凝土構件總體完好，表面無貫通性裂縫，蜂窩、麻面較小。如果摻加減水劑、粉煤灰等外加劑，不但減少水泥用量，降低造價，而且使構件基本消除微裂縫，外觀更加光滑、美觀。