预应力混凝土空心板梁产生裂缝原因分析及预防措施

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  摘 要:在公路桥梁建设施工的过程中,预应力混凝土空心梁板会受到很多因素的影响出现比较明显的裂缝现象,一旦出现了这样的问题,就会使得整个公路的质量和稳定性都受到非常不利的影响,甚至还会造成严重的安全事故,所以在施工的过程中我们必须要对产生裂缝的原因进行详细的分析,同时还要采取有效的措施对其进行预防。本文主要分析了预应力混凝土空心板梁产生裂缝原因及预防措施,以供参考和借鉴。
  关键词:预应力空心板;裂缝;温度控制
  预应力混凝土梁板结构在当今的施工中时非常常见的结构形式,但是因为混凝土自身的一些不足,所以这种结构也会受到多种因素的影响,所以也经常会出现裂缝的问题,这在公路施工过程中表现的十分的明显,它也会对工程的质量和安全性产生非常不利的影响,所以我们在施工的过程中必须要对产生裂缝的原因进行详细的分析,从而也可以采取有效的措施对其进行处理和控制。
  1 工程概述
  在工程联接段主体工程施工专用公路上共有4座跨河大桥。其中,桥长112m,设计标准跨度为20m,桥面宽为净7+2×1.25m。桥梁下部结构为柱式桥墩、桥台、灌注桩基础;上部结构采用装配式预应力混凝土空心板(后张法钢绞线)。桥梁设计荷载为汽-20,校核荷载为挂-100。该桥共有空心面板梁38根。在预应力混凝土空心板钢绞线张拉前,发现有部分已预制好的空心板跨出现不同程度的裂缝。
  2 裂缝原因分析
  2.1 台座基础不均匀导致梁体裂缝
  该台座基础是砖和混凝土结构,台座两端的底部垫层的主要材料是混凝土,沿梁长大约2米,其厚度大约为10厘米,同时其中间的位置使用的是普通砖体当做了垫层,垫层的厚度达到了12厘米,因为混凝土和砖体之间的膨胀系数存在着十分明显的差异,所以在外界的温度和湿度都发生了一定的变化的时候,二者的变形程度是明显不同的,这样也就使得垫层的变形会出现非常严重的不均匀现象,而在施工的过程中对其进行养护的时候垫层之下的土基出现了比较明显的渗水现象,所以结构的局部会出现比较明显的下沉现象,所以混凝土前期的强度不是很高,刚度也比较差,所以对于这些部分而言,就非常容易出现裂缝现象。其实际的作用机理和受弯构件裂缝的形成非常的相似。
  2.2 忽视混凝土浇筑过程中的温度控制工作
  混凝土浇筑施工的过程中采取有效的措施对温度进行适当的控制,主要是为了可以避免混凝土出现温度裂缝,温度控制措施主要有减少混凝土水化反应过程中所释放的热量,在混凝土浇筑施工的过程中要降低混凝土自身的温度。或者也可以用人工的方式对混凝土进行冷却处理,这些都能达到相同的效果。
  在本工程建设的过程中,业主和承包商签订的合同当中规定,混凝土浇筑的过程中,温度一定要控制在32℃之内,如果施工现场的温度达不到施工的要求,但是又一定要进行浇筑施工的时候,承包商应该首先向监理工程师汇报,然后采取监理工程师同意使用的降温方法,但是在梁体浇筑施工的过程中,承包商并没有严格的按照相关的标准和要求去执行,这也是工程出现裂缝现象的一个非常重要的原因。
  从承包商提供的相关资料来看,已经出现裂缝的预应力混凝土空心板都是在6月14号到7月7号之间完成浇筑施工的,在这一段时间之内,温度一直都处在较高的状态,最高的温度达到了36℃,而最低的温度也达到了17℃,在经过了相关的严格的统计之后发现,产生裂缝的梁一共有21根,其中有14根是在中午温度较高的条件下完成浇筑的,浇筑的时候,外界的温度都已经超过了32℃,在这种高温的环境当中,拌合、运输和浇筑都采用了水化热较高的硅酸盐水泥所生产的混凝土,如果在这样的情况下没有采取任何的控制措施,就很有可能会因为温度的影响而出现比较严重的温度收缩现象,这样一来混凝土温度过高,从而使得部分或者是全部结构都会受到台座的影响,所以在混凝土结构内部会产生非常大的应力,这样也就会出现比较明显的温度裂缝。
  2.3 养护中温度控制措施不当,养护时间不足
  在工程建设的过程中,承包商对混凝土的养护措施是在梁体的外侧使用塑料布或者是彩色的工程布对其进行覆盖,梁孔内部采用的是两端砌砖封堵的方法对其予以养护。
  如果施工处在高温的条件下,采用不透气的材料对混凝土进行养护,就会使得混凝土的温度骤然升高,甚至已经超过了外界的温度,所以承包商所使用的养护措施不但不能对温度予以有效的控制,还会对温度控制效果产生负面的影响。梁孔的内部采用在两端砌砖封堵和蓄水养护的方法只是对梁体的底部存在着一定的作用,但是对其他位置并没有非常显著的效果,此外,这种养条件下,胎膜底部和梁体的下端温度的变化并不是非常的显著,而梁体上面和表面的混凝土在温度上会产生非常明显的变化,温度和湿度在出现了频繁变化之后就会使得混凝土出现比较明显的温度裂缝,所以采取这种养护方式并不是非常的科学合理,在这一过程中很有可能会出现温度控制效果差的现象,使得混凝土出现比较严重的裂缝问题。
  从养护时间的角度来说,规范当中规定的是养护时间应该延长到施加预应力之后,但是该工程的梁体养护时间只有7到10天,所以无法满足养护的要求,混凝土干缩比较严重,这也会使得混凝土出现比较严重的裂缝问题。
  2.4 裂缝与施加预应力时间的关系
  该桥最早预制(6月14日~6月22日)的10根梁中,仅有1根开裂,而且开裂的梁是在15:00浇筑的,距张拉日期8月24日的时间间隔为64~72d;较晚预制(6月30日~7月2日)的16根梁中,有11根开裂;最晚预制(7月3日~7月7日)的12根梁中,就有8根开裂,距准备张拉日期8月24日的时间间隔为48~51d。据笔者调查,其它同类型桥的桥面板浇筑日期距张拉日期基本都在50d以上(养护时间均在30d以上),发现有裂缝的梁仅有1~2根。由此可见,张拉时间并不是混凝土裂缝产生的决定性因素。当然,及早施加预应力,可能会在一定程度上阻止混凝土裂缝的进一步发展,但不是预防和控制混凝土裂缝的根本措施。
  3 空心板裂缝的预防控制措施
  对类似本工程的混凝土构件裂缝的预防,除了合理选择原材料和配合比,采用级配良好的石子外,必须加强浇筑和养护时混凝土的温度控制,降低混凝土搅拌和浇筑温度,控制浇筑后的混凝土与大气的温度差;加强早期养护,适当延长拆模时间,延长养护时间,使混凝土缓慢地降温、收缩,以有效地降低约束应力,提高结构抗拉能力;同时保证地基受力均匀,避免养护水浸泡地基,以保证混凝土构件不受地基变形影响。
  结束语
  近年来,随着预应力混凝土空心板在安全、可靠、经济、合理等方面日益显现出来的优越性,这种新型结构形式在公路建设中得到了广泛的推广与应用,并受到了建设、施工及监理等各方的好评,相信这种结构形式,在水电工程建设中也定会得到更广泛的推广与应用。
  参考文献
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