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现场预制预应力混凝土梁的裂缝控制措施

作者:秩名 时间:2012-08-09 09:07

 

 
摘要:现场预制简支梁施工中,梁体表面及深层经常出现裂缝而影响质量。本文介绍裂缝产生的原因及减少或避免裂缝发生的技术措施,提高施工质量。
  近年来,交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。其上部结构多为现场预制梁板,无论先张法还是后张法施工中梁体均会出现表面或深层裂缝,从理论上来说预应力混凝土梁板不应存在裂缝,裂缝会使梁体受力后应力集中引起梁体破坏。
  一、荷载裂缝
  荷载裂缝是指构件受荷载或自重作用后梁体出现裂缝。荷载裂缝主要分斜裂缝和垂直裂缝两种。
  斜裂缝是荷载裂缝中最多的一种裂缝,多在运营后出现。往往发生在支座附近与梁轴线成25°~50°角,并随时间推移裂缝长度、裂缝数都会增加。斜裂缝对梁体危害大,必须加固处理,在施工中必须提高认识,作好防治。
  垂直裂缝产生跨中底部,垂直梁体。
  荷载裂缝产生原因有:设计承载力不足、运营保养不足、超载运营等是重要原因。施工过程中不按图纸施工,减少钢筋面积、减小预应力值、混凝土标号或构件截面减小。造成粱体承载力不足受力后产生裂缝。
  (一)斜裂缝斜裂缝防止措施:
  施工过程中严格控制混凝土配合比,特殊注意水泥强度,加强水泥现场保管防止水泥吸水板结失效,保证混凝土强度。严格控制钢筋进场检验,保证钢筋强度符合设计要求,配筋数量准确。预应力张拉时张拉力充足,严格检查摸板尺寸及加固措施。保证钢筋面积、预应力值、混凝土标号、构件截面符合设计要求。
  (二)垂直裂缝垂直裂缝产生原因:
  主要是梁体拱度或承载力不足,受力后跨中下部产生裂缝,设计原因多些。主要有有效预应力设计不足、结构尺寸过大抵抗张拉(放张)拱度大等。施工中混凝土保护层较大,或乱踩已绑扎的受力钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,荷载作用下形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。或拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
  垂直裂缝防止措施:
  施工时增加保护层垫块数量,提高职工质量意识,合理安排施工顺序,严禁在已绑扎好的钢筋上踩踏。混凝土浇筑时多做同条件试块,保证试块的真实有效。待混凝土强度达到规范要求后,拆除承重模板。
  二 混凝土收缩裂缝
  在工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩裂缝中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。
  (一)塑性收缩在混凝土浇筑施工后4—5小时左右,经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、结构变截面的地方。因此时混凝土尚未硬化产生的裂缝,称为塑性收缩。
  塑性裂缝产生的原因:
  主要是混凝土流动性过大或流动性不足以及不均匀,在凝结硬化前没有沉实,当混凝土凝固沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动造成混凝土二次移动,形成沿钢筋方向水平的裂缝,因形状象月牙所以通常叫“月牙缝”。
  塑性裂缝防止措施:
  严格控制混凝土单位用水量在180kg/m3以下,水灰比在0.6以下,尽可能减少坍落度;掺加适量、质量良好的外加剂和掺合料,改善混凝土工作性和减少沉陷,混凝土搅拌时间要适当,一般以60—90秒为宜,时间过短会造成拌合物搅拌不均匀、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷;混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不及时;在混凝土浇筑1~1.5小时后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行二次振捣,表面压实抹光。
  (二)缩水收缩(称为干缩裂缝)
  混凝土初凝以后,随着表层水分逐步蒸发,混凝土体积减小,缩水收缩(干缩)。收缩理论中毛细管张力学说认为混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
  干缩裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微,常常被人们忽视。但应当特别指出,由于裂缝碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害结构的抗渗性和耐久性,也会使混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。
  干缩裂缝防止措施:
  主要是注意混凝土养护工作,增加混凝土洒水次数和数量。表面采用覆塑质养生膜或盖草帘,特别注意风大、高温干燥天气的保温。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。
  (三)自生收缩(膨胀)裂缝自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。
  自生收缩裂缝防止措施:
  主要选用合理的水泥品种、标号及单位水泥、水用量。单位体积水泥用量越大、磨度细度越大,则混凝土收缩越大,且发生收缩时间越长。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大。砂率越高,混凝土收缩越大。外加剂也影响混凝土收缩。
  (四)炭化收缩大气中或施工时的二氧化碳、一氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。多发生在暖棚法冬期施工时室内燃煤排烟不畅。炭化收缩裂缝一般宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律。
  炭化收缩裂缝防止措施:
  暖棚法冬期施工时室内燃煤烟要排到棚外,并利用鼓风机加大燃炉进风,保证燃烧充分,不向棚内排放二氧化碳、一氧化碳。
  三、混凝土温度裂缝
  混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。
  混凝土产生温度裂缝的原因:
  由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。在施工过程中,浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。电气焊施工时烧烤混凝土产生局部高温,出现裂缝。混凝土内部含水,受冻后水体积膨胀,引起胀缝。
  温度裂缝防止措施:
  太阳曝晒天气时,加强混凝土覆盖及淋水降温。施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料入模温度,降低内外温差。注意收听天气预报,作好突然降温预防工作。冬期施工时作好已浇筑混凝土的保温,详细计算保温防护材料热能损失,确保混凝土凝固前不受冻。蒸汽养护严格按施工规范要求速度升降温。
  四 混凝土振捣沉落裂缝
  混凝土沉落裂缝产生原因:
  振捣时间太短,振捣不密实,混凝土强度受重力作用继续沉落,侧面部分混凝土受模板张力影响沉落较慢形成裂缝;振捣时间太长,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,在上层发生裂缝,既常说的过振水波纹。混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,新旧混凝土之间粘结力小,在施工缝间出现裂缝。
  混凝土振捣沉落裂缝防止措施:
  机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小,尽可能采用机械振捣。振捣时间应根据振捣机械性能决定,一般50mm插入式振捣棒以10-1 5s/次为宜。混凝土分层浇筑时,先把混凝土接触面凿毛、清洗好,再铺一层高标号砂浆,然后浇筑混凝土。
  五、露筋劈裂裂缝
  由于混凝土保护层厚度不足,承压时产生应力集中,引起混凝土劈裂。劈裂裂缝使钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。此类裂缝一般能看见钢筋形状,能够引起注意。
  露筋劈裂裂缝防止措施:
  增加保护层垫块数量,加大垫块强度。减小施工荷载,避免混凝土浇筑过程中钢筋上堆料过多,设专人振捣前提钢筋使保护层厚度准确。
  六、张拉、放张不当裂缝
  后张粱张拉施工时,因单束张拉,梁体纵向受力不均,产生侧向弯曲,粱体开裂。或因梁端一侧受张拉压应力,一侧正常,梁端纵向剪切开裂。此类裂缝多为偶然发生,发生后非常明显,对梁体危害较大。
  先张粱放张后,因各根预应力张拉力不一致,或失效塑料管长度错误,梁端纵向拉压应力不一致产生剪切开裂。
  张拉裂缝防止措施:
  后张法梁可采用先张拉一束,张拉到应力的60%后停止,然后张拉对称的另一束,这样粱体两侧受力一致,避免量端开裂。
 

 




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