后张法预应力混凝土梁施工裂缝产生原因及预防.docx

干旱地区后张法预应力 T 梁施工裂缝产生的原因及预防措施邓刚 （新疆北新路桥建设股份有限公司 830018） 摘 要: 本文通过多年的桥梁施工经验, 着重谈新疆干旱、炎热地区梁、板预制时应该 注意的问题,对梁、板预制中产生的裂缝原因进行分析,及预防措施进行探讨关键词: 裂缝 原因 预防措施 T 梁一、概述 预应力混凝土梁、板在公路工程中运用非常广泛，在工程预制过程中 有时会出现梁、板裂缝的现象，其产生原因比较复杂，在桥梁建造和使用过 程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜 梁、板开裂的问题经常困扰着桥梁工程技术人员本文着重谈一下我公司施 工的国道 315 线民丰至且末段安迪尔河大桥 30mT 梁施工裂缝产生的原因及 预防措施国道315线民丰至且末段安迪尔河大桥（6-30m）地处塔里木沙漠南缘, 气候炎热、空气干燥，夏季极端气温可达到54C，昼夜温差可达到30^, 属典型的沙漠性气候安迪尔河大桥桥梁上部结构采用后张法预应力 T 梁， 下部结构采用柱式墩、肋板式桥台在第一片试验梁施工完成拆模后，陆续 发现腹板底向上发展的裂缝，翼缘板底部边缘向腹板处发展的裂缝及端头出 现少量水平向裂缝，经现场多方分析、总结经验和现场实践，裂缝得到了控 制。

二、 30mT 梁裂缝的描述 在第一片试验梁施工完成后，施工人员立即用土工布对 T 梁进行覆盖并洒水养生，在拆模第二天后，陆续发现腹板底出现向上发展的裂缝，翼缘 板底部边缘向腹板处发展的裂缝及端头出现少量水平向裂缝，同时腹板局部 出现不规则的龟裂项目部立即组织施工技术人员对裂缝进行了分析，现场 的施工监理及公司工程部的相关人员赶到现场，针对 T 梁出现的裂缝及施工 现场的气候状况、原材料的使用情况、地基承载力的验算及施工工艺的质量 等多方面原因并结合施工现场情况进行分析和总结三、 变形裂缝产生的原因及预防措施1、施工气候炎热：实验研究表明，高温下的混凝土强度随温度的升高 而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力也随之下降由于受热，混凝土体内游 离水大量蒸发也可产生急剧收缩而产生裂缝采取措施：选择一天中气温最低时施工，在混凝土浇注前将砂石料、支 好的模板外侧用凉水冲洗降温，条件允许搭设隔热屏，避免太阳直接照射T 梁模板或混凝土的表面，造成 T 梁两侧温差较大，尽可能采用低水化热的水 泥，限制水泥的单位用量，混凝土浇注过程中，混凝土要充分拌和后薄层入 仓，用 35mm 振动棒配合附着式振动器充分振捣至密实。

2、 构件较长而两端受到较大约束力或构件与底模摩擦力较大，由于周 围环境温度变化产生附加温度应力而产生裂缝采取措施：底座钢板表面保证干净无锈迹或杂质，在安装侧模前，底板 钢板和侧模再涂刷一次好的脱模剂（不采用肥皂水）， T 梁的端模根据 T 梁 顶部混凝土硬化的程度逐渐松开，保证梁体的自由伸缩3、 收缩裂缝主要有塑性收缩、缩水收缩、自身收缩和碳化收缩 4 种， 作为引起裂缝的原因之一，在非炎热的季节可以忽略不计，在热而干燥环境 中，构件面积大而厚度小，养护不及时，收缩就会引起新混凝土的开裂塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5 小时左右，此时水泥 水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收 缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩塑性收 缩所产生量级很大，可达 1%左右在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便 形成沿钢筋方向的裂缝在构件竖向变截面处如 T 梁、箱梁腹板与顶底板交 接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝为减小混凝土塑 性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣 要密实，竖向变截面处宜分层浇筑 缩水收缩（干缩）。

混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降 低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）因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，便产生收缩裂缝混凝土硬化后收缩主要就是缩水收 缩如配筋率较大的构件（超过 3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显， 混凝土表面容易出现龟裂裂纹 自生收缩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） 炭化收缩大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变 形炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而 加快炭化收缩一般不做计算混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错， 成龟裂状，形状没有任何规律为有效的控制裂缝产生，一定要采取合理的养护方法良好的养护可加 速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度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 凝土收缩要小采取措施：混凝土养护的好坏直接关系到是否出现收缩或温度裂缝的重 要环节，散热措施不好，就会引起裂缝混凝土的收缩是不可避免的，关键 是降低混凝土的收缩速度1）养护：混凝土浇注前和浇注完后将模板浇湿降温，混凝土初凝后 立即覆盖然后浇水养护，继续采用体内降温措施，循环灌水或吹入空气，并 延长养护时间2）采用收缩性较低、水泥标号较高、磨细度小的水泥，尽量减少水 泥用量，从而减少因水泥带来的混凝土收缩；用吸水率较小、收缩性较低的 骨料（石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等），尽量避免使用吸水率较 大、收缩性较高的骨料（砂岩、板岩、角闪岩等），骨料粒径大收缩小，含 水量大收缩大3）选用小的水灰比，保水性好的外加剂；控制振捣时间和振捣的办 法减小混凝土的收缩性4）钢筋的保护层厚度要不小于设计及施工规范的要求4、地基变形引起的裂缝：由于基础竖向不均匀沉降或压缩变形，使结 构中产生附加应力，导致结构开裂2004年 9月 9日在现场对 T 梁裂缝产 生的部位和台座的观察，已基本排除因台座下沉而造成的T梁裂缝采取措施：T梁施工前，按照T梁的自重对台座进行堆载试验，堆载前和堆载过程中以及堆载完，用水平仪（最好是精密水平仪）进行台座的定点沉降 观测，确定台座是否有竖向不均匀沉降或压缩变形。

5、施工材料质量引起的裂缝：混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水 及外加剂组成配臵混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝1）、水泥（1） 、水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标氧化钙在凝结过 程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的 水泥石，使混凝土抗拉强度下降2） 、水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从 而导致混凝土开裂3） 、当水泥含碱量较高（例如超过 0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料， 可能导致碱骨料反应4） 水泥品种、标号及用量矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩 性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低另外水泥标 号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩 时间越长例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用 量的做法，结果收缩应力明显加大2）、砂、石骨料 砂石的粒径、级配、杂质含量砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响 混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严 重砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。

砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强 度和抗冻性、抗渗性砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程， 降低混凝土强度，特别是早期强度砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发 生化学反应，体积膨胀 2.5 倍3）、拌和水及外加剂 拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响采用海 水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响采取措施：（1）水泥的使用需慎重，强度等级不宜低于 42.5，宜选用硅酸盐或普通 硅酸盐水泥，不合格水泥会导致出现早期不规则的裂缝（各项指标要符合上 面所述），水泥安定性和碱含量要符合规程要求高温季节要慎用早强水泥， 早强水泥早期水化反应较快，放热集中，加快了混凝土的凝结硬化速度，加 快了混凝土的收缩2）骨料除需满足上述要求外，应严格控制云母含量、有机质和轻物质 含量、硫化物含量和含泥量（砂不大于2%、石不大于1%）、级配差（砂细度 模数M=2.5〜3.0中砂，宜采用级配良好的碎石或砾石，针片状含量不大于 5%,最大粒径不宜超过25mm）等，否则都将影响混凝土的早期强度或后期 增长，硫化物过多将与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5 倍。

3） 尽量不使用或控制外加剂及拌和用水的含碱量,避免产生碱骨料 反应4） 配合比控制：砂率尽可能降低,一般控制在37~40%；水灰比不宜 过大，一般不宜超过0.4；坍落度一般不宜超过18cm;保水性、粘聚性要好， 确保不离析、不泌水4） 、水灰比用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大5） 、外掺剂外掺剂保水性越好,则混凝土收缩越小6、施工工艺质量引起的裂缝：在台座处理、混凝土结构支模、混凝土生产、 浇注、养护、拆模等工艺控制过程中,要确保质量,否则细长薄壁结构容 易出现裂缝1） 、台座要求已在前文叙述,在此不再赘述2） 、模板安装的位臵要准确,使钢筋的保护层厚度不能过大或过小；模 板支撑要牢固,侧模和底模必须严格涂刷脱模剂3） 、混凝土生产中要严格按配合比施工,搅拌必须均匀、稳定,但搅拌 和运输的时间不能过长,否则水分蒸发,影响坍落度需严格控制,严禁不合 格的混凝土入模4） 、混凝土浇注的顺序严格遵守施工工艺,采用阶梯式浇注方法,浇注 速度不能过快,振捣宜充分,不得漏振、过振,顶板浇注完后必须进行严格 收浆、搓毛，不得留有浮浆5）、模板及支撑过早拆除，会造成梁板结构开裂，严格根据同条件下养 护的试块强度和设计、规范中的要求指导拆模。

拆模时应采取适当的办法， 杜绝野蛮作业四、预防措施的落实通过对安迪尔河大桥第一片 30mT 梁施工裂缝产生的原因的分析和总 结，项目部针对第二片梁的施工，采取了多方面的预防措施首先，对现场 施工人员进行专业技术的培训和施工技术交底，加强现场操作人员的责任 心严格要求现场操作人员在混凝土浇筑前用洁净水砂石骨料进行冲洗并搭 设隔热屏避免太阳直接照射 T 梁模板或混凝土的表面，造成 T 梁两侧温差较 大同时，严格控制水泥的单位用量，并采用低水化热的水泥通过对以上预防措施的严格控制与落实，在第二片 T 梁浇筑完成后，避 免了梁体变形裂缝的产生，保证了 T 梁的施工质量结语: 通过国道 315 线民丰至且末段安迪尔河大桥 30mT 梁预制施工， 实践证明，上述预防措施是科学的、合理的，通过改进的施工措施有效保证 了 T 梁的工程质量，杜绝了预制梁 T 梁裂缝的出现，在以后类似的工程施工 中可以借鉴参考文献1、国家行业标准,公路桥涵施工技术规范 JTJ041—2000 2000-11-01 实施。