预制箱梁裂缝原因及控制办法

预制箱梁裂缝原因及控制办法

【摘要】主要分析在箱梁预制过程中产生裂缝的原因及怎样控制裂缝，为以后施工提供借鉴。

【关键词】预制箱梁；裂缝；控制方法

1 裂缝的一般概念

混凝土结构型裂缝是一种材料特征。其有裂缝是绝对的，没裂缝是相对的，在先进的试验研究设备面前发现尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土结构中存在的肉眼不可见的微观裂缝（简称微裂）。主要有以下三种：

1.1 粘着裂缝是指骨料与水泥石的粘接面上的裂缝，主要沿骨料周围出现。

1.2 水泥石裂缝是指水泥浆中的裂缝，出现在骨料与骨料之间。

1.3 骨料裂缝是指骨料本身的裂缝。

在这三种裂缝中，前两种最多，骨料裂缝最少。而产生微裂的原因可按混凝土的构造理论加以解释：即视混凝土为骨料，水泥石、气体、水分等所组成的非匀质材料，在温度、湿度变化条件下，混凝土逐步硬化，同时产生体积变形。这种变形是不均匀的，水泥石收缩较大，骨料收缩较小，水泥石的热膨胀系数大，骨料较小，它们之间的变形不自由，于是产生相互的约束力，这种应力引起粘着微裂和水泥石变裂，只是肉眼见不到。当混凝土承受荷载并逐渐增力时，微裂开始扩展并增加，扩展成可观裂缝甚至构件完全破坏。

2 混凝土裂缝种类

2.1 一类是各种外荷载（静荷载、动荷载和其它荷载）所产生的应力引起裂缝和次应力一起的裂缝。

2.2 第二类是变形（温度、收缩）一起的裂缝。

其结构特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过混凝土抗应力值后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松弛，这种裂缝对承载力影响小，但对耐久性损害大。根据有关调查资料，工程实践中结构物属于由变形（温度、收缩、不均匀沉陷）引起裂缝的约占80%，属于荷载引起裂缝的约占20%左右。

3 混凝土基本物理力学性质

3.1 混凝土的收缩变形。

实践证明，大部分混凝土结构裂缝的原因是由于变形引起，包括温度、湿度等。而湿度变化引起的裂缝又占主要部分，这从混凝土的结构可以看出，混凝土的重要组成部分是水泥和水，通过水泥和水的水化作用，形成胶结材料，将松散的砂石骨料胶合成人工石体混凝土。在混凝土大量的空隙、粗孔及毛细孔里面，存在大量水分，水分的活动影响到混凝土的一系列性质，特别是产生“湿度变形”的性质对裂缝控制有重要作用。

3.2 由湿度引起的收缩。

干缩：由混凝土经受干燥作用时，首先是大空隙及粗毛细孔中的自由水分因物理力学结合遭到破坏而蒸发，这种失水不引起收缩，接着是使得细孔及微毛细孔中的水产生毛细压力，而混凝土承受这种压力后产生变形而收缩，即“毛细收缩”，进一步是晶格向水分

和分子层中的吸附水蒸发，从而产生显著的压缩，即“吸附收缩”，是收缩变形主要部分。由于干燥所引起的收缩统称为干缩。

4 收缩裂缝产生原因

有人认为，箱梁的体积不大，属于薄壁结构，控制混凝土的收缩裂缝不应按照大体积混凝土的要求采取措施。虽然薄壁结构由于化热引起的温度上升很底，但是混凝土本身收缩很大，特别在环境气温变化与收缩共同作用对于薄壁结构尤为不利，况且，由于浇筑的薄壁厚度不均等原因，因而或多或少地存在应力集中。控制收缩裂缝更要注意。其原因归纳如下：

4.1 泵送混凝土的采用。

其工艺的特点是：水泥用量较多、砂率偏高、骨料粒径偏小、水灰比增加、采用泵送剂。这些都导致收缩及水化热增加。

4.2 混凝土强度等级日趋提高。

混凝土强度等级的提高，导致水泥用量增加、砂率偏大、骨料粒径偏小等都使水化热及收缩增加。

4.3 结构约束力不断增大。

结构形式的日趋复杂，常采用超静定结构和现浇施工，这种结构形式有显著约束作用，对各种变形作用必然引起较大的约束应力。

4.4 忽略结构约束。

在结构设计中，经常忽略构造钢筋重要性。这种钢筋要求细而密，对收缩裂缝有约束作用。

4.5 混凝土的抗拉性能不足。

人们关心是混凝土的抗压强度优先于抗拉强度，所以对材料抗拉性能的级配研究很少。

4.6 养护方法不当。

泵送混凝土的较大湿度收缩变形要求有适应它的养护方法，不只是洒水，而要温控养护。

4.7 结构截面的突变不可忽视。

在箱梁这种薄壁结构设计中，顶板与肋板相连的变截面位置，往往有二层的预应力管道，它是整个截面抗拉最薄弱的地方，很容易在那里出现纵向裂缝。

5 箱梁裂缝控制的综合措施

根据上述混凝土的物理学性质，变形裂缝主要有湿度裂缝、沉陷（塑性）收缩裂缝、干缩裂缝。从它们产生的原因来看，我们可定出有效措施来防止裂缝或把裂缝控制在无害范围内，在预制箱梁过程中采用了以下措施，并取得较好的效果。

5.1 原材料和配合比。

5.1.1 原材料：

严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，特别是粗细骨料的含泥量很容易被人忽视，所用原材料采用二次冲洗，即采石场与使用前各冲洗一次，并采用优质湖州华阳青石和江西赣江中粗砂，使其含泥量控制在1%以内，有效控制微裂（提高混凝土抗拉性能）。5.1.2 配合比：

在确定混凝土配合比时，在满足设计要求及施工工艺要求的前提

下，采用浙江新都高标号水泥和江苏建材所的增强剂尽量减少水泥用量，以降低混凝土的水化热升温，并尽量降低水灰比，延长混凝土初凝时间，以减少混凝土收缩。

5.2 施工工艺改进。

控制混凝土的出机温度和浇筑温度：使用前用冷水冲洗集料，降低原材料温度，这是混凝土降低出机温度的最有效方法，当气温较高时，浇注时间选在早晨上午，在上午10时完成浇筑。

5.3 振动工艺。

采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性，而且浇筑的壁厚力求均匀。混凝土经过两次振捣，有效地增加了混凝土得密实度，减少内部微裂和提高混凝土的强度，提高抗渗性能等。一般掌握两次振捣的时间间歇为1小时左右，即在混凝土初凝前必须完成第二次振捣，否则会破坏混凝土内部结构。转贴于中国论文下载5.4 养护工艺。

混凝土的养护重要是保持适当的温度和湿度条件，在混凝土表面覆盖双层白色土工布，并洒水保持表面湿润，内模顶板及肋极采用喷雾机喷雾养生，外模和底模延迟拆模时间。可减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时间延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉力小于混凝土的抗拉强度。适当的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时可使水泥水化充分，提高混凝土的抗拉强度。