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预应力混凝土构件产生张拉裂缝的原因及其处理办法

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常见问题

1、预应力混凝土构件产生张拉裂缝的原因及其处理办法一、前言在后张预应力混凝土结构的工程应用中，常遇到预应力混凝土构件在张拉前即出现裂缝的问题。当混凝土结构是带裂缝工作时，工程结构耐久性以及结构性能都将会受影响。对于预应力混凝土结构的裂缝控制是较为严格的，尽管张拉前产生的裂缝可能会在张拉后闭合，但是，总会对结构性能产生不利的影响，因此，有必要对预应力混凝土构件在张拉前产生裂缝的原因进行分析，并在此基础上寻找可行的预防裂缝产生的措施，以及对裂缝种类判别方法和相应的处理措施。二、裂缝产生的原因简单来说，裂缝产生的原因有两种。一是由荷载引起的，称这类裂缝为结构性裂缝，是承载力不足的结果；另一种为由于变形受约束引起的，此类裂缝称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩、基础的不均匀沉降等因素引起的变形，当变形受到约束，在结构构件内部产生次应力，加之混凝土的早期抗拉强度是比较低的，因此产生的次应力很容易超过混凝土的抗拉强度，从而引起混凝土开裂。以预应力梁板为例，梁板产生结构性裂缝基本由以下几种原因产生：后张法预应力构件，张拉后沿预应力筋孔道方向出现纵向裂缝。主要因为施工中预应力孔道定位不力或不准

2、，孔道偏向一侧，当张拉时预应力筋会对孔壁产生较大的侧向分力，如遇砼较薄时，就会沿孔道侧面出现裂缝，严重时会产生局部崩裂。预应力板类构件的板面出现裂缝，主要因为预应力筋放张后，由于肋的刚度差，当控制力偏高时，受压后产生反拱，使板面出现拉应力。加上板面与纵肋收缩不一致，也使板面受拉，两种应力值叠加，当超过混凝土抗拉强度，便会出现横向裂缝。板面四角斜裂缝是由于端横肋对纵肋压缩变形的牵制作用，而在四角区出现对角线方向拉应力，加上收缩作用而引起裂缝预应力桁架，托架等端头沿预应力方向的纵向水平裂缝，主要是构件端部节点尺寸不够和未配置足够的横向钢筋网片或钢箍，当张拉时，由于垂直预应力钢筋方向的“劈裂拉应力”而引起裂缝出现。此外，砼振捣不密实，张拉时砼强度偏低，以及张拉力超过规定等，都会引起这种裂缝出现。混凝土收缩变形受约束产生次应力是混凝土结构产生非结构性裂缝的一个主要原因，此类裂缝称为收缩裂缝。混凝土的收缩变形包括由于混凝土凝固过程中混凝土多余的水份蒸发而产生的干缩变形，以及水泥水化作用逐渐硬化形成的混凝土骨架不断紧密而产生的凝缩变形。此外，混凝土结构随着温度变化会产生热胀冷缩变形，当此变形受到约

3、束，在混凝土内所产生温度应力是导致非结构性裂缝产生的另一主要原因，此类裂缝称温度裂缝。总之，混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的，各种引起混凝土开裂的因素不但能独立地产生裂缝，而且它们又是相互联系，相互影响，因此对于一道裂缝的成因不仅要把握其主要因素，还要全面考虑其它的相关影响因素。三、预防裂缝产生的措施预应力构件在张拉前其受力性能同普通钢筋混凝土构件是完全相同的，所以一般来说，凡是适用于普通混凝土的防止裂缝出现的措施均能适用于未张拉的预应力混凝土构件，这些预防裂缝产生的措施主要包括：改善混凝土材料的性能。加强混凝土浇捣的控制和加强混凝土的养护。结构设计时注意减少收缩和温度变形的影响以及加大抵抗变形的能力。加强预应力混凝土构件的底模支撑。同样以预应力梁板为例，可以采取以下具体措施：选择良好的砼配合比，加强砼振捣，保证砼的密实性和强度预应力锚下的局部补强钢筋网片须保证其位置和数量；预应力锚下螺旋筋应按要求放置准确；预应力锚垫板定位要准确，保证预应力孔道轴线在端部与锚垫板承压面垂直，以防因砼局部偏心受压而破裂。后张法施工时，张拉顺序应遵循全断面先受拉区，后受压区，且由中心向两侧对称进行的

4、原则进行。必要时要进行计算，以板面不出现拉应力为度，使纵肋预应力钢筋引起的反拱减小，避免板面出现受拉裂缝。砼必须达到设计要求的强度，再进行预应力张拉或放张。操作时，控制应力应准确，并应缓慢放松预应力钢筋模胎端部加弹性垫层或设置滑动面，或减缓模胎端头角度，并选用有效隔离剂，以防止或减少卡模现象。四、开裂后裂缝类型的判别和处理方法判别裂缝类型首先要对裂缝的外形特征及其位置进行观察和分析，例如收缩裂缝多发生在混凝土表面上，裂缝较浅而细；对于板类构件，多沿短方向均匀地分布于相邻的两根钢筋之间并与钢筋平行；对于高度较大的预应力混凝土梁，一般在腰部产生竖向裂缝，且多集中在构件的中部，中间宽两头窄，至梁的上缘及下缘逐渐消失；而温度裂缝要看出现在那种构件上，对于板构件上的温度裂缝多为贯穿裂缝；发生在梁上的多是表面裂缝，大多数温度裂缝沿结构截面高度呈上宽下窄状，上下边缘区配筋较多的结构，有时亦出现中间宽两端窄的梭形裂缝，裂缝发生前会发出断弦式的声音。对于张拉前预应力构件产生结构性裂缝，则往往是在受拉区的混凝土展开（受拉区应按施工工程中的实际受力模型分析），因此此裂缝在构件表面呈边缘较宽，在构件内逐渐

5、变窄小。其次要辅以必要的检测工具对裂缝的宽度、长度、深度、具体位置以及其稳定性进行观测，靠肉眼和借助放大镜寻找与观察裂缝的位置，确定裂缝的始末端，再用钢直尺测量裂缝的长度和位置。目前，混凝土裂缝的修补方法主要有三种：表面封闭法、开槽填补法和压力注浆法。表面封闭法一般用于处理表面的微细裂缝，多采用防水涂料进行表面涂膜处理，达到封闭裂缝和防水的作用，该方法不适合于宽度大0.2mm的裂缝；开槽填补法是沿着裂缝将混凝土凿成V型槽，然后用水泥类或树脂类填补材料将其填平补牢，达到封闭裂缝的目的。压力注浆法是借助压力将注浆液注入混凝土裂缝中而使裂缝充满补牢。这种方法不损伤结构的强度，补完后防水性能和耐久性可靠，修补的质量也较好。裂缝的修补要考虑构件的耐久性、防渗性和美观。对于预应力度较大的全预应力构件，当该构件在张拉前出现了非结构性裂缝，如果裂缝较细，张拉后裂缝将在预压力作用下自行闭合，张拉前先进行表面封闭法或补缝即可保证构件的正常使用；而当该预应力混凝土构件张拉前产生结构性裂缝，则对于裂缝宽度在0.3mm以内时均需先补缝后再进行张拉，最好采用压力注化学胶粘剂的方法进行补缝。对于中等和低预应力度的部分预应力混凝土构件，当该构件张拉前已产生非结构性裂缝，应先封闭裂缝后进行张拉；而且该构件张拉前产生结构性裂缝，且当该裂缝位置与宽度均在原设计允许的范围内时，可不进行裂缝处理，直接张拉即可。按照裂缝的不同产生原因与原设计允许范围进行比较与分析，得出既保证构件质量又能满足耐久性要求的处理措施。

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