如何预防预应力混凝土结构的裂缝

摘 要：在桥梁建造与使用过程中,现浇钢筋混凝土结构构件裂缝的发展会使结构物产生异常的内部应力或变形,严重的可能会危及桥梁的结构安全和正常使用,因此全面分析了解梁板裂缝成因是我们有效预防和控制预应力混凝土结构裂缝的主要途径.

关 键 词：混凝土预应力控制

裂缝是混凝土结构普遍会遇到的现象,一类是由外荷载引起的裂缝,也称结构性裂缝,表示结构承载力可能不足或存在严重问题；另一类裂缝是由变形引起的,也称非结构性裂缝,指变形得不到满足,在构件内部产生自应力,当该自应力超过混凝土允许应力时,引起混凝土开裂.在上述两类裂缝中,变形裂缝约占80%.引起该类裂缝的原因主要有：

a、混凝土局部应力过大

预应力筋锚垫板下会产生很大的局部应力,周围混凝土易产生细微裂缝,此裂缝危害较小,但锚垫板下混凝土如不密实或养生不够则易产生较大裂缝,危害较大.

b、主要受力钢筋数量不足

设计或施工时预应力钢筋不足,钢索线形布置有误差,致使受拉区变形过大,混凝土拉应力超过其抗拉强度而产生裂缝.

c、混凝土配比不合理

预应力板梁混凝土设计标号较高,20m跨径以上约为50号,10m、13m和16m跨径为40号较好.在混凝土配比设计时,一般施工人员偏于保守,水泥用量超过高限,特别是在新的混凝土评定标准提高后,其水泥用量较以前增加了5%左右,由于水泥用量的增加使混凝土凝结缩量大,造成表面产生裂缝.

d、水灰比过大

在拌制混凝土过程中,有的拌和设备计量不准,特别是用水量控制不准,随意性较大,由于水灰比过大而自下造成离析现象,其结果粗骨料沉于下部,多余水分上升,振捣后水泥浆上浮到板顶,从而使混凝土强度不均匀,下部分强度大,顶板强度低,混凝土强度较弱区往往是裂缝容易发生的部位.底板浮浆过多发生收缩现象较为明显,在每根箍筋处顶板横向裂缝较为严重.

e、砂、石料含泥量超限

在施工过程中,有时砂、石料含泥量超限,这样它们与水泥之间的胶结力有所下降,造成混凝土的强度和抗渗性降低并且产生网状裂缝.

f、内模胶囊上浮

预应力空心板在混凝土浇筑过程中,混凝土对胶囊有较大的浮力,如果胶囊固定不牢,就会发生胶囊上浮现象,造成顶板厚度减小,这种情况也极易造成裂缝.

g、抽拔胶囊过早

空心板抽拔胶囊的时间与养护温度和混凝土的质量有关,一般控制混凝土强度达到0.6MPa～0.8MPa时为宜.抽拔过早会出现“粘皮”现象,对混凝土质量有影响,当顶板厚度减小或是顶板浮浆过厚时,裂缝容易发生,这种原因出现的裂缝多为纵横裂缝.

h、保护厚度不均匀

在钢筋成型时,有时尺寸控制不准确,造成空心板顶板和主梁翼缘上下部保护层过小或过大,这种情况下也常常出现裂缝.

i、内模变形

空心板内模胶因为制造质量或在施工中有所损坏,造成混凝土浇筑过程中漏气,气压降低；箱梁内模变形,在混凝土几乎没有强度的情况下,顶板混凝土将发生下陷,造成难以补救的事故.

j、侧模拆除时间过早

在混凝土抗压强度达不到2.5Mpa时,拆除侧模板,由于操作时发生震动,侧面常常出现较窄的竖向裂缝.

k、预埋钢筋被碰撞

当混凝土抗压强度很低时,在养生或操作中,碰撞板梁顶预埋钢筋,这时混凝土基本没有抵抗外力的能力,从而发生裂缝.

l、气温变化大

裂缝容易发生在温差变化大的季节,气温的急剧变化或大风造成混凝土表面急剧冷缩或干缩,从而增大了混凝土表面的拉应力,加快了混凝土早期裂缝的形成,结构随着温度变化受到约束时,在混凝土内部产生应力,当此应力超过混凝土抗裂强度,混凝土便开裂,即产生温度裂缝.

m、养生不及时

混凝土施工完毕后,没有适时很好地养护,混凝土表面水分蒸发过快,从而形成干缩裂缝.外界温度在5℃以下时,如果不及时覆盖保温材料,也容易出现裂缝.

n、墩台下沉和落架过早

墩台不均匀下沉或梁底支架拆除过早造成梁的挠度变形过大,在超静定结构中造成桥墩支承点处较大内应力,顶部混凝土拉应力超过抗拉应力,出现较大裂缝,对桥梁危害性较大.

预应力混凝土梁板裂缝的预防及处理措施：

1、由混凝土质量引起的非结构裂缝,可以通过以下措施防止：控制及改善水灰比,减少砂率,增加骨料用量,严格控制坍落度,混凝土凝固时间不宜过短,下料不宜过快,高温季节注意采取缓凝措施,避免水分剧烈蒸发,混凝土振捣密实,改善现场混凝土的施工工艺,同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作.一旦裂缝出现,可以用环氧树脂配固化剂、丙酮以1：05：0.25的比例配合进行修补,将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷毛吹净,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,在涂环氧树脂,贴玻璃布,以后再涂一层环氧树脂.玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂,用清水冲洗干净并烘干.这种封闭处理,能保证日后运营过程中梁体内钢筋不受大气腐蚀,提高结构的使用寿命.

2、由温度应力引起的非结构裂缝,可以通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（在腹板加纵向钢筋）；同时在施工时,应尽量选择温度低的时间浇注后半天（利用早、晚进行施工）.热天浇注混凝土时,应降低水温拌制,选用水化热小和收缩小的水泥灰比,合理使用减水剂,加强振捣以减少水化热,

3、在施工中对30米以上预应力混凝土T梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法：

a在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋,根数为原设计的一倍；

b控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度,尽量避免安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注；

c及时养护,并用塑料布进行覆盖,经常保持混凝土湿润；

d及时拆模、及时张拉.当混凝土达到拆模强度时就及时拆模,当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆；

e裂缝的处置措施：用环氧树脂配固化剂、丙酮以1：0.5：0.25的配合比进行修补.将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷干净,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,再涂环氧树脂,贴玻璃布,之后再涂一层环氧树脂.玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂,能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀,提高结构的使用寿命.

由上述可知,一座桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面；设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝.因此,严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理,是保证结构安全耐用的前提和基础,也是预防和控制预应力混凝土结构裂缝产生的主要途径.