預制預應力混凝土方樁產生裂縫原因與對策措施

王良忠

【摘要】預制預應力鋼筋混凝土方樁時，樁身表面出現各種裂縫，嚴重影響方樁內在和外觀質量，大大降低了樁基的耐久性，給工程帶來隱患。本文重點分析了裂縫產生的原因、解決措施和對策。

【關鍵詞】 收縮； 溫度； 裂縫； 對策

預制預應力鋼筋混凝土方樁時，樁身的局部表面，往往出現收縮裂縫、橫向、縱向及環(huán)向裂縫，甚至出現貫穿裂縫等現象。

1 原因分析

預制預應力鋼筋混凝土方樁產生裂縫的原因是多方面的，歸納起來一是混凝土在硬化過程中受各種因素影響而產生的變形，這類變形會使混凝土樁出現拉應力從而引起開裂； 二是在施工過程中，對施工工藝控制不嚴和操作中存在問題，會引起樁身表面開裂，甚至產生貫穿裂縫。

1.1 混凝土硬化過程中產生裂縫的原因

鋼筋混凝土方樁，在硬化過程中產生的變形主要有濕脹收縮變形、溫度變形和自身體積徐變3種。

（1） 混凝土的收縮變形主要是由于混凝土中水泥、砂漿等的收縮引起的。由于混凝土內外水分蒸發(fā)程度不同而導致變形結果的不同，混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體收縮越大，收縮裂縫越易產生。收縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫。試驗證明，混凝土的用水量每增加1%，收縮率則增大2%～3%?；炷凉橇献畲罅皆叫?，級配越差，其收縮率越大?；炷恋氖湛s率通常為1.5 ×10-4，即每延米混凝土收縮0.15 mm。

（2） 溫度裂縫多發(fā)生在溫差變化較大地區(qū)或氣溫突變的時候?；炷翝仓螅谟不^程中，水泥水化產生大量的水化熱，試驗證明，當水泥用量在350～550 kg /m3，每立方米混凝土將釋放出17500～27500 kJ 的熱量，使混凝土內部溫度升達70℃左右甚至更高。大量的水化熱聚積在混凝土內部不易散發(fā)，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，從而造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力，實踐證明，當混凝土本身溫差達到25℃～26℃時，混凝土內便會產生大致在10MPa 左右的拉應力。

混凝土還具有熱脹冷縮的性質，其變形的大小常用熱脹系數來表示。它隨骨料的種類及配合比的不同而改變，一般在1.0×10- 5～1.2 ×10 -5 /℃之間。若取1.0 ×10-5 /℃，即溫度升降1℃ 時，每米脹縮為0.01 mm。當溫度升降10℃時，樁長15 m，樁身就要伸縮1.5 mm。

（3） 混凝土在硬化過程中，由于水泥水化而引起自身體積徐變。水化生成物的絕對體積不等于水泥加水的絕對體積，自身體積徐變是不能恢復的，故需要在施工中對所需的原材料、施工工藝采取相應的措施。

1.2 施工中導致裂縫的原因

鋼筋混凝土方樁混凝土的施工工藝和操作中存在著各種問題。

（1） 混凝土的拌和用水量往往受設備故障、計量偏差、操作者的責任心及天氣等因素的影響，與要求的配合比不一致，造成用水量偏差。

（2） 澆筑混凝土時遇到天氣突變，氣溫陡升、陡降，加上保溫措施不及時，造成樁身溫度受到較大影響，產生溫度變形。

（3） 鋼筋混凝土方樁與其它預制構件不同，由于樁身細長的特性，決定了樁對溫度等外在環(huán)境的變化較其它預制構件要敏感得多?；炷恋膹姸仁请S水泥的水化而逐漸增長的，在溫暖潮濕的環(huán)境中有利于強度的持續(xù)發(fā)展。若處于干燥的環(huán)境中，水化作用趨于停止。因此加強混凝土澆筑后的28d 養(yǎng)護，尤其是前1～15d是十分必要的，可以確?；炷恋膹姸取?/p>

（4） 鋼筋保護層厚度偏小造成的影響。鋼筋籠尺寸誤差較大、偏位以及模板高度不足，長臺座底板由于地基不均勻下沉造成底板變形，空心膠囊的上浮等都影響到鋼筋的保護層厚度。當保護層厚度小于2～3cm 時，樁表面極易出現橫向與縱向裂縫。

（5） 膠囊因周轉使用次數多而損壞或質量不好造成漏氣、補氣不及時、氣壓控制不穩(wěn)或鋼筋籠綁扎不牢固，常易出現縱向皺褶和裂縫，如果在抹面時再不用力壓實、抹面次數少，不能在混凝土硬化前將產生的皺褶和裂縫消除，將留下隱患。

（6） 混凝土外加劑選型不好，以及混凝土適應性差、質量不夠穩(wěn)定、計量不準、攪拌時間不夠、攪拌不勻，摻量不當都將造成樁強度發(fā)展不勻而出現裂縫。

2 對策措施

（1） 嚴格控制原材料，尤其是水泥與骨料的質量，選用級配好的砂石骨料，嚴格控制水灰比及混凝土用水量； 檢查原材料的稱量系統(tǒng)，是解決鋼筋混凝土方樁裂縫的基本措施。

（2） 采用土工布覆蓋澆水養(yǎng)護鋼筋混凝土方樁，是解決樁身裂縫的有效措施。實踐證明，采用保水性好的土工布進行養(yǎng)護效果很好，既易保水又易保溫，經濟上又適合大批量樁的養(yǎng)護。據初步統(tǒng)計，土工布使用時間達到2a以上，周轉次數在300次以上。需要注意的幾點是：

1） 待混凝土初凝，立即用潮濕土工布覆蓋。

2） 土工布覆蓋不得少于18h，且一直要保持潮濕。

3） 溫度變化比較大時，要雙層覆蓋或加蓋塑料薄膜。當天氣炎熱氣溫較高時，要增加淋水次數以保證土工布潮濕。

4） 一般宜用雙層土工布覆蓋，并保持潮濕。當氣溫降低時覆蓋時間要相應延長，一般來說，在10℃以下，36～48h為宜。

（3） 在澆筑混凝土時，盡可能降低入?；炷恋臏囟取ｎA應力鋼筋張拉操作應盡可能控制在日平均氣溫前后，特別要控制混凝土與鋼筋產生握裹力時的溫度，以減少混凝土的溫度變形。張拉時，要保證鋼筋受力均衡，以免產生偏心力。

（4） 當臺座底模板不平時要及時調平，確保其平整。對側模板要經常檢查，嚴格控制混凝土保護層的厚度，不得小于設計要求。

（5） 充氣膠囊內氣壓一定要保持穩(wěn)定，膠囊漏氣要及時修補。如有些小孔不易被發(fā)現時，可采取補氣方法來保持氣壓穩(wěn)定。

（6） 混凝土澆筑后，根據天氣的溫度情況，一般控制在8～12h左右進行拆除側鋼模板。以防混凝土的變形所引起開裂。

（7） 在立鋼模板前，對鋼模板的底模、側模的內側必須涂脫模劑，脫模劑可采用石蠟、柴油、機油的混合體，具體比例底模為2：1：10，側模為2：1：17，隨著氣溫的變化，酌情減少石蠟的用量 。

（8） 混凝土具有熱脹冷縮的性質，在底模鋼板上應設置留有可以自由伸縮的伸縮縫。每間隔10～15m 設置1處伸縮縫，伸縮縫寬5～10mm，并貼上止?jié){橡膠條，以防漏漿，使混凝土可以自由伸縮避免產生裂縫。

（9） 混凝土表面抹面。一是要及時，二是要壓實，不能使混凝土在硬化后留有裂縫。一般抹面要進行2～3 次以上，最后一次要在混凝土硬化前進行，特別是摻外加劑的混凝土，要在內部硬化后而不是表面有硬皮時進行抹面。

（10） 做好混凝土外加劑和外摻料的選擇與試驗工作。選用與水泥適應性好的、質量穩(wěn)定的外加劑，對外加劑、外摻料的計量一定要準確，攪拌要均勻，避免摻量過大而造成局部混凝土出現早凝或緩凝現象。

（11） 加強施工過程中混凝土的振搗工藝管理與控制。掌握并嚴格執(zhí)行振搗器施工要領，如垂直插入，快插、慢拔，"三不靠"等，避免漏振、過振。

（12） 加強預制構件運輸、存放管理。構件混凝土強度達到設計強度的75%后才可轉堆存放。選用的起吊設備性能良好、起吊能力足夠，吊點位置正確，吊點保護要到位。

3 結語

經過不斷摸索、改進，在預制預應力鋼筋混凝土方樁的施工操作中，落實了上述措施后，可以有效的改善樁身表面產生各種裂縫。

參考文獻：

[1] 王鐵夢，工程結構裂縫控制[M]北京： 中國建筑工業(yè)出版社， 1997，17-61.

[2] 楊靜、閻培渝，建筑材料[M]2 版 北京： 中國水利電力出版社，2008，132-138.