刍议桥梁工程预应力空心板裂缝原因诠析与控制

摘要:预应力混凝土空心板是桥梁的承重构件,在施工中容易发生裂缝。诠析了空心板裂缝产生的原因,并提出了控制措施,为空心板的施工提供了参考。

关键词:预应力;空心板;裂缝;原因诠析

0引言

伴随着我国城市化进程的拓展，我国桥梁工程也在飞速的建设当中。在桥梁建造和使用过程中，出现裂缝是一个困扰桥梁工程技术人员和工程维护人员的一个常见问题，如何减少裂缝的出现，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥梁裂缝原因作了分析，并对裂缝的防治提出了一些处理措施。

1裂缝产生的原因诠析

1. 1混凝土原材料因素

(1)钢筋用量不妥。设计时由于钢筋用量不足,致使裂缝宽度超过允许范围,但也有可能是钢筋在混凝上局部用量偏大或间距过密,钢筋阻止混凝土正常凝固收缩而产生裂缝,这两种情况主要发生在早期开裂;

(2)水灰比偏大。由于水灰比偏大而自下造成离析现象,其结果粗集料沉于下部,多余水分上升,振捣后水泥浆上浮到板顶,从而使混凝上强度不均匀,下部分强度大,顶板强度低,混凝土强度较弱区往往是裂缝容易发生的部位。底板浮浆过多易产生收缩裂缝;

(3)砂、石料含泥量超标。当砂、石料含泥量超标,将导致骨料与水泥之间的胶结力下降,造成混凝土的强度和抗渗性降低且易产生网状裂缝;

(4)水泥的水化热作用。混凝土在拌和、运输、振捣、凝结、硬化的过程中,水泥与水发生水化反应。水化过程中释放出大量的热能,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有所降低。升温使混凝上内部体积膨胀,降温使混凝上表面收缩,膨胀时混凝上内部产生压应力,收缩时混凝上表面产生拉应力,当压应力和拉应力超过其抗压强度和抗拉强度时,空心板表面均会产生裂缝。

1. 2混凝土施工工艺因素

在预制构件生产过程中,需要订制完备的混凝土施工工艺流程,且要在施工中严格按规范要求检测各项指标。

(1)混凝土的拌制。混凝土的拌制时间需达到规范规定时间,如拌制时间过短,会影响混凝土的均匀性。混凝土拌制完成后,需测定混凝土坍落度,如坍落度值小于设计值,则表明水灰比偏大,将会导致混凝土的干缩量增大,易产生干缩裂缝。如果拌制时间过长,拌制过程中水分蒸发过多,将导致混凝土表面出现不规则的收缩裂缝;

(2)混凝土养护。混凝土施作完成后,没有及时进行养护,空心板表面水分蒸发过快,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。蒸汽养护或冬季施工时如果养护措施不妥,混凝土骤冷骤热,易产生裂缝。在夏季施工时,如当地气温较高,会增大混凝土表面水分的蒸发,从而加大产生干缩裂缝的可能性。

1. 3张拉设备

在预应力张拉之前,要对张拉设备进行校验,如果千斤顶油表度数不准,将会引起张拉力超过设计值,造成台座变形位移。如果浇筑混凝土完成后,台座发生变形,将会导致混凝土表面产生裂纹。

1. 4预应力空心板裂缝外部成因诠析

(1)空心板结构局部应力偏大。在预应力张拉完成后,在锚固端会产生很大的局部应力,周围混凝土易产生细微裂缝,但如锚固端混凝土不密实或养护不够,则易产生较大裂缝,危害较大;

(2)设计缺陷。预应力钢绞线数量不足。设计或施工时预应力钢绞线不足,钢绞线线形布置有误差,致使受拉区变形偏大,混凝上拉应力超过其抗拉强度而产生裂缝;

(3)内模胶囊上浮。预应力空心板在混凝土浇筑过程中,混凝土对胶囊有较大的浮力,如果胶囊固定不牢,就会发生胶囊上浮现象,造成顶板厚度减小,这种情况也极易造成裂缝;

(4)抽拔胶囊过早。空心板抽拔胶囊的时间与养护温度和混凝土的质量有关,一般要求当混凝上强度达到0. 6~0. 8MPa时为抽拔胶囊。抽拔过早会出现“粘皮”现象,对混凝上质量有影响,当顶板厚度减小或是顶板浮浆过厚时,裂缝容易发生,这种原因出现的裂缝多为纵横裂缝;

(5)温差偏大。裂缝容易发生在温差偏大的季节,温度的急剧变化或大风造成混凝上表面急剧冷缩或干缩,从而增大了混凝上表面的拉应力,加速了混凝土早期裂缝的形成。

2裂缝控制措施

针对混凝土原材料因素而引发的裂缝,可以在混凝土原材料方面采取如下措施控制裂缝的产生: (1)合理进行混凝土配合比设计。在混凝土配合比设计中,在满足混凝土坍落度要求的前提下,尽可能采用减水剂,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; (2)严格控制原材料质量。按照质量要求,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:较大的骨料要用水进行冲洗。

针对混凝土施工过程中的不妥而引起的裂缝,应在混凝土施工过程中采取如下措施: (1)混凝上拌和。细致诠析混凝土集料的配比,控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。混凝土拌和时间控制在1. 5~2 min,保证混凝土具有良好的和易性; (2)混凝上的浇筑。混凝土浇筑应选择在温度较低的时候进行,用插入式振捣器振捣,移动间距不应超过振捣器作用半径的1倍,每一振捣部位必须振动到混凝上停止下沉,不再冒出气泡,表而呈现平坦、泛浆为止。边振动边徐徐提出振动棒,避免过振,造成混凝土离析; (3)混凝土养护。不论是收缩裂缝还是温度裂缝,混凝土的养护最为关键。在施工过程中,混凝土浇筑收浆完成后,应尽快用麻袋覆盖,防止高温下,并洒水养护,使混凝土表面始终保持潮湿状态。混凝土浇筑完成后必须在侧模外喷水散热,以免混凝土由于温度过高,体积膨胀偏大,在冷却后体积收缩偏大产生裂缝;

针对外部因素引发的预应力空心板裂缝,应注意如下几点: (1)设计计算。在结构计算时应全面考虑空心板的受力情况,包括施工荷载作用下的受力计算。在梁板配筋时,注意剪力筋的布设,要做到增加钢筋根数,减小钢筋截面。对薄弱位置应作特殊设计; (2)二次抹平。混凝土在初凝前往往会出现裂缝,这时及时二次抹平,这样处理可以增加混凝土表面的密度,使混凝土表面产生的裂缝愈合,这是消除早期裂缝的最佳措施; (3)严格控制拆模时间。抽内模的时间要根据现场混凝土强度而定,最好通过试验来确定,严禁过早拆除内模、侧模,要待混凝土达到一定强度后,方可拆除;(4)钢绞束松张时间。当混凝土强度到达设计值70%以上,要保证混凝土养护时间不少于7 d才剪断钢绞束。

3结语

预应力空心板是桥梁结构的承重结构,如果出现裂缝,应及时找出问题产生的原因,采用合理的处理措施加以解决,确保预应力混凝上空心板的质量。设计考虑不周、施工质量低劣、监理力度不够均可能引发预应力空心板裂缝。因此,应严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理及时发现和处理问题,将能有效地防止和控制预应力空心板裂缝的产生。