公路桥梁预应力混凝土小箱梁裂缝原因的分析与预防＊

2011-08-15李林汉

外语与翻译 2011年3期

关键词：内模箱梁预应力

李林汉

(华南监理公司广州分公司，广东广州510600)

公路桥梁预应力混凝土小箱梁裂缝原因的分析与预防＊

李林汉

(华南监理公司广州分公司，广东广州510600)

针对公路跨铁路桥梁预应力混凝土小箱梁在施工过程中产生裂缝的情况，分析其裂缝产生的原因，并提出了裂缝防治的措施。

桥梁;预应力混凝土;裂缝

目前，在新建铁路公跨铁立交桥的施工过程中，普遍采用预应力混凝土小箱梁的设计方案，能较好地避免施工场地、设备和运行条件的约束。但作为混凝土为主要构件的预应力混凝土小箱梁的病害也随之而来。因此，预防公路跨铁路桥预应力混凝土小箱梁在施工过程中产生各种裂缝必需同时考虑。

一、裂缝产生的情况

惠揭高速公路跨铁路桥梁为2—16m+20m+2—16m预制预应力混凝土小箱梁，为了确保预制预应力混凝土小箱梁的施工质量，首先生产第一片16m的中梁作为试验梁，预应力混凝土小箱梁在混凝土浇筑完成抽拨内模胶囊后发现箱梁内侧混凝土表面出现多处凹凸不平;拆除外模后，沿连接筋竖向产生多条长度20－100mm，宽度为0.02－0.06mm裂缝，顶面也出现30—60mm，宽度为0.02—0.9mm 的裂缝。凿开混凝土裂缝发现，裂缝深度在0—5mm之间，初步判断为收缩裂缝或温度裂缝。不影响小箱梁的正常使用，但考虑预应力钢绞线放张后，有使混凝土表面抗拉强度降低，致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能，所以，分析裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。

二、裂缝产生的原因分析

鉴于预应力混凝土小箱梁产生裂缝，技术人员对施工中的各个环节进行了分析。

1、水泥采用海螺牌 P.O52.5R，经检验符合规范要求，水泥用量:370kg/m3，砂 663kg/m3，碎石 5—20mm 1082kg/m3。

水采用自来水。

粉煤灰(台山F类)120kg/m3，外加剂(上海法拉德建材有限公司生产)5.88kg/m3均符合规范要求及中投标单位生产的产品。

经检验，碎石和砂含泥量均超标，对混凝土表面裂缝有一定的影响，这是混凝土表面产生裂缝的主要因素。

2、设备因素

预制场位于路基挖方地段，台座地基满足要求，没有发现台座变形、位移和下沉现象。

3、施工工艺因素

(1)水灰比过大

在拌制混凝土过程中，拌和设备计量不准，特别是用水量控制不精确，随意性较大，当水灰比过大时就会自下造成离析现象，其结果粗骨料沉于下部，多余水分上升，并且导致振捣后水泥浆上浮到板顶，使混凝土强度不均匀，下部分强度较大，顶板强度较低，这种混凝土强度较弱区往往是裂缝容易发生的部位。水灰比过大，混凝土干缩性加大，产生干缩裂缝。

(2)混凝土浇注。工地采用插入式振动器振密，振动过程出现局部过振现象，致使混凝土表面粗细集料离析，靠边模板的混凝土表面细集料集中，是局部过振现象出现少量裂缝的主要原因。

(3)内模胶囊漏气

充气胶气囊在使用前未经检查及安装充气胶气囊过程未检查固定钢筋是否有带剌的部份，在混凝土灌溉过程中漏气，气压未达到2.5MPa，芯模漏气，致使顶面混凝土开裂及箱梁内侧凹凸不平。

(4)保护层厚度不均匀

在绑扎钢筋过程中，局部位置尺寸控制不准确或控制保护层厚度的垫块绑扎不牢固，在侧模安装过程中碰掉个别控制保护层厚度的垫块，使保护层局部厚度不均匀，造成小箱梁侧面、顶板和主梁翼缘的上下部保护层过小或过大，这种情况也会导致裂缝产生。

(5)钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋的存放未按有关要求存放，使钢筋锈蚀，特别是在箍筋上使用的盘条钢筋，在下垫不稳固的情况下，容易滚动至泥土中产生局部锈蚀，局部锈蚀的箍筋与混凝土未紧密胶结，在混凝土的收缩过程中会产生很大的局部应力导致裂缝产生。

(6)忽视混凝土灌溉过程中的温度控制引起的裂缝

混凝土浇筑过程中温度控制的基本目的是防止混凝土发生温度裂缝。温控和防裂的主要措施有降低混凝土水化热温升、降低混凝土浇筑温度、混凝土人工冷却和表面保护等。混凝土浇筑时的温度不得高于32℃，该试验梁是在元月傍晚浇筑完毕，晚间最低气温9℃，未采取保温措施，如不采取任何保温措施，极易产生混凝土外表温度过低，混凝土水化反应过程中释放出大量的热能，内部温度升高，板面温度却因外界气温有所降低。混凝土内部体积因升温而膨胀，当混凝土内部膨胀所产生的压应力和混凝土表面收缩所产生的拉应力超过其抗压强度和抗拉强度时，梁板表面及梁体侧面就将发生裂缝现象。

(7)侧模拆除时间过早

当拆除侧模板时，混凝土抗压强度达不到2.5MPa时，由于操作时发生震动，较窄的竖向裂缝易在侧面出现。

三、裂缝防治及措施

1、合理进行混凝土配合比设计。在设计混凝土配合比中，不要为了提高保证率而过分增加水泥用量，在满足混凝土坍落度要求的前提下，一定要采取可靠的减水剂，合理调整混凝土配合比，使水泥与水的用量降低，以减少混凝土的凝结收缩量。

2、严把原材料质量关。进场材料必须经严格检验后方能使用，对高标号混凝土使用高标号水泥，减少水泥用量，水泥初凝时间必须大于45min。细集料使用级配良好的中砂，细度模数MX应大于2.6，含泥量小于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，保证水的用量控制在标准之内。

3、严把钢筋安装质量关。钢筋的制作在钢筋加工棚进行，钢筋的加工成型严格按施工规范控制。所有钢筋加工前，必须先作清污、除锈和调直处理。

4、严把模板安装质量关。安装过程中应保证梁体各部位设计尺寸准确，接缝严密。内模每隔40cm设置定位钢筋一道，内模底板下面的垫块应在钢筋绑扎后一次布置。

5、混凝土的浇注。模板、钢筋安装及预应力钢绞线安装定位完毕，检索合格后进行混凝土施工，混凝土浇注应选择一天中温度较低的时温进行，混凝土浇注完成后气温逐步提高，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径的1.5倍，对每一振捣部位必须振捣到混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈平坦、泛浆，边振动徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离析。

6、适时收浆二次抹平。混凝土在初凝前常常会出现裂缝，这时必须及时收浆二次抹平，这样处理有两个好处，一是使混凝土表面的密度增加，二是使混凝土表面产生的裂缝愈合，这是消除混泥土早期裂缝最有效的措施。

7、严格检查胶囊漏气，防止胶囊上浮。要经常打压检查使用的胶囊;检查内模范围是否有探头钢筋，防止穿破胶囊，发现漏气时应及时修补。要准确定位下料，生根要牢固，一般应定在钢绞线上为好，防止胶囊上浮，出现顶板厚度变小，最终引起早期裂缝。

8、加强混凝土养生。混凝土浇注收浆完成后，要及时盖草或塑料膜，并经常洒水使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土浇注后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高、体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，养护时间不少于2周。

当外界气温低于10℃，要加保温材料，进入冬季后应采用蒸气养生。