混凝土預制T梁裂縫成因分析及采取的預防措施

張 立 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

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混凝土預制T梁裂縫成因分析及采取的預防措施

張 立 梅

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

結合工程實際，簡述了國家某重點建設公路某合同段預制T梁產生裂縫的狀況，認真分析了相關原因，提出了合理的裂縫治理方案和預防預應力混凝土T梁裂縫的建議，從而減少了所存在的混凝土隱患。

預應力混凝土；T梁；裂縫；措施

1 概 述

目前，我國高速公路建設在國民經濟增長的需求下得到了迅猛發展，行業標準越來越高，施工難度相繼增大。橋梁作為公路工程的重要結構構件，由于其受過往車流量大、車輛超載等因素的影響，為確保橋梁安全，延長結構使用壽命，橋梁上部結構的設計常采用預制混凝土T梁。在既往施工過程中發現，由于受氣候環境、設計水平、施工技術水平等影響，預應力混凝土難免會產生裂縫，從而對橋梁的使用壽命構成了嚴重的危害。筆者通過工程實例，對混凝土T梁裂縫產生的原因進行了分析和總結，以方便施工、找出控制裂縫的可行辦法。

2 工程概況及裂縫分析

某高速公路是國家重點建設公路，某施工單位承建了其中一個合同段，該合同中含大、中橋梁8座，上部結構主要采用30m預應力混凝土T梁。T梁采用C50混凝土，單片預制混凝土方量為29.3m3，總重795.1kN。在T梁施工過程中，該施工單位技術人員在檢查中發現梁體出現了裂縫。裂縫出現情況為：在混凝土施工澆筑完成、拆模之后，發現在連接筋豎向位置上產生了長度為50～150mm的裂縫，其裂縫的寬度為0.02～0.08mm。在梁體的頂面發現有裂縫出現，其寬度在0.02～0.12mm之間。這種情況出現后，給該施工單位帶來了巨大的壓力。只有找出梁體產生裂縫的原因并采取相應的對策加以處理和預防，才能避免已制梁體繼續產生裂縫。為此，施工單位進行了以下分析：

對裂縫產生的原因進行調查分析：

現場的混凝土設計強度等級為C50。

混凝土施工配合比為：水泥∶砂子∶石子∶水∶減水劑=1∶1.15∶2.3∶0.38∶0.02。

施工中水泥的用量為480kg/m3。

砂子：岳陽中砂。

石子：采用當地的優質石子。

水：山泉水。

減水劑：高效緩凝減水劑。

2.1 所使用的原材料原因

對施工中使用的水泥經過相關檢驗證明其符合工程規范要求；工程中使用的水泥用量為480kg/m3，亦符合相關要求，施工中采用的碎石為當地碎石，其顆粒級配符合相關規范要求，壓碎值為9%<13%，符合規范中的相關要求。其含泥量小于0.1%，也符合規范中的相關要求；施工采用的砂子為中砂，顆粒級配符合要求，其細度模數為26，滿足工程需要，含泥量為2.5%<3%，符合規范要求。工程水源采用山泉水，其可作為飲用水，不存在問題。外加劑經仔細檢驗亦符合相關規范要求。

從施工中所使用的原材料情況看，品質指示均符合有關規范標準要求，工程中使用的水泥安定性亦合格，其梁體的裂縫不具有粗大網狀型特征。因此，可以排除是游離的CaO與游離的MgO引起的體積膨脹所致。

從梁體裂縫表面情況看，梁體的裂縫并不是與約束的方向相平行。梁體裂縫的兩邊緣相對比較平齊，沒有出現凹凸不平現象，梁體陰陽面的裂縫相一致，沒有乳白色半透明的凝膠從裂縫中流出，因此可以判定其不是因堿骨料反應而導致其形成無規則網狀裂縫。工程中使用的混凝土原材料中并沒有導致鋼筋銹蝕的成分存在。項目部特別對外加劑進行了嚴格的檢測，排除了外加劑是導致鋼筋銹蝕的原因。

2.2 與施工相關的設備原因

如果工程中使用的千斤頂的油表讀數不準確，導致張拉過程中的張拉力超過了設計張拉值，就會導致某些構件局部開裂；構件的延性較差將導致局部鋼筋出現脆斷等現象，亦會導致梁體的臺座變形，產生滑動位移；如果在混凝土灌注完成之后梁體的臺座發生位移變形，就會導致混凝土表面產生裂縫。但是，經過仔細的檢測和測試，工程中的相關機械設備符合要求，梁體的臺座和地基均在要求的范圍之內，并未發現有臺座出現位移變形、下沉現象。因此，可以排除施工設備和臺座變形對T梁產生的影響。

2.3 施工技術、工藝原因

工程中混凝土的拌制。施工中使用的混凝土的坍落度檢驗記錄說明，其滿足混凝土和易性要求，因此，混凝土方面不存在產生裂縫的原因。在混凝土的灌注和振搗過程中沒有發生混凝土離析現象，振搗密實均勻，混凝土表面未出現蜂窩、麻面。同時，經對比分析，梁體裂縫形狀和特征與拆模過早產生的裂縫不符，而且拆模時混凝土強度已達到相關要求，因此而排除了拆模過早的原因。該工程是在混凝土脫模之后進行的混凝土養護，其頂板直接和大氣接觸，加之夏季水分蒸發加快，導致其表面產生干縮裂縫。

2.4 混凝土自身應力原因

收縮是導致裂縫產生的原因。混凝土在結晶凝固時，混凝土中的水份和水泥微粒相結合使其體積變小，混凝土的干縮和凝縮共同稱之為收縮。混凝土的干燥凝結過程是由表及里進行的，將導致混凝土內部出現含水梯度，梁體混凝土表面干縮大、內部干縮小的現象，造成混凝土表面承載拉力，而其內部承載壓力，當其表面的拉力超過抗拉強度時就會導致裂縫的出現。

溫度改變是導致裂縫產生的原因。混凝土在陽光照射、受水化放熱、夜間降溫等各種因素的影響下會產生冷熱不均的變化，使混凝土產生體積的膨脹和收縮，進而導致溫度應力的產生。當混凝土中的溫度應力比混凝土的抗拉強度大時就會導致裂縫的出現。

通過分析可以確定：裂縫與工程中水化熱造成的原因相吻合，因此，初步判定是水化熱過大而引起混凝土產生溫度裂縫。鑒于此，施工單位進一步優化了混凝土的施工配合比，同時加強了對混凝土的養護，使裂縫在隨后進行的施工中得到了有效的控制。

3 預防措施

(1)對臺座地基的基礎處理必須嚴格要求，防止其產生不均勻沉降，尤其是梁場建設在軟土地基或高填方路基上，對其地基需要進行換填處理，臺座混凝土需要增加配筋。臺座表面應光滑平整，脫模劑涂刷均勻。應定期對臺座進行沉降觀測。

(2)對于原材料，應嚴格控制砂石料中的含泥量，宜選用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥、緩凝高效減水劑。粉煤灰能夠改善和提高混凝土的和易性，降低混凝土泌水性。在坍落度相同的情況下，用水量減少，可減緩混凝土早期收縮量，減少水泥用量，降低水化熱，有利于裂縫的控制。

(3)配合比砂率在滿足泵送的基礎上應盡可能降低，水灰比不宜過大，嚴格控制坍落度，坍損不能太快，應做到其工作性好，不離析，不泌水。

(4)模板設計應經濟合理，保證其具有足夠的剛度。加工制作時做好細部打磨處理，特別是倒角部位。根據天氣溫度和混凝土性能決定拆模時間，宜采用手拉葫蘆或千斤頂輔助拆模，嚴禁生拉硬撬、重錘敲擊等野蠻行為。

(5)澆筑混凝土應分段分層階梯澆筑，附著式高頻制動器和振動棒配合振搗，翼緣板澆筑過程中收漿、拉毛，表面不得留有浮漿。

(6)混凝土澆筑完畢應采取覆蓋保溫保濕措施，嚴防混凝土遭受風吹、雨淋、暴曬和凍害。冬季蒸汽養生之升溫降溫應緩慢進行，切勿忽冷忽熱。冬季施工壓漿后需進行二次蒸養，以防水泥漿凍脹、腹板出現沿波紋管走向的裂縫。

4 預防T梁體混凝土裂縫的建議

4.1 控制好工程使用的原材料

只能允許符合要求的原材料進入現場，拒絕不合格原材料進入施工現場。控制好混凝土的水灰比，保證水泥、砂子、石子和水的用量符合要求。

對于摻加劑的摻和要適量，按規范要求進行添加。

4.2 控制好混凝土的拌和質量

將時間控制在2 min，不能忽長忽短，同時控制好水量、混凝土拌和均勻，隨時檢測拌好混凝土的塌落度，使混凝土具有良好的和易性。

4.3 控制好混凝土的澆筑

澆筑混凝土時要選擇合適的溫度：混凝土的振搗要有次序的分層振搗，嚴格控制好振搗時間，確保預埋件和預應力筋底部混凝土的密實度。對于外露的面層，要保證其平整。

4.4 精心安排施工，避免炎熱天氣施工

澆筑后的混凝土應養護合理，防止因溫度變化產生裂縫，確保充足的養護時間，確保混凝土表面處于濕潤狀態，施工工藝要嚴格按技術標準進行。

在混凝土梁體間和基座的頂面涂一層塑料膜或滑石粉，用以解除對梁體的約束，保證梁體的自由伸縮。

5 結 語

通過分析總結T梁混凝土裂縫產生的原因并有針對性地采取有效措施予以治理，說明T梁混凝土裂縫是能夠預防和控制的。導致T梁混凝土產生裂縫的原因主要包括施工、選材、配比、養護、設計等各個環節。現場施工技術人員應多比較、多察看，對發生的問題要認真進行分析、總結，結合采用各種相關預防T梁混凝土裂縫的處理措施來減少混凝土表面裂縫的產生，以提高混凝土的施工技術水平。

[1] 張俊平.橋梁檢測[M].北京:人民交通出版社，2013.

[2] 趙國藩，李樹瑤.廖婉卿，等.鋼筋混凝土結構的裂縫控制[M].北京:海洋出版社,2013.

(責任編輯：李燕輝)

2016-11-03

U445;U444;TV

B

1001-2184(2016)06-0069-02

張立梅(1980-)，女，吉林德惠人，工程師，從事水電工程施工技術與管理工作.