泉州港某引桥工程预应力空心板裂缝成因及其防治措施
2017-03-09沈志超
沈志超
厦门市交通建设工程检测有限公司
泉州港某引桥工程预应力空心板裂缝成因及其防治措施
沈志超
厦门市交通建设工程检测有限公司
在桥梁工程、高桩码头引桥工程中，预应力空心板得到越来越广泛的应用，但在施工过程中，高强度的空心板易产生裂缝。影响因素有温度应力、原材料质量、施工工艺等。预应力空心板是桥梁工程、引桥工程的主要受力结构，保证混凝土的预制质量至关重要，而防治空心板裂缝是控制预制质量的重要一环。本文以泉州港某引桥工程为实例，结合施工现场采取的技术措施和相关技术文献资料，浅析了预应力空心板裂缝的成因，介绍了预应力空心板裂缝的防治措施和效果。
预应力空心板；裂缝成因；防治措施
1 工程概况
泉州港某引桥工程位于泉州市惠安县，引堤、引桥总长2488米（包括引堤），其中引桥长2120m，高桩梁板结构，上部结构为现浇钢筋砼横梁，横梁上安装预应力钢筋混凝土空心板，本工程预应力砼空心板共1313件，单块尺寸20*1.25*0.9m,单块方量为12.3m3。空心板构件采用后张法进行施工，空心板混凝土设计强度为C50。
1.1 空心板浇筑施工工艺
混凝土的浇筑采用连续浇筑，使用自拌混凝土吊罐法施工。浇筑顺序为先浇筑底板混凝土，振实抹平后安装充气气囊作为芯模，再浇筑腹板混凝土，最后浇筑顶板混凝土。其中板梁腹板混凝土浇筑按纵向分段水平分层进行浇筑振捣。空心板顶板混凝土振捣完毕后，对板梁混凝土顶面进行抹平搓毛处理，以保证板梁有较粗糙的混凝土顶板表面。
1.2 配合比情况
混凝土设计强度为C50，混凝土配合比为∶水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=1∶1.26∶2.31∶0.33∶0.007；水灰比0.33，砂率35%，水泥用量为491kg/m3，坍落度120±20mm；采用漳州中达P.O42.5R水泥，外加剂为早强型高性能减水剂。
2 裂缝调查
预应力空心板预制开始后，在现场调查发现，空心板在浇筑完成并拆除钢模后（浇注后24小时内），空心板顶面和倒角处沿顶面预留的铰缝钢筋方向产生大量细小裂缝。
3 成因分析
根据现场裂缝统计的结果，对裂缝成因展开了分析，首先按产生机理对裂缝类型进行分类，然后依据现场情况逐一确认各类型裂缝存在的可能，排除不存在的裂缝类型，并对可能存在的裂缝类型进行主次原因确认。
4 裂缝的防治措施
针对以上原因分析结果，我们提出了以下具体的解决措施，主要从更改顶角设计、降低混凝土入模温度和降低早期水化热、增加二次振捣等方面作适当的改进。
4.1 更改倒角设计
根据裂缝调查和分析的结果，进行了现场试验，发现取消倒角而使用直角相连后可极大的减少倒角处裂缝。据此建议设计院更改倒角设计，并得到设计院的认可和实施。设计变更后该处钢筋的保护层有所增加，同时也避免了浇筑时倒角浮浆比其它顶面更严重的情况。
4.2 合理选择原材料和严控混凝土入模温度
1）原材料选择。根据调查分析结果，我们认为原配合比使用的中达P.O42.5R水泥入场温度过高、早期水化热过大，经试验比对后，选择万年青P.O 42.5水泥替换。同时，要求外加剂厂家对外加剂的性能进行了调整，用普通高性能减水剂替代原早强型高性能减水剂。这两个措施均有利于降低混凝土的早期水化热和表面温升。
2）严控混凝土入模温度。过高的混凝土入模温度，不但极大增加混凝土早期温升，导致砼表面过快干燥，还可能造成混凝土‘假凝’，对于控制混凝土的裂缝极为不利。我们要求对混凝土温度进行测量，超出35℃不得入模。并采用以下管理办法来实现混凝土的温度要求：严格控制水泥进场温度，对进场水泥温度进行温度测量，拒收温度超出70℃的水泥；对入场水泥执行先进先用的原则，保证水泥在水泥罐中有一定的冷却时间；对混凝土用粗集料进行洒水降温。
4.3 控制混凝土的搅拌时间和浇注时间
混凝土拌和时间控制在2—3min，不能过短，也不宜过长，保证混凝土的均匀性；严格控制用水量，经常检测混凝土的坍落度，保证混凝土具有良好的和易性。混凝土浇注选择在一天中温度较低的时候进行，不仅可以降低混凝土的入模温度，还可以降低混凝土的表面温升，减缓砼表面的失水干燥，从而避免空心板顶面混凝土假凝和过快凝结，减轻混凝土干缩应力。
4.4 进行二次振捣、加强混凝土的养护
混凝土顶板浇筑完成后，需要进行二次振捣，避免混凝土浇筑后出现骨料沉降现象，同时可一定程度上解决因混凝土表面水份干燥过快而产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，避免干缩裂缝。
不论是哪一种原因导致的裂缝，混凝土的养护都极为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。混凝土浇注收浆完成后，应尽快使用麻袋覆盖和洒水养护，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，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以利于混凝土尽快散热，养护时间不少于两周。
4.5 严格控制芯模放气时间
为了避免出现因芯模漏气和放气过早而造成的顶面混凝土沉降裂缝，在每次使用充气胶囊前都对其进行严格检查，对于有漏气的胶囊，一律不使用。同时，在空心板顶面混凝土强度未达到2.5MPa前不允许放气。为保证措施得到顺利实施，安排专人检查芯模气压，发现漏气及时处理。
5 效果跟踪
在按上述方案实施后，裂缝现象得到很大的改善。我们对防治方案实施后浇注的空心板进行了跟踪，抽取了其中的8片进行裂缝统计，结果见表1。
6 结语
（1）施工过程中，对于裂缝的分析和处理应结合实际情况，加强对现场施工各阶段的调查与对比，处理方案和改进措施应结合施工现场实践情况和室内试验不断验证与完善。
（2）除了加强养护外，合理的结构设计、适当的选择原材料和调整施工工艺、改善添加剂性能亦可使混凝土结构表层的裂缝得到有效控制。
