预应力空心板裂缝形成原因及防治措施

预应力空心板裂缝形成原因及防治措施
作者：孙丰亮
来源：《中国新技术新产品》2012年第06期
摘要：结合多年来的设计与施工经验，分析、总结出预应力空心板裂缝的形成原因，并有针对性的提出防治措施，以避免在以后的工作中出现类似的问题。

关键词：预应力；空心板；裂缝；形成原因；防治措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A
1 裂缝形成原因
空心板的裂缝位置基本都在板端部附近，在板的顶面，裂缝多出现在箍筋处，沿截面高度呈上宽下窄状，深度不大，在梁底板处，多出现在横向钢筋处，裂缝沿板纵长方向，多属于深进或部分贯穿裂缝，根据多年的设计与施工经验，裂缝多由以下原因造成:
1.1 原材料方面
1.1.1 水泥用量偏高
新桥规实施后，混凝土评定标准提高，其水泥用量比以前增加了5%左右，一般施工人员偏于保守，水泥用量容易超过高限，由于水泥用量的增加使混凝土凝结收缩量增大，造成表面裂缝。

1.1.2 骨料含泥量超标
在施工过程中，有时因自然条件限制或为节约成本选用劣质骨料，沙、碎石的含泥量超标，这样水泥与骨料的胶结力下降，造成混凝土的强度和抗渗性降低，产生网状裂缝。

1.1.3 干缩作用
混凝土在凝结、硬化过程中，大部分水分逐渐蒸发，仅很少一部分水分参加水化反应，使混凝土产生干缩变形，干缩作用使混凝土内产生不同程度的拉应力，由于混凝土抗拉强度小，如果未设置合理的受力钢筋，将会出现大量裂缝。

1.1.4 碱骨料反应
混凝土拌和后，水泥中的碱不断溶解，产生的碱液与活性骨料的硅酸盐物质产生化学反应，析出胶状的碱-硅胶，胶从周围介质中吸收水分而发生膨胀，产生的拉应力超过抗拉强度时，会出现裂缝。

1.2 施工方面
1.2.1 水灰比过大
在混凝土的拌制过程中，由于拌制机械的原因或人为的操作失误，导致水灰比过大而造成离析现象，其结果是振捣后粗骨料沉于下部，水泥浆上浮到顶板，从而使混凝土强度上下不均匀，下部强度大，顶板强度小，往往造成在顶板每根箍筋处横向裂缝较为严重。

1.2.2 混凝土配比不合理
由于工期较长，原材料分批次运进，造成施工实际配比与实验配比不同，导致混凝土强度偏低，形成裂缝。

1.2.3 内橡胶气模上浮
施工中，基于经济及拆模方便的考虑，预应力空心板一般采用充气橡胶内模，在混凝土浇筑过程中，混凝土对气模有较大的浮力，如果气模固定不牢，会产生上浮现象，造成顶板厚度减小，进而出现裂缝。

1.2.4 内气模变形
气模因为制造质量或在施工中有所损坏，造成在混凝土浇筑过程中漏气，气压降低内模变形，在混凝土几乎没有强度的情况下，顶板混凝土将发生下陷，造成难以补救的事故。

1.2.5 内气模抽拔过早
内气模抽拔时间一般控制在混凝土强度达到0.6～0.8MPa时为宜，抽拔过早会出现“粘皮”现象，当顶板厚度减小或顶板浮浆过厚时，就容易产生纵横裂缝。

1.2.6钢筋被碰撞变形
在钢筋笼吊装或在混凝土浇筑过程中，由于碰撞等导致空心板钢筋变形，其抵抗力丧失，从而使拉应力超过混凝土拉应力允许值发生裂缝。

1.2.7养生不及时
空心板混凝土浇筑完毕后，没有及时地养护，混凝土表面水分蒸发过快，从而形成干缩裂缝，外界温度在5℃以下时，如果不及时覆盖保温材料，也容易出现裂缝。

1.3设计方面
1.3.1普通钢筋用量不当
对于板端封锚区等应力集中处，由于设计普通钢筋用量或间距不足，致使裂缝宽度超出规范要求，或是普通钢筋在局部用量过大、间距过密钢筋阻止了混凝土正常的凝固收缩而产生裂缝。

1.3.2对水化热考虑不足
水泥水化过程中会释放出大量的热能，水化反应有两次升温和两次降温过程，内部温度升高，而板面温度因外界气温相对偏低，升温使混凝土内部体积膨胀，降温使混凝土表面收缩，膨胀时混凝土内部产生压应力，收缩时混凝土表面产生拉应力，当压应力和拉应力超过其抗压强度和抗拉强度时，梁板表面将发生裂缝现象。

1.3.3忽视温差应力
由于对施工季节白昼温差估计不足，因气温的急剧变化或大风造成混凝土表面急剧冷缩或干缩，从而增大了混凝土表面的拉应力，造成空心板早起裂缝的形成。

2 防治措施
2.1原材料方面
2.1.1严把原材料质量关
必须按照相关设计、施工规范的质量要求，严格进行选料，对不符合要求的砂、石料和水泥不许进场，对含泥量较大的骨料要用水冲洗严禁使用过期的和不同标号的水泥，尽量采用发热量及收缩量较小的水泥。

2.1.2确定合适的水泥用量
应通过现场试验确定合适的水泥用量，尽量减少高标号水泥的用量，并可掺加适量的矿物混合料，以减少裂缝产生。

2.2施工方面
施工阶段是裂缝控制的关键阶段，决定着空心板最终质量的好坏，应注意以下几个方面：
2.2.1确定合理的水灰比、配比
在混凝土现场配合比设计、试验中，不要因为偏于保守而过多的增加水泥用量，在满足混凝土坍落度要求的前提下，尽量采取可靠的减水剂，合理调整配合比，降低水泥与水的用量，以减少混凝土的凝结收缩量。

2.2.2严格检查胶囊是否漏气，防止胶囊上浮
对于使用的气模要经常打压检查，发现漏气时应及时修补，同时，气模定位要准确，生根要牢固，一般需设置专用的气模固定钢筋，以防止气模上浮导致板厚度变小，最终引起早期裂缝。

2.2.3防止普通钢筋变形
在空心板钢筋笼绑扎、吊装过程中，应严格按施工流程操作，杜绝因人为因素导致钢筋被碰撞变形。

2.2.4防止温差应力
应尽量避开下雨天和在昼夜温差较大季节浇筑混凝土，夏天浇筑混凝土时不宜在白天进行，冬季宜在温度较高的时间段浇筑，并采取必要的冬季施工防护措施，严禁在浇筑空心板过程中间断施工，底板混凝土振平以后，应立即放置内模并浇筑第二层混凝土，尽量缩短施工缝处上下两部分混凝土的施工时差，确保混凝土浇筑的连续性。

2.2.5加强混凝土养生
混凝土浇筑完后，及时盖草或塑料膜，并经常洒水使之保持湿润，气温低于10℃，要加保温材料，进入冬季应采取蒸气养生。

只要能从原材料、施工、设计各个环节入手，严格控制裂缝产生的因素，就能大大减少空心板裂缝产生，既保证了桥梁结构的安全，又能以较小的费用取得较大的经济效益和社会效益。

结论
通过以上改进措施，混凝土表面裂缝逐渐消失。

预应力混凝土空心板是桥梁的承担结构，因此，在预制过程前，一定要制定出施工工艺规程，对所有参与施工的人员进行技术交底；掌握关键工序的技术要点，严格按规范要求检测各项指标，发现异常，及时找出问题产生的原因，采取合理的处理措施加以解决，确保混凝土空心的预制质量。

参考文献
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