浅谈先张法预应力混凝土板梁顶面裂缝的分析与防治
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工 程 科
纪 光
（ 中国煤炭国际经济技术合作总公司， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ８ ） 摘 要： 先张法预应力砘凝土板梁首件在预制过程中； 顶面产生细小裂缝， 影响因素！ 原材料质量， 施工工艺、 温度等。加强施工过程 主要工序的管理 特别是混凝土的旱期养护对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。 美键词： 先振法ｉ 预应力ｔ 混凝土； 板粱｝ 裂缝ｉ 防治
２ ． ３混凝 土内箍筋 的影 响因素 。钢 筋和混凝 土膨胀率存 在差 首件预制的个别空心板梁在混凝土浇筑完成拆模后 在顶面沿 异 ， 钢材的膨胀率大于混凝土 的膨胀率 。 混凝土表 面的拉应力小 于 拉毛纹路及箍筋横向产生长度 ５ ０ ～ １ ０ ０ ｕ ｔ ｎ ａ ， 宽度为 ０ ． ０ ８ － ０ ． ４ ｔ ｉ ｒ ｍ的裂 钢筋膨胀所产生的应力 ， 因而在混凝土产生大量水化热时， 钢筋膨 缝， 顶 面纵 向也 出现 ５ ０ ￣ ｌ Ｓ Ｏ ｍ ｍ， 宽度为 ０ ． １ — ０ ． ４ ａ ｒ ｍ的裂缝 。经滴灌 胀形变较大 ， 从而易使混凝土表面产生裂纹 。 ２ ． ４ 混凝 土 自身应力 形成的裂缝 。（ １ ） 收缩裂缝 ： 混 凝土 固化 红色墨水标注、 凿开混凝土裂缝发现； 裂缝深度在 ０ ￣ ６ ｔ ｒ ｌ ｒ ｌ ｌ 之间， 初 步判定为收缩裂缝或温度裂缝， 不影响空心板的受力及使用 ， 但考 时 ， 砼 内部分水份与水 泥颗粒 结合 ， 使其 总体 积减少的现象称 为凝 虑到预应力钢绞线放张后， 混凝土顶部抗拉强度降低 、 张力增大， 致 缩； 另一些水份蒸发， 使其体积减小 ， 称为干缩。凝缩和干缩合称为 使裂缝长度、 宽度和深度有增加的可能 ； 因此， 分析裂缝产生的原 收缩 。｝ 昆 凝土的干燥过程是 由表面逐步扩 展到 内部 的 ， 在混凝土内 因此产生表面收缩 大、 内部收缩小 的不均匀收缩 ， 致 因、 提出改进措施是完全必要 的。 混凝土早期裂缝一旦发生 ， 其渗透 呈现含水梯度。 性能会发生改变， 其暴露于易损伤坏境的表面积也随之增大 加速 使表面混凝土承受拉力 ， 内部混凝 土承受压力 。当表层混凝土所产 混凝土的老化， 会严重降低混凝土的强度 ； 裂缝的产生使混凝土渗 生 的拉力超过其抗 拉强度时 ， 便产生收缩裂缝 。（ ２ ） 温度 裂缝 ： 混凝 水、 渗液性增大 易造成其内部受力筋的腐蚀， 从而影响混凝土的耐 土受水泥水化放热、 阳光照射、 夜间降温等因素影响而出现冷热变 化时， 将发生收缩和膨胀， 产生温度应力， 温度应力超过混凝土抗拉 久性 ， 缩短使用 寿命 。 ２ 裂缝产生 的凉 因分析 强度时， 即产生裂缝， 该裂缝是水化热过大引起的温度裂缝。 由于水 首件板梁生产出现裂缝，技术人员立即对施工中的各个工序、 化热作用， 使混凝土内部与外表面温差过大， 这时内部混凝土受压 环节进行 了分析 。 应力， 表面混凝土受拉应力。 由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度， ２ ． １原材料影响因素。 水泥采用普通 ４ ２ ． ５ Ｒ ， 经检验符合规 范要 表面拉应力可能先达到并超 过混凝土抗拉强度 。 而产生间距 大致相 求， 水泥用量 ： ５ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 。 。 等的直线裂缝（ 称温差裂缝） ， 本先张板梁裂纹形态正是如此。 高强混凝土 由于其水泥用 量大（ ４ ５ ０ － ￣ ６ ０ ０ ｋ ｇ ］ ｍ ） ， 基本是普通混 综上所述 ， 板梁顶面产生 的裂纹主要是 由于早期养护不到位造 凝土的 １ ， ５ ～ ２ 倍， 这样在混凝土固化过程中由于水泥水化而引起的 成 的温度裂缝和收缩裂缝。 体积收缩即自 缩就大于普通混凝土 ， 出现收缩裂缝的机率也大于普 ３ 裂缝 的 预 防措 施 通混凝土。同时 在高标号混凝土固化过程中， 构件的水化放热量 ３ ． １严把原材料 质量关 。进场 材料必须 经严格检 验后方 能使 大， 增加了混凝土的最高温升。 从而使 昆 凝土的温度收缩应力加大。 用 ， 高标号混凝土必须使用高标号水泥， 保证水泥用量符合配合比 水泥初凝时间要大于 ４ ５ ｍ ｉ ｎ ｌ 细骨料 使用级配 良好 的中砂 ， 含 在其他因素（ 养护 、 外界气温等） 的综合作用下 ， 很有可能导致温度 要求 ， 收缩裂缝 。 泥量小于 ２ ％； 粗骨料使用质地坚硬、 级配良好的碎石， 含泥量小于 由于高强混凝土中水泥石含量是普通混凝土的 ｌ ： ５ 倍， 在硬化 １ ％， 针片状颗粒含量应小于 ５ ％； 严格控制水灰比， 保证水的用量控 早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。 制在标准之内。 ３ ， ２混凝 土拌和 ： 细致分析混凝 土集料 的配 比， 控制 混凝 土 的 碎石采用某料场碎石 ， 级配经试验人员抽检符合规范要求 ， 经 水洗设备水洗后石料含泥量符合规范要求。 水灰比 ， 严格控制混凝土的坍落度 ， 合理掺加减水剂 。 混凝土拌 和时 砂采用中砂 ， 含泥量符合规范要求 ， 细度模数 Ｍ ｘ ＝ ２ ． ４ ４ ， 级配符 间控制在 ２ ｍ ｉ ｎ 左右 ， 搅拌时间过短 ， 料混合 不均匀 ， 时间过长 ， 会破 合规范要求 。 坏材料的结构； 保证混凝土的均匀性， 严格控制加水量， 经常检测混 混凝土生产班和用水采用机井水 ，经质检站检验符合规范要 凝土的坍落度 ， 以保证混凝土具有 良 好 的和易性 。
１裂缝的产 生
３ ． ３混凝 土的浇筑 ： 混凝 土浇筑应 选择一天 中温度较低 的时候 求， 并达到引用水标准 。 减水剂 为 Ｗ Ｔ 一 １ 型减水剂 ， 检验符合规范要求 。 进行 ， 采用插入式振捣器振捣 时 ， 移动 间距不应 超过振捣器作 用半 经分析 ， 混凝土中碎右和砂含泥量没有超标 ， 级配符合要求 ， 但 径 的 １ ． ５倍 ， 对 每一振捣部位必 须振 动到混凝 土停 止下沉 、 不再冒 水泥用量较大 ， 达 到了规 范要求的最高限 ， 这是 混凝土表面易产生 出气泡 ， 表面泛浆且平坦 ， 边振动边徐徐 提出振动棒 ， 避免过振造成 裂缝 的重要因素。 混凝土离析 。 ２ ． ２施工工艺影响因素。 （ １ ） 混凝土的拌制。 拌和设备采用梁场 ３ ． ４混凝土养 护 ： 不 论是收缩裂缝还 是温度裂 缝 ， 混凝 土的养 内自 备的７ ５ 型搅拌机， 每盘拌和时间为 ｌ ｍ ｉ ｎ 左右， 时间较短， 从而 护最为关键 。混凝土浇筑收浆完成后 ， 尽快使用 土工 布完全覆盖并 使 混凝 土表面始终保持在湿润状态 ， 不允许混 凝土在高 影响混凝土的均匀性。取当日 混凝土浇筑记录， 现场实测其坍落度 洒水养护 ， 避免养护 中出现干湿循环。由于水泥在水 化过程 中 为１ ｌ ｍ ｍ， 判定水灰比超过了设计用量， 水灰比过大， 混凝土干缩量 温下裸露暴 晒， 混凝土浇 注完成后 必须在侧模外喷水散热 ， 以免 加大， 易产生干缩裂缝。 （ ２ ） 混凝土的浇筑。 梁场采用插人式振动器 产生很大 的热量 ， 体积 膨胀 过大 、 在冷却后 体积收缩过大 产生 振密， 振捣过程出现过振现象， 致使混凝土表面粗细集料离析， 靠近 混凝土 由于温度 过高 ， 混凝土养护 时间不得少于 ７ 天， 对 于拆 除气囊后的孔 道 ， 也必 模板及顶部的混凝土表面细集料集中。 （ ３ ） 混凝土构件的养护。 在施 裂缝 。 工技术交底中要求现场施工人员在混凝土表面定将后立即覆盖土 须灌水进行养护 。 工布并洒水养生， 但在实际操作中往往及时养生不能到位， 水化热、 ３ ． ５芯模 ： 充气胶囊在使用前应经过检查气密性 ， 不得漏气。在 用可行办法 固定气囊严格控制 砼体水分蒸发造成表面干化收缩较快， 容易造成干缩裂缝 ， 尤其气 安装气囊时尽量避免绑丝扎破气囊 ， 有些空心板混凝土顶面裂缝 就是 由于混凝土强度在未 温高于 ２ ５ ＇ Ｅ时更容易产生。现场出现裂纹的构件均是当日气温较 其产生上浮 。
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工 程 科
纪 光
（ 中国煤炭国际经济技术合作总公司， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ８ ） 摘 要： 先张法预应力砘凝土板梁首件在预制过程中； 顶面产生细小裂缝， 影响因素！ 原材料质量， 施工工艺、 温度等。加强施工过程 主要工序的管理 特别是混凝土的旱期养护对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。 美键词： 先振法ｉ 预应力ｔ 混凝土； 板粱｝ 裂缝ｉ 防治
２ ． ３混凝 土内箍筋 的影 响因素 。钢 筋和混凝 土膨胀率存 在差 首件预制的个别空心板梁在混凝土浇筑完成拆模后 在顶面沿 异 ， 钢材的膨胀率大于混凝土 的膨胀率 。 混凝土表 面的拉应力小 于 拉毛纹路及箍筋横向产生长度 ５ ０ ～ １ ０ ０ ｕ ｔ ｎ ａ ， 宽度为 ０ ． ０ ８ － ０ ． ４ ｔ ｉ ｒ ｍ的裂 钢筋膨胀所产生的应力 ， 因而在混凝土产生大量水化热时， 钢筋膨 缝， 顶 面纵 向也 出现 ５ ０ ￣ ｌ Ｓ Ｏ ｍ ｍ， 宽度为 ０ ． １ — ０ ． ４ ａ ｒ ｍ的裂缝 。经滴灌 胀形变较大 ， 从而易使混凝土表面产生裂纹 。 ２ ． ４ 混凝 土 自身应力 形成的裂缝 。（ １ ） 收缩裂缝 ： 混 凝土 固化 红色墨水标注、 凿开混凝土裂缝发现； 裂缝深度在 ０ ￣ ６ ｔ ｒ ｌ ｒ ｌ ｌ 之间， 初 步判定为收缩裂缝或温度裂缝， 不影响空心板的受力及使用 ， 但考 时 ， 砼 内部分水份与水 泥颗粒 结合 ， 使其 总体 积减少的现象称 为凝 虑到预应力钢绞线放张后， 混凝土顶部抗拉强度降低 、 张力增大， 致 缩； 另一些水份蒸发， 使其体积减小 ， 称为干缩。凝缩和干缩合称为 使裂缝长度、 宽度和深度有增加的可能 ； 因此， 分析裂缝产生的原 收缩 。｝ 昆 凝土的干燥过程是 由表面逐步扩 展到 内部 的 ， 在混凝土内 因此产生表面收缩 大、 内部收缩小 的不均匀收缩 ， 致 因、 提出改进措施是完全必要 的。 混凝土早期裂缝一旦发生 ， 其渗透 呈现含水梯度。 性能会发生改变， 其暴露于易损伤坏境的表面积也随之增大 加速 使表面混凝土承受拉力 ， 内部混凝 土承受压力 。当表层混凝土所产 混凝土的老化， 会严重降低混凝土的强度 ； 裂缝的产生使混凝土渗 生 的拉力超过其抗 拉强度时 ， 便产生收缩裂缝 。（ ２ ） 温度 裂缝 ： 混凝 水、 渗液性增大 易造成其内部受力筋的腐蚀， 从而影响混凝土的耐 土受水泥水化放热、 阳光照射、 夜间降温等因素影响而出现冷热变 化时， 将发生收缩和膨胀， 产生温度应力， 温度应力超过混凝土抗拉 久性 ， 缩短使用 寿命 。 ２ 裂缝产生 的凉 因分析 强度时， 即产生裂缝， 该裂缝是水化热过大引起的温度裂缝。 由于水 首件板梁生产出现裂缝，技术人员立即对施工中的各个工序、 化热作用， 使混凝土内部与外表面温差过大， 这时内部混凝土受压 环节进行 了分析 。 应力， 表面混凝土受拉应力。 由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度， ２ ． １原材料影响因素。 水泥采用普通 ４ ２ ． ５ Ｒ ， 经检验符合规 范要 表面拉应力可能先达到并超 过混凝土抗拉强度 。 而产生间距 大致相 求， 水泥用量 ： ５ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 。 。 等的直线裂缝（ 称温差裂缝） ， 本先张板梁裂纹形态正是如此。 高强混凝土 由于其水泥用 量大（ ４ ５ ０ － ￣ ６ ０ ０ ｋ ｇ ］ ｍ ） ， 基本是普通混 综上所述 ， 板梁顶面产生 的裂纹主要是 由于早期养护不到位造 凝土的 １ ， ５ ～ ２ 倍， 这样在混凝土固化过程中由于水泥水化而引起的 成 的温度裂缝和收缩裂缝。 体积收缩即自 缩就大于普通混凝土 ， 出现收缩裂缝的机率也大于普 ３ 裂缝 的 预 防措 施 通混凝土。同时 在高标号混凝土固化过程中， 构件的水化放热量 ３ ． １严把原材料 质量关 。进场 材料必须 经严格检 验后方 能使 大， 增加了混凝土的最高温升。 从而使 昆 凝土的温度收缩应力加大。 用 ， 高标号混凝土必须使用高标号水泥， 保证水泥用量符合配合比 水泥初凝时间要大于 ４ ５ ｍ ｉ ｎ ｌ 细骨料 使用级配 良好 的中砂 ， 含 在其他因素（ 养护 、 外界气温等） 的综合作用下 ， 很有可能导致温度 要求 ， 收缩裂缝 。 泥量小于 ２ ％； 粗骨料使用质地坚硬、 级配良好的碎石， 含泥量小于 由于高强混凝土中水泥石含量是普通混凝土的 ｌ ： ５ 倍， 在硬化 １ ％， 针片状颗粒含量应小于 ５ ％； 严格控制水灰比， 保证水的用量控 早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。 制在标准之内。 ３ ， ２混凝 土拌和 ： 细致分析混凝 土集料 的配 比， 控制 混凝 土 的 碎石采用某料场碎石 ， 级配经试验人员抽检符合规范要求 ， 经 水洗设备水洗后石料含泥量符合规范要求。 水灰比 ， 严格控制混凝土的坍落度 ， 合理掺加减水剂 。 混凝土拌 和时 砂采用中砂 ， 含泥量符合规范要求 ， 细度模数 Ｍ ｘ ＝ ２ ． ４ ４ ， 级配符 间控制在 ２ ｍ ｉ ｎ 左右 ， 搅拌时间过短 ， 料混合 不均匀 ， 时间过长 ， 会破 合规范要求 。 坏材料的结构； 保证混凝土的均匀性， 严格控制加水量， 经常检测混 混凝土生产班和用水采用机井水 ，经质检站检验符合规范要 凝土的坍落度 ， 以保证混凝土具有 良 好 的和易性 。
１裂缝的产 生
３ ． ３混凝 土的浇筑 ： 混凝 土浇筑应 选择一天 中温度较低 的时候 求， 并达到引用水标准 。 减水剂 为 Ｗ Ｔ 一 １ 型减水剂 ， 检验符合规范要求 。 进行 ， 采用插入式振捣器振捣 时 ， 移动 间距不应 超过振捣器作 用半 经分析 ， 混凝土中碎右和砂含泥量没有超标 ， 级配符合要求 ， 但 径 的 １ ． ５倍 ， 对 每一振捣部位必 须振 动到混凝 土停 止下沉 、 不再冒 水泥用量较大 ， 达 到了规 范要求的最高限 ， 这是 混凝土表面易产生 出气泡 ， 表面泛浆且平坦 ， 边振动边徐徐 提出振动棒 ， 避免过振造成 裂缝 的重要因素。 混凝土离析 。 ２ ． ２施工工艺影响因素。 （ １ ） 混凝土的拌制。 拌和设备采用梁场 ３ ． ４混凝土养 护 ： 不 论是收缩裂缝还 是温度裂 缝 ， 混凝 土的养 内自 备的７ ５ 型搅拌机， 每盘拌和时间为 ｌ ｍ ｉ ｎ 左右， 时间较短， 从而 护最为关键 。混凝土浇筑收浆完成后 ， 尽快使用 土工 布完全覆盖并 使 混凝 土表面始终保持在湿润状态 ， 不允许混 凝土在高 影响混凝土的均匀性。取当日 混凝土浇筑记录， 现场实测其坍落度 洒水养护 ， 避免养护 中出现干湿循环。由于水泥在水 化过程 中 为１ ｌ ｍ ｍ， 判定水灰比超过了设计用量， 水灰比过大， 混凝土干缩量 温下裸露暴 晒， 混凝土浇 注完成后 必须在侧模外喷水散热 ， 以免 加大， 易产生干缩裂缝。 （ ２ ） 混凝土的浇筑。 梁场采用插人式振动器 产生很大 的热量 ， 体积 膨胀 过大 、 在冷却后 体积收缩过大 产生 振密， 振捣过程出现过振现象， 致使混凝土表面粗细集料离析， 靠近 混凝土 由于温度 过高 ， 混凝土养护 时间不得少于 ７ 天， 对 于拆 除气囊后的孔 道 ， 也必 模板及顶部的混凝土表面细集料集中。 （ ３ ） 混凝土构件的养护。 在施 裂缝 。 工技术交底中要求现场施工人员在混凝土表面定将后立即覆盖土 须灌水进行养护 。 工布并洒水养生， 但在实际操作中往往及时养生不能到位， 水化热、 ３ ． ５芯模 ： 充气胶囊在使用前应经过检查气密性 ， 不得漏气。在 用可行办法 固定气囊严格控制 砼体水分蒸发造成表面干化收缩较快， 容易造成干缩裂缝 ， 尤其气 安装气囊时尽量避免绑丝扎破气囊 ， 有些空心板混凝土顶面裂缝 就是 由于混凝土强度在未 温高于 ２ ５ ＇ Ｅ时更容易产生。现场出现裂纹的构件均是当日气温较 其产生上浮 。