預(yù)應(yīng)力混凝土空心板是橋梁的主要承重構(gòu)件,對整個工程的質(zhì)量至關(guān)重要;炷帘砻娉霈F(xiàn)裂縫是橋梁工程的常見問題之一。裂縫分宏觀裂縫和微觀裂縫兩類,混 凝土的微觀裂縫為混凝土所固有,我們通常所指的裂縫為肉眼可見的宏觀裂縫,其寬度在0.05m以上。表面裂縫不影響空心板的正常使用,但可使混凝土頂面抗 拉強(qiáng)度降低,使用中會增加混凝土的滲透性,并使混凝土暴露表面增大,易使混凝土早期老化,降低混凝土的強(qiáng)度,從而影響其耐久性。本文分析裂縫的成因并提出 控制措施  

  一、預(yù)應(yīng)力空心板裂縫成因分析

  (一)混凝土材料本身的性質(zhì)

  1、收縮裂縫

  混凝土的干燥過程是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的,在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)含水梯度,因此產(chǎn)生表面收縮大,內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,致使表面混凝土承受拉力,內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表層混凝土所產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時,便產(chǎn)生收縮裂縫。

  2、溫度裂縫

  混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時,將發(fā)生收縮和膨脹,產(chǎn)生溫度應(yīng)力,溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時,即產(chǎn)生裂 縫。特別是由于水化放熱作用,使混凝土內(nèi)部與外表面溫差過大,這時內(nèi)部混凝土受壓應(yīng)力,表面混凝土受拉應(yīng)力。由于混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度,表面拉應(yīng) 力可能先達(dá)到并超過混凝土抗拉強(qiáng)度,而產(chǎn)生間距大致相等的直線裂縫(稱溫差裂縫)。

  3、徐變影響

  長時間受力作用下,混凝土徐變逐漸增加。較大的徐變給結(jié)構(gòu)帶來的附加被動內(nèi)力,使板或箱粱構(gòu)件彎矩產(chǎn)生重分布,增大的彎矩增加了板的剪應(yīng)力,因此造成了板裂縫出現(xiàn)。

  (二)設(shè)計方面的因素

  1、設(shè)計計算階段,結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算;計算模型不合理;結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符:荷載少算或漏算;內(nèi)力與配筋計算錯誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不 夠:結(jié)構(gòu)設(shè)計時不考慮施工的可能性:設(shè)計斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤等都有可能出現(xiàn)板中混凝土實際應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致開裂。

  2、混凝土配合比不合理。水泥用量過大使混凝土凝結(jié)收縮量大,容易造成表面產(chǎn)生裂縫。水灰比過大造成離析現(xiàn)象,其結(jié)果粗骨料沉于下部,多余水分上升,振搗后水泥漿上浮到板頂,從而使混凝土強(qiáng)度不均勻,下部分強(qiáng)度大,頂板強(qiáng)度低。

  (三)施工方面的因素

  1、混凝土拌和澆筑不當(dāng)。拌和不均勻(特別是摻用摻合料的混凝土),攪拌時間不足或過長,拌和后到澆筑時間間隔過長;泵送時增加了用水量、水泥用量; 澆筑順序有誤,澆筑不均勻(振動趕漿、鋼筋過密);振搗不實,坍落度過大、骨料下沉、泌水,混凝土強(qiáng)度過低就進(jìn)行下一道工序;連續(xù)澆筑間隔時間過長,接縫 處理不當(dāng)?shù)取?/p>

  2、內(nèi)模膠囊上浮。預(yù)應(yīng)力空心板在混凝土澆筑過程中,混凝土對膠囊有較大的浮力,如果膠囊固定不牢,就會發(fā)生膠囊上浮現(xiàn)象,造成頂板厚度減小,這種情況也極易造成裂縫。

  3、抽拔膠囊過早?招陌宄榘文z囊的時間與養(yǎng)護(hù)溫度和混凝土的質(zhì)量有關(guān),一般控制混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.6 MPa-0.8MPa時為宜。抽拔過早會出現(xiàn)“粘皮”現(xiàn)象,對混凝土質(zhì)量有影響,當(dāng)頂板厚度減小或是頂板浮漿過厚時,裂縫容易發(fā)生,這種原因出現(xiàn)的裂縫多 為縱橫裂縫。

  4、混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng),拆模時間過早;炷潦┕ね戤吅,沒有適時進(jìn)行養(yǎng)護(hù),混凝土表面水分蒸發(fā)過快,從而形成干縮裂縫。外界溫度在5℃以下時,如果不 及時覆蓋保溫材料,也容易出現(xiàn)裂縫。在混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)不到2.5 Mpa時,拆除側(cè)模板,由于操作時發(fā)生震動,側(cè)面常常出現(xiàn)較窄的豎向裂縫。

  5、墩臺下沉。墩臺不均勻下沉造成空心板撓度變形過大,在超靜定結(jié)構(gòu)中造成橋墩支承點處較大內(nèi)應(yīng)力,頂部混凝土拉應(yīng)力超過抗拉應(yīng)力,出現(xiàn)較大裂縫,對橋梁危害性較大。

  6、預(yù)應(yīng)力管道在施工放線過程中不夠準(zhǔn)確,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道不夠圓潤、局部微段出現(xiàn)彎折的現(xiàn)象,造成預(yù)應(yīng)力筋的實際位置與設(shè)計位置存在偏差,從而引起該 處徑向力的突變。此外,預(yù)應(yīng)力管道的定位鋼筋間距過大,容易造成預(yù)應(yīng)力管道在混凝土澆注過程中發(fā)生彎沉和起伏;同時,有的定位鋼筋由于焊接不牢而脫落,預(yù) 應(yīng)力管道在混凝土澆注過程中發(fā)生橫向偏移,使得預(yù)應(yīng)力筋的線形發(fā)生改變,引起徑向力的變化。

  二、裂縫的預(yù)防和處理措施

  (一)裂縫預(yù)防措施

  1、檢查設(shè)計過程

  設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)計算之后詳細(xì)檢查設(shè)計細(xì)節(jié),截面是否合理、配筋是否足夠等,特別是預(yù)應(yīng)力鋼絞線和鋼筋布置必須符合保護(hù)層厚度和間距數(shù)值的要求。薄厚構(gòu)件連接處設(shè)計時要盡可能使兩構(gòu)件厚度一致,同時還要合理配置連結(jié)鋼筋。

  2、嚴(yán)格控制原材料,合理配制混凝土

  進(jìn)場材料必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗后方能使用,對高標(biāo)號混凝土使用高標(biāo)號水泥,減少水泥用量,水泥初凝時間必須大于45min,細(xì)集料使用級配良好的中砂,細(xì)度 模數(shù)應(yīng)保持在2.6-2.9之間,含泥量小于2%。粗骨料使用質(zhì)地堅硬、級配良好的碎石,含泥量小于0.5%,針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%。在混凝土配合比 設(shè)計中,在滿足混凝土坍落度要求的前提下,盡量采取可靠的減水劑,合理調(diào)整配合比,降低水泥與水的用量,以減少混凝土的凝結(jié)收縮量;炷涟韬蜁r間控制在 2min,不能過短,也不能過長。攪拌時間短混合料不均勻,時間過長,會破壞材料的結(jié)構(gòu)。保證混凝土的均勻性,嚴(yán)格控制加水量。經(jīng)常檢測混凝土的坍落度, 以保證混凝土具有良好的和易性。

  3、混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)

  混凝土澆注應(yīng)選擇一天中溫度較低的時候進(jìn)行,采用插入式振搗器振搗時,移動間距不應(yīng)超過振搗器作用半徑的1.5倍,對每一振搗部位必須振動到混凝土停 止下沉。不在冒出氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿,邊振動邊徐徐提出振動棒,避免過振,造成混凝土離析。振搗過程中避免觸及鋼筋和預(yù)埋件。

  混凝土澆筑收漿完畢,即采用養(yǎng)生布或草簾覆蓋和灑水相結(jié)合養(yǎng)生養(yǎng)護(hù),使混凝土表面始終保持在濕潤狀態(tài),不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化 過程中產(chǎn)生很大的熱量,混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱,以免混凝土由于溫度過高,體積膨脹過大,在冷卻后體積收縮產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護(hù)時間一般為7天, 最好10天-14天。 

  4、嚴(yán)格檢查膠囊漏氣,防止膠囊上浮

  對使用的膠囊要經(jīng)常打壓檢查,發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)及時修補(bǔ)。膠囊下放要及時、準(zhǔn)確。膠囊固定要牢固。防止膠囊上浮,并避免鋼筋或其他尖利物品劃破膠囊,造成膠囊漏氣。

  5、控制墩臺變形

  超靜定結(jié)構(gòu)墩臺基礎(chǔ)底地基易產(chǎn)生不均勻下沉,如地質(zhì)狀況不好或不易改造,則應(yīng)選用其他靜定結(jié)構(gòu)。蓋粱底支架不可過早拆除造成撓度變形過大,空心板架設(shè)時應(yīng)同時對稱落架。

  (二)裂縫處理措施

  早期裂縫一般不必處理,但裂縫寬度較大和深度較深時,應(yīng)做些處理,對較嚴(yán)重的裂縫可以鑿成三角槽,用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ);裂縫嚴(yán)重時可在裂縫內(nèi)注入環(huán)氧 樹脂漿液加固:用環(huán)氧樹脂砂漿黏結(jié)鋼板于裂縫處加固或先在裂縫內(nèi)注入環(huán)氧樹脂漿液再用環(huán)氧樹脂黏結(jié)鋼板,二者結(jié)合起來效果更好。

  三、結(jié)語

  橋梁工程的裂縫的出現(xiàn)與混凝土材料本身性質(zhì)有關(guān),也與設(shè)計疏漏、施工不當(dāng)有很大關(guān)系。在實際工程中,應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計和施工的監(jiān)管以防裂縫出現(xiàn),并對已出現(xiàn)裂縫妥善處理,控制其發(fā)展,不至于對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害。