橋梁工程預(yù)應(yīng)力空心板裂縫原因分析及控制

      摘 要：作為橋梁的主要承重構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的質(zhì)量直接決定著整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量，而混凝土表面出現(xiàn)裂縫則是橋梁工程最常見(jiàn)和頻繁出現(xiàn)的原因，因此做好橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的原因分析和控制就顯得尤為重要。文章在從混凝土材料本身的性質(zhì)、設(shè)計(jì)方面的因素、施工方面的因素等多個(gè)方面論述橋梁工程預(yù)應(yīng)力空心板裂縫成因的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。 

　　關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力空心板；橋梁工程；裂縫 

　　中圖分類(lèi)號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）11-0138-02 

　　橋梁主要承重構(gòu)件就是預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，其質(zhì)量直接關(guān)乎整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。然而，橋梁工程中最容易出現(xiàn)和最常見(jiàn)的問(wèn)題就是預(yù)應(yīng)力空心板的混凝土表面出現(xiàn)裂縫。在實(shí)際的工程中可以發(fā)現(xiàn)裂縫主要有微觀(guān)裂縫和宏觀(guān)裂縫，其中宏觀(guān)裂縫是指寬度在0.05 m以上的裂縫，而微觀(guān)裂縫則是混泥土本身所固有的、肉眼不可視的裂縫。雖然混凝土表面的裂縫并不足以影響預(yù)應(yīng)力空心板的正常使用，然而其由于會(huì)增加混凝土的滲透性，造成混凝土表面大量暴露而導(dǎo)致混凝土的過(guò)早老化，從而致使混凝土的強(qiáng)度降低而導(dǎo)致混凝土的使用壽命降低。本文分析了預(yù)應(yīng)力混凝土空心板出現(xiàn)裂縫的原因，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。 

　　1 預(yù)應(yīng)力空心板裂縫形成的原因 

　　一般來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力空心板裂縫形成的原因主要包括混凝土材料問(wèn)題、前期設(shè)計(jì)問(wèn)題和后期施工的問(wèn)題。 

　　1.1 混凝土材料 

　　1.1.1 收縮裂縫 

　　毫無(wú)疑問(wèn)的是，混凝土的干燥過(guò)程是從表面開(kāi)始的，而后從表面直達(dá)而逐步擴(kuò)展內(nèi)部的，由此這就使混凝土內(nèi)部的含水量呈一個(gè)梯度分布，這造成的一個(gè)直接后果就是表面水分減少而收縮大且迅速，而在混凝土的內(nèi)部則呈不均勻的收縮分布，由此就導(dǎo)致混凝土的表面承受來(lái)自混凝土收縮而產(chǎn)生的向內(nèi)的拉力，而與之相反的則是其內(nèi)部承受壓力。混凝土表面產(chǎn)生的拉力受到混凝土收縮的速度和其含水量的影響，隨著速度的增加和含水量的減少，一旦達(dá)到一個(gè)程度的時(shí)候在，混凝土表面所產(chǎn)生的拉力導(dǎo)致混凝土本身的抗體強(qiáng)度無(wú)法承受而出現(xiàn)了收縮裂縫。在此，可以發(fā)現(xiàn)收縮裂縫的出現(xiàn)主要是由于混凝土干燥過(guò)程的物理性質(zhì)而導(dǎo)致的。 

　　1.1.2 溫度裂縫 

　　由于水泥的水化會(huì)導(dǎo)致放熱，陽(yáng)光照射則會(huì)產(chǎn)生溫度升高，夜間太陽(yáng)輻射減少則會(huì)導(dǎo)致溫度的減低，正是因?yàn)樯鲜鲈�因所出現(xiàn)的溫度變化導(dǎo)致混凝土發(fā)生改變。眾所周知的是熱脹冷縮，對(duì)于混凝土而言，這一原理同樣也適用。因此，一旦溫度升高的時(shí)候，混凝土的則會(huì)發(fā)生膨脹，一旦溫度降低則會(huì)發(fā)生收縮，這種熱脹冷縮所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度。溫度應(yīng)力在混凝土的抗體強(qiáng)度之內(nèi)則是安全的，而一旦超過(guò)了混凝土抗拉強(qiáng)度則會(huì)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫就稱(chēng)之為溫度裂縫。由此觀(guān)之，溫度裂縫顧名思義就是由溫度變化而引起的裂縫。 

　　1.1.3 徐變作用 

　　所謂徐變則是物體在荷載作用下，其變形情況隨著時(shí)間增長(zhǎng)而增加，而荷載的大小則基本對(duì)其沒(méi)有影響�；炷�土在長(zhǎng)期應(yīng)力的作用下而導(dǎo)致徐變隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)研究指出，混凝土的徐變一般是在1個(gè)月之后完成一半作用的徐變，而在接下來(lái)的兩年時(shí)間里則可以基本完成徐變。然而，較大的徐變會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力空心板的構(gòu)件出現(xiàn)彎矩而增加預(yù)應(yīng)力空心板的剪應(yīng)力，最后就會(huì)出現(xiàn)裂縫。 

　　1.2 設(shè)計(jì)問(wèn)題 

　　1.2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算階段 

　　在設(shè)計(jì)計(jì)算階段的主要問(wèn)題包括以下幾個(gè)問(wèn)題：結(jié)構(gòu)計(jì)算沒(méi)有計(jì)算或者計(jì)算不完整；計(jì)算模型不合理；荷載出現(xiàn)少算或者漏算，沒(méi)有正確估量地震和臺(tái)風(fēng)等特殊載荷；次應(yīng)力作用忽略；結(jié)構(gòu)物的沉降差異的計(jì)算錯(cuò)誤；無(wú)法正確的計(jì)算構(gòu)建斷面的尺寸，由此造成鋼筋用量不足。上述設(shè)計(jì)計(jì)算階段的錯(cuò)誤都有可能造成預(yù)應(yīng)力混凝土空心板出現(xiàn)裂縫。 

　　1.2.2 混凝土的配合比例問(wèn)題 

　　混凝土的主要是由水泥、水、粗骨料等組合而成的，各個(gè)組成部分之間有著嚴(yán)格的比例限制，一旦配合比例出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生。如水泥過(guò)量則導(dǎo)致混凝土的凝結(jié)收縮量增加而易出現(xiàn)表面裂縫。水灰比例過(guò)大則造成粗骨料沉降而致使水分上升的離析現(xiàn)象出現(xiàn)。 

　　1.3 施工問(wèn)題 

　　1.3.1 混凝土拌和澆筑問(wèn)題 

　　主要就是在攪拌的時(shí)候攪拌不均勻或者攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；攪拌之后沒(méi)有及時(shí)澆筑，澆筑時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)；澆筑順序不嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)；振搗不實(shí)，坍落度過(guò)大、骨料下沉、泌水等問(wèn)題的出現(xiàn)；在接縫的地方，沒(méi)有采取合理工序。 

　　1.3.2 內(nèi)模膠囊問(wèn)題 

　　混凝土澆筑過(guò)程中所產(chǎn)生的浮力作用于膠囊之內(nèi)，膠囊沒(méi)有可靠固定則會(huì)致使內(nèi)膜膠囊上浮而造成裂縫的出現(xiàn)。 

　　1.3.3 抽拔膠囊問(wèn)題 

　　由于養(yǎng)護(hù)溫度和混凝土的質(zhì)量直接影響抽拔膠囊，所以要根據(jù)實(shí)際情況做好測(cè)算。一旦抽拔過(guò)早則出現(xiàn)“粘皮”現(xiàn)象，從而影響混凝澆筑的質(zhì)量而出現(xiàn)裂縫。 

　　1.3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)問(wèn)題 

　　混凝土在進(jìn)行拆模之后還要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)不合理則會(huì)造成干縮裂縫的形成。此外，外界溫度過(guò)低的時(shí)候，保溫材料的覆蓋也非常容易造成裂縫的出現(xiàn)。 

　　1.3.5 預(yù)應(yīng)力管道在施工放線(xiàn)過(guò)程中的問(wèn)題 

　　在施工放線(xiàn)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力管道放置不準(zhǔn)確則很容易造成管道局部粗糙甚至彎折現(xiàn)象，從而導(dǎo)致彎折處的徑向力的突變。此外，定位鋼筋間距增加也容易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道出現(xiàn)彎沉和起伏。 

　　2 裂縫的控制 

　　2.1 裂縫的控制處理 

　　2.1.1 表面修補(bǔ)法 

　　表面修補(bǔ)法主要是在打毛和清洗的混凝土的表面上填入油灰狀樹(shù)脂之后再鋪設(shè)薄膜。如果只是為了防水則可以在混凝土的表面涂刷瀝青。表面修補(bǔ)發(fā)的效果和優(yōu)點(diǎn)是顯著易見(jiàn)的，其可以有效的修補(bǔ)裂縫，從而保持構(gòu)件表面的美觀(guān)和延長(zhǎng)使用壽命，但是該法只適用于較窄的裂縫。 　　

      2.2.2 充填法 

　　充填法則比較適合于裂縫較大的修補(bǔ)，其操作流程主要是將混凝土的表面給鑿開(kāi)之后，將槽內(nèi)碎片、雜物清楚，然后再填充入樹(shù)脂砂漿材料、水泥砂漿或?yàn)r青等材料都可以，在填充料硬化之后則使用相關(guān)工具將其磨光即可。 

　　2.2.3 注入法 

　　注入法首先是在裂縫的地方先安置一注入用管，而在裂縫周?chē)鷦t采取表面處理法固定，之后使用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵將低粘度環(huán)氧樹(shù)脂注入即可。注入比較適用于寬度小且深的裂縫，據(jù)相關(guān)研究指出，在裂縫寬度大于0.2 mm的時(shí)候，注入法能獲得最大的效果。 

　　2.2 裂縫的預(yù)防處理 

　　2.2.1 原材料的質(zhì)量把關(guān) 

　　原材料的質(zhì)量直接影響著裂縫的形成，因此要選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，相應(yīng)的混凝土則要選用相應(yīng)的水泥。一般來(lái)說(shuō)作為細(xì)集料的中砂，其Mx要大于2.6，含泥量則要低于2%。在粗骨料的選擇上，則以質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石為宜。一般來(lái)說(shuō)碎石的壓碎值以低于12%、針片狀顆粒含量小于5%為宜。 

　　2.2.2 控制混凝土的混合比例 

　　施工要嚴(yán)格按照合理的設(shè)計(jì)配比進(jìn)行施工配比，加強(qiáng)對(duì)水灰比的控制，視情況使用塑化劑和減水劑。 

　　2.2.3 混凝土的攪拌和澆筑 

　　由于混凝土攪拌的時(shí)間長(zhǎng)或者短都會(huì)影響材料的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)。因此，在攪拌的時(shí)候要特別注意攪拌的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，混凝土攪拌的最佳時(shí)間為2 min。混凝土的攪拌之時(shí)，要密切關(guān)注混凝土的坍落度，嚴(yán)格監(jiān)控用水量。在攪拌完了之后，要及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑。在澆筑時(shí)則選擇溫度較低的時(shí)刻一次性澆筑完為宜。一般而言，采取插入式振搗器施工則要特別注意振搗器的移動(dòng)間距，一般以作用半徑的1.5倍為宜。 

　　2.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù) 

　　混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)預(yù)防裂縫的作用是非常大的，因?yàn)榍拔乃�言的收縮裂縫和溫度裂縫其實(shí)在很大程度上就是由于混凝土的養(yǎng)護(hù)不到味。因此，可以歡聚說(shuō)說(shuō)，混凝土養(yǎng)護(hù)的好壞則在很大程度上決定著裂縫出現(xiàn)的次數(shù)�；炷�土澆筑收漿之后要立刻采取相關(guān)措施確�；炷�士表面保持在濕潤(rùn)，主要以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)為主。對(duì)于水泥水化過(guò)程出現(xiàn)的熱量，可以在側(cè)模外撒水以降低溫度。 

　　3 結(jié) 語(yǔ) 

　　綜上可知，在分析橋梁工程預(yù)應(yīng)力空心板裂縫成因的基礎(chǔ)上，積極采取相關(guān)補(bǔ)救措施，定能確保預(yù)應(yīng)力空心板的質(zhì)量，從而保證整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。文章已經(jīng)指出原材料的選擇、設(shè)計(jì)和施工的問(wèn)題而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，因此在預(yù)防預(yù)應(yīng)力空心板出現(xiàn)裂縫的時(shí)候要對(duì)癥下藥，積極采取有效的措施確保預(yù)應(yīng)力空心板的質(zhì)量。這不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，也可以提高企業(yè)的聲譽(yù)，進(jìn)而促使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 

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