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現場預製預應力混凝土梁的裂縫控製措施

作者:秩名 時間:2012-08-09 09:07

 

 
摘要:現場預製簡支梁施工中,梁體表麵及深層經常出現裂縫而影響質量。本文介紹裂縫產生的原因及減少或避免裂縫發生的技術措施,提高施工質量。
  近年來,交通基礎建設得到迅猛發展,各地興建了大量的混凝土橋梁。其上部結構多為現場預製梁板,無論先張法還是後張法施工中梁體均會出現表麵或深層裂縫,從理論上來說預應力混凝土梁板不應存在裂縫,裂縫會使梁體受力後應力集中引起梁體破壞。
  一、荷載裂縫
  荷載裂縫是指構件受荷載或自重作用後梁體出現裂縫。荷載裂縫主要分斜裂縫和垂直裂縫兩種。
  斜裂縫是荷載裂縫中最多的一種裂縫,多在運營後出現。往往發生在支座附近與梁軸線成25°~50°角,並隨時間推移裂縫長度、裂縫數都會增加。斜裂縫對梁體危害大,必須加固處理,在施工中必須提高認識,作好防治。
  垂直裂縫產生跨中底部,垂直梁體。
  荷載裂縫產生原因有:設計承載力不足、運營保養不足、超載運營等是重要原因。施工過程中不按圖紙施工,減少鋼筋麵積、減小預應力值、混凝土標號或構件截麵減小。造成粱體承載力不足受力後產生裂縫。
  (一)斜裂縫斜裂縫防止措施:
  施工過程中嚴格控製混凝土配合比,特殊注意水泥強度,加強水泥現場保管防止水泥吸水板結失效,保證混凝土強度。嚴格控製鋼筋進場檢驗,保證鋼筋強度符合設計要求,配筋數量準確。預應力張拉時張拉力充足,嚴格檢查摸板尺寸及加固措施。保證鋼筋麵積、預應力值、混凝土標號、構件截麵符合設計要求。
  (二)垂直裂縫垂直裂縫產生原因:
  主要是梁體拱度或承載力不足,受力後跨中下部產生裂縫,設計原因多些。主要有有效預應力設計不足、結構尺寸過大抵抗張拉(放張)拱度大等。施工中混凝土保護層較大,或亂踩已綁紮的受力鋼筋,使承受負彎矩的受力筋保護層加厚,導致構件的有效高度減小,荷載作用下形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。或拆模過早,混凝土強度不足,使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。
  垂直裂縫防止措施:
  施工時增加保護層墊塊數量,提高職工質量意識,合理安排施工順序,嚴禁在已綁紮好的鋼筋上踩踏。混凝土澆築時多做同條件試塊,保證試塊的真實有效。待混凝土強度達到規範要求後,拆除承重模板。
  二 混凝土收縮裂縫
  在工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮裂縫中,塑性收縮和縮水收縮(幹縮)是發生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。
  (一)塑性收縮在混凝土澆築施工後4—5小時左右,經常出現一種早期裂縫。這種裂縫為斷續的水平裂縫,裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經常發生在板結構的鋼筋部位、板肋交接處、結構變截麵的地方。因此時混凝土尚未硬化產生的裂縫,稱為塑性收縮。
  塑性裂縫產生的原因:
  主要是混凝土流動性過大或流動性不足以及不均勻,在凝結硬化前沒有沉實,當混凝土凝固沉陷時受到鋼筋、模板抑製以及模板移動造成混凝土二次移動,形成沿鋼筋方向水平的裂縫,因形狀象月牙所以通常叫“月牙縫”。
  塑性裂縫防止措施:
  嚴格控製混凝土單位用水量在180kg/m3以下,水灰比在0.6以下,盡可能減少坍落度;摻加適量、質量良好的外加劑和摻合料,改善混凝土工作性和減少沉陷,混凝土攪拌時間要適當,一般以60—90秒為宜,時間過短會造成拌合物攪拌不均勻、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;混凝土澆築時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不及時;在混凝土澆築1~1.5小時後,混凝土尚未凝結之前,對混凝土進行二次振搗,表麵壓實抹光。
  (二)縮水收縮(稱為幹縮裂縫)
  混凝土初凝以後,隨著表層水分逐步蒸發,混凝土體積減小,縮水收縮(幹縮)。收縮理論中毛細管張力學說認為混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表麵收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表麵收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表麵混凝土承受拉力,當表麵混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。
  幹縮裂縫發生在表層很淺的位置,裂縫細微,常常被人們忽視。但應當特別指出,由於裂縫碳化和鋼筋鏽蝕的作用,幹縮裂縫不僅嚴重損害結構的抗滲性和耐久性,也會使混凝土的表麵裂縫發展成為更嚴重的裂縫,影響結構的耐久性和承載能力。
  幹縮裂縫防止措施:
  主要是注意混凝土養護工作,增加混凝土灑水次數和數量。表麵采用覆塑質養生膜或蓋草簾,特別注意風大、高溫幹燥天氣的保溫。養護時保持濕度越高、氣溫越低、養護時間越長,則混凝土收縮越小。蒸汽養護方式比自然養護方式混凝土收縮要小。
  (三)自生收縮(膨脹)裂縫自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界濕度無關,且可以是正的(即收縮,如普通矽酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。
  自生收縮裂縫防止措施:
  主要選用合理的水泥品種、標號及單位水泥、水用量。單位體積水泥用量越大、磨度細度越大,則混凝土收縮越大,且發生收縮時間越長。用水量越大,水灰比越高,混凝土收縮越大。砂率越高,混凝土收縮越大。外加劑也影響混凝土收縮。
  (四)炭化收縮大氣中或施工時的二氧化碳、一氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。多發生在暖棚法冬期施工時室內燃煤排煙不暢。炭化收縮裂縫一般寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律。
  炭化收縮裂縫防止措施:
  暖棚法冬期施工時室內燃煤煙要排到棚外,並利用鼓風機加大燃爐進風,保證燃燒充分,不向棚內排放二氧化碳、一氧化碳。
  三、混凝土溫度裂縫
  混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。
  混凝土產生溫度裂縫的原因:
  由於受到自身約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。在施工過程中,澆築之後由於水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,致使表麵出現裂縫。電氣焊施工時燒烤混凝土產生局部高溫,出現裂縫。混凝土內部含水,受凍後水體積膨脹,引起脹縫。
  溫度裂縫防止措施:
  太陽曝曬天氣時,加強混凝土覆蓋及淋水降溫。施工中應根據實際情況,盡量選擇水化熱低的水泥品種,限製水泥單位用量,減少骨料入模溫度,降低內外溫差。注意收聽天氣預報,作好突然降溫預防工作。冬期施工時作好已澆築混凝土的保溫,詳細計算保溫防護材料熱能損失,確保混凝土凝固前不受凍。蒸汽養護嚴格按施工規範要求速度升降溫。
  四 混凝土振搗沉落裂縫
  混凝土沉落裂縫產生原因:
  振搗時間太短,振搗不密實,混凝土強度受重力作用繼續沉落,側麵部分混凝土受模板張力影響沉落較慢形成裂縫;振搗時間太長,粗骨料沉入底層,細骨料留在上層,在上層發生裂縫,既常說的過振水波紋。混凝土分層或分段澆築時,接頭部位處理不好,新舊混凝土之間粘結力小,在施工縫間出現裂縫。
  混凝土振搗沉落裂縫防止措施:
  機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小,盡可能采用機械振搗。振搗時間應根據振搗機械性能決定,一般50mm插入式振搗棒以10-1 5s/次為宜。混凝土分層澆築時,先把混凝土接觸麵鑿毛、清洗好,再鋪一層高標號砂漿,然後澆築混凝土。
  五、露筋劈裂裂縫
  由於混凝土保護層厚度不足,承壓時產生應力集中,引起混凝土劈裂。劈裂裂縫使鋼筋與混凝土握裹力削弱,結構承載力下降,並將誘發其它形式的裂縫,加劇鋼筋鏽蝕,導致結構破壞。此類裂縫一般能看見鋼筋形狀,能夠引起注意。
  露筋劈裂裂縫防止措施:
  增加保護層墊塊數量,加大墊塊強度。減小施工荷載,避免混凝土澆築過程中鋼筋上堆料過多,設專人振搗前提鋼筋使保護層厚度準確。
  六、張拉、放張不當裂縫
  後張粱張拉施工時,因單束張拉,梁體縱向受力不均,產生側向彎曲,粱體開裂。或因梁端一側受張拉壓應力,一側正常,梁端縱向剪切開裂。此類裂縫多為偶然發生,發生後非常明顯,對梁體危害較大。
  先張粱放張後,因各根預應力張拉力不一致,或失效塑料管長度錯誤,梁端縱向拉壓應力不一致產生剪切開裂。
  張拉裂縫防止措施:
  後張法梁可采用先張拉一束,張拉到應力的60%後停止,然後張拉對稱的另一束,這樣粱體兩側受力一致,避免量端開裂。
 

 




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