浅析预应力混凝土空心板蒸气养护裂纹的产生与防范

白海霞

（甘肃省交通工程建设监理有限责任公司，甘肃 兰州730000）

随着公路建设不断向绿色化、标准化、规范化的深入，蒸汽养护技术作为梁板养护的一种较先进的工艺被普遍推广应用，但若果控制不当，梁板顶会因“蒸汽养护”产生细小裂纹从而影响结构使用，降低了工程质量。本文就G312线凤平项目对预应力空心板“蒸养”裂纹的成功防范作了一定的总结，并分析了原因，提出了相应的防范措施。

1 梁板裂缝出现的困扰

根据我省交通主管部门标准化管理的规定和需要，所有预应力混凝土梁板要求必须采取“蒸汽养护工艺，以确保梁板混凝土强度达到要求。但使用此方法时，若果控制不当，梁板在经过通汽养护、散热降温等过程后，在揭开养护土工布进行下道工序操作时，会发现很多空心板在顶板部位出现不规则裂纹，宽度在0.2～0.3 mm、深度在0.4～1.2 cm，这些裂纹一旦形成后就不好处理，因为顶板的裂缝若采用开槽处理，方法不当时，会适得其反，造成裂缝长度增加；若采用环氧树脂或灌封胶方法费用太高，增加成本。此问题会一直困扰现场施工管理人员，不仅如此，裂缝将直接影响梁板的内在质量，为今后桥梁使用的耐久性和后期养护留下隐患，影响桥梁工程的寿命。

2 裂纹产生的原因

2.1 混凝土内外温差所致

由于甘肃省处于北方地区,气候干旱，冬夏季温差较大，昼夜温差明显。而为了确保加快项目的工程进度，在保证按期完成上级单位的要求的进度计划任务时，需要在冬季或昼夜温度相差较大的时段进行梁板预制。在混凝土完成浇筑后，由于预应力混凝土空心板采用的是C50高标号混凝土，水泥用量一般为480～495 kg/m3，混凝土中的水泥与水作用后会产生水化热，在水泥凝结硬化过程中，不断放出较高的热量，根据以下经验公式，可以计算混凝土内部最高温度Tmax：

式中，Tmax—混凝土构件内部最高水化热温度，°C；T0—混凝土浇筑入模温度，°C；Q—每立方米混凝土中水泥剂量，kg/m3；

而外界温度又较低（项目所在地室外平均温度约为10°C），依据项目所在地室外温度和混凝土配合比中水泥用量计算一般约在58°C。当养护停止后，揭开覆盖的土工布，混凝土表面因温度降低而产生冷缩，内部温度又没有完全释放，在内胀外缩的作用下，梁板顶表面出现细小收缩裂缝。

2.2 梁空心板的设计顶板与底板厚度不等

设计单位在预应力混凝土空心板结构形式选择时，一般为了保证结构受力的合理性，套用的标准图中所有的预应力空心板设计顶板均较薄，因为顶板中不布设波纹管不穿钢绞线，为了减轻结构自重，一般均为12 cm。而底板则受预应力管道布设的影响，一般设计为12～25 cm，当养护完成掀开土工布后，顶板和底板因为厚度不一致，收缩快慢也不一致，而此时预应力尚未施加。顶板中设计的纵向钢筋和水平钢筋较少，不能承受向下产生的拉应力,从而导致了空心板顶面产生裂缝。

2.3 开始养护时升温梯度过快

由于对现场施工及管理人员技术交底不到位，施工人员操作不当，在预应力混凝土空心板的混凝土浇筑完毕采取蒸汽养护时，不注重细节控制，由于项目所在地的室外温度在冬季过低，在夏季又过高，而在施加蒸汽养护时，对所通入梁板内部的蒸汽温度不加控制导致升温速度较快，在升温过程中由于温度变化速度快于混凝土自身适应温度的变化而产生的徐变，从而导致会产生膨胀裂缝。

2.4 养护完毕时降温梯度过快

在预应力混凝土空心板养护完成时，同样由于施工人员责任心不强，现场操作控制不当，骤然降温，在梁体混凝土的温度完全没有下降的前提下，就骤然停止了加汽养护，并揭开了养护土工布，急于进行下道工序施工，而室外温度又很低，导致构件表面“骤冷降温”，混凝土强度无法提高，表面突然失去大量水分，随着水分的散失，造成梁板混凝土表面开裂。

2.5 部分蒸汽孔道堵塞造成不均匀“受汽”

在预制场建设时，对于养护设备、管道的路径规划等考虑不周，在蒸汽养护设备经反复使用后，现场作业人员对管道、排汽孔等设备检修不及时，造成构件养护时“受汽”不均匀，不同部位接受不同的温度和湿度，造成不均匀收缩，从而产生不均匀裂缝。

2.6 采用的原材料和混凝土配合比不当

没有合理选用原材料以及确定混凝土配合比，选用的水泥品种及技术性能达不到要求，体积安定性虽然合格，但不是太稳定，在温度变化较大时会产生裂缝；配合比设计不合理，水泥用量较高，造成混凝土中的水化热加大，等等，这一系列的因素都会造成混凝土在蒸汽养生不合理时，容易形成板顶裂缝。

3 防范措施

3.1 加强预应力混凝土空心板的养护管理

要及时对预制场内设置的蒸汽养护设备进行检修，确保管道通畅；加强劳务人员质量意识的培训和教育，在通气加温时做到缓慢升温，在停气时也缓慢停气，做到逐渐降温，以防止操作不当出现骤然升温或骤然降温的现象；在拆模时要注意外界的温度，及时对混凝土表面采用养生布进行覆盖。

3.2 增加梁板内的抗裂钢筋

从设计角度进行适当优化，要全面发挥设计施工一体化的优势，从设计层面在不影响结构的使用安全及耐久性的前提下，优化预应力混凝土空心板的顶板配筋设计，在冬季进行梁板预制施工时，可考虑在梁的顶板内适当增加部分抗裂钢筋，此方案既能防止板顶开裂，又能增加梁板的耐久性，能够较好地防止板顶开裂。

3.3 提前施加预应力

应做好施工组织计划和安排，在预应力混凝土空心板的混凝土强度达到设计强度的90%时,应尽早完成对预应力混凝土空心板进行张拉、压浆工作，尽早完成对梁板预应力的施加工作，构件在施加预应力后，能够较大限度地降低出现干缩裂缝的概率，从而杜绝梁板在放置过程中出现收缩裂缝。

3.4 严格控制梁板养护时升降温速度

在预应力混凝土空心板养护时，应该按照规范要求，在养护棚内配备自动测温装置和自动感应装置，当升温速度和降温速度超过设定范围时，系统自动报警或自动停止通蒸汽；或安排专人进行温度观测，并做好记录，随时与操作养护设备的人员进行互动、沟通，严格按规范规定的升降温梯度，控制升降温速度，从而有效杜绝升温过程中的膨胀裂缝和降温过程中的收缩裂缝。

3.5 严格控制进场原材料及混凝土配合比

对进场的原材料要进行严格的试验检测，确保原材料合格，尤其是进场的水泥、减水剂及各类粗细集料的各项指标检测，水泥的体积安定性一定要符合规范要求，减水剂的减水率满足设计要求，控制粗细集料的含泥量，确保粗集料为含泥量≤1%，细集料含泥量≤3%；科学合理地进行混凝土配合比设计，尤其是要调整好混凝土的水灰比，尽可能降低单位体积混凝土拌合物的用水量。

4 结语

通过不断总结和不断改进，从大量的实践经验和事实表明，G312线凤平项目梁板预制质量多次得到上级单位的肯定，就是因为采用了以上防范措施，在实行工程首件认可制后方可按制定的作业指导书进行施工，确保全线100多片预应力混凝土空心板在采用蒸汽养护技术施工中，在蒸汽养护裂纹控制方面取得了较大的成就，有效地解决了本项目预应力混凝土空心板的蒸汽养护裂纹的问题，为后续项目建设采用蒸汽养护总结了宝贵的经验。