T梁开裂的原因分析2011年1月11日

1、大型预制预应力混凝土梁板裂缝的产生和防治1、前言随着路桥建设项目的不断发展，大型、特大型桥梁的预制工程随处可见。 在桥梁预制构件施工中，有一个很普通的质量通病 梁体裂缝（纹），却一直困扰着工程施工人员，本文根据云南大丽高速公路四合同段的桥梁施工实例来 分析梁体裂缝（纹）产生的原因及对应其生成原因而应采取的防治措施。2、梁体易出现裂缝（纹）的部位根据各类型桥梁的梁板施工，将各梁板常见出现的裂缝（纹）位置进行统 计，其结果见表 1 ：表1序号梁板类型梁板规格梁板裂缝（纹）位置备注仃梁25-50m梁端梗部位以及梁端1/3跨范围2 空心板 16-30m 单、双孔梁梁端底板、顶板以及侧板相连接的边角部位

2、， 侧板纵缝、横缝3 箱梁 20-40m 箱板结合部，顶板纵、横裂缝（纹）根据表 1 的统计，我们实例一一分析其原因。3、T梁两端的梗部裂缝3.1 实例高速某标段预制50 m T梁，第2榀梁拆模后发现两条梗部裂纹，一条长 2.9 m, 条裂纹长近4 m。施工技术人员对裂纹进行了详细的检查和记录，并初步 认定为养护不及时造成的。在后几榀梁预制生产时，施工人员改变了旧的养护 方法,加强了混凝土拆模后的养护,保证了养护的质量。但第 4、 5榀梁端梗部 又出现一条裂缝，长度分别为1.8 m和3.9 m。现场技术人员和监理检查分析， 认为裂缝可能是由于支护不当（用方木直接垂直支护在梁两端翼板下）引起 的

3、。于是将前几榀梁已支护方木全部拆除，改为斜支梁梗肋的方法来支护梁 体，然后继续施工。但在预制第 8、9、10 三榀梁时，梁梗部依旧各出现一条裂 缝，现场技术人员会同监理工程师将所有裂缝全部凿开检查，检查结果显示最 大的裂缝深度为1.5cm，大部分裂缝深度在1-1.5cm之间。现场施工人员和监理再次分析原 因，认为是梁梗部抗裂筋较少，于是在梁梗部增加了部分抗裂钢筋。其后第 11、13、14、18、22 五榀梁梗部下方裂缝依然存在，只是长度相应有所减小。 施工单位和驻地监理同时向总监代表处和业主汇报了这个问题，业主召集质量 监督部门和业内的专家来到施工现场，连续观看了两榀梁的施工情况，专家认 为裂

4、纹的出现与施工人员操作不规范有关，其中包括钢筋受到踩踏，混凝土下 料高度过高冲击钢筋骨架，混凝土振捣时拔出过快等，致使钢筋骨架下陷、钢 筋保护层变薄，混凝土干缩、拉裂，从而造成混凝土产生裂纹。采取针对性的 措施后，又在专家的指导下施工了 23、24 两榀梁，但仍然出现了裂纹，专家们 又提出了腹板混凝土浇筑后，应该有一定时间的技术间隔，然后再施工顶板混 凝土的浇注方案，这一合理的技术间隙的确定应依据混凝土的初凝时间及混凝 土的自沉时间这两个参数决定，在保持一定的技术间隙后，再次浇筑顶板混凝 土，顶板混凝土浇注后进行二次复振，这样施工将彻底消灭裂缝。按照专家的 安排，连续生产了 25、26、27

5、三榀梁，这三榀梁上的裂缝消失，专家又建议将 所增加的抗裂筋有垂直梁轴线布置改为与轴线成 45°角布置，这样改进后，以后 生产的 50 余榀梁再也没有裂缝发生。3.2 原因分析总结以上施工过程，该裂缝产生的原因有以下几个方面：3.2.1 高标号混凝土T 梁一般外形尺寸较长、大，采用的均为高标号混凝土，其水泥含量高，水 泥干缩性也就大，混凝土的抗拉性有不好。一旦混凝土的外表面的水分比内部 蒸发的快，虽然养护及时，也足以造成梁体内外混凝土收缩不一致。相对而 言，梁体外部的混凝土收缩量较内部的大，这是造成梁体出现裂缝的原因之3.2.2 混凝土沉降腹板在浇注完成后，依旧受附着式振动器振动，其本

6、身还有一定的微量下 沉空间，连续浇筑顶板混凝土后，腹板混凝土也就完成了其大部分的微沉，而 梁顶板与腹板相连接处的梗部混凝土因钢筋阻碍无法随腹板混凝土的微沉而下 沉，因而在梁梗部形成簿弱线，尤其在钢筋布设处的混凝土最为簿弱，所以混 凝土在此处因腹板混凝土局部下沉而产生拉应力，容易将混凝土拉裂缝。3.2.3 混凝土保护层不足在浇筑过程中，由于钢筋受到踩踏，混凝土下料高度过高冲击钢筋骨架， 钢筋保护层变薄，造成钢筋下无粗集料的现象。就是说，在保护层不足的钢筋 下，只剩下高标号的水泥砂浆，而其突出特点是易裂，这也是梁梗部产生裂缝 的原因之一。3.3 预防措施造成梁体裂缝的原因大体就是上述的三条，针对这

7、三条原因所采取的措施 是：（ 1）、增加腹板混凝土施工后的合理技术间隙时间（在混凝土初凝时间 内），以便尽量完成混凝土剩余的自沉。（2）、增加顶板混凝土二次复振，使顶板混凝土沉实并与腹板密贴，同时也要加强振捣，消除钢筋外混凝土难以振实的缺陷。（3）、要控制好混凝土的保护层厚度，特别是梁体的薄弱部位要特殊处 理，增加垫块，严禁踩踏钢筋等。4）、在梁梗部，合理增加抗裂钢筋网，减少裂缝产生的几率。5）、保证施工人员规范操作、机械设备配置合理等一些作业常识。3.4 对已经产生裂缝的梁处治办法对已经出现的裂缝，首先应在裂缝末端钻眼截住裂缝，以防止继续开裂。 截住缝钻孔深度宜小于或等于裂缝端部的缝深，随即

8、对裂缝进行破口检查，检 查裂缝深度；其次分析梁体裂缝处的应力状态，包括施工阶段和使用阶段；再 者，分析裂缝深度和位置对梁的危害；最后，在上述分析的基础上，对于允许修补的梁，采用目前已有的修补方法和自己掌握的技术水平，选择适合的修补 办法给予修补。如上所举实例中出现的T梁裂缝，其中除了第2、5两榀梁因为裂缝较长， 安全起见报废外,其余的梁均采取上述裂缝处治办法。首先进行钻眼止缝；其 次检查该缝裂深，最深1.5cm （到钢筋为止），缝宽0-2.5mm;再次分析梁体裂 缝处的受力状况,该梁梗部属受压区,裂缝存在对于梁梗部受压不利,且梁梗 部裂缝对内部钢筋有锈蚀。最后制定了处治措施,具体修补办法是：裂

9、缝宽度> 0.02mn者，采用注射高强度混凝土粘合剂的办法来粘结混凝土；裂缝<0.02mm 者,凿开裂缝,采用灌注环氧树脂砂浆来粘结修补裂缝。上述两种修补办 法,经过检查,效果比较理想。4、空心板裂缝4.1 实例高速公路某标段预制厂生产20m和16m预应力空心大板，进入冬季后，该 施工单位采取了必要的冬季施工措施，冬季施工的第 1 块板时室外气温为 -1- 4°,日平均气温为2-5 °该梁浇筑完成后，操作人员马上将温棚内的温度升 高，温度升高的记录见表 2：表2项目单位记录备注时间 h0.51.01.524610温度©1.56.28.511.61314

10、.214.836小时后，进行了拆模，在空心板跨度 2/5 处出现一条 1 mm 宽的裂缝,该裂缝贯通空心板侧面和 2/3 底板,只有 1/3 底板 未开裂,试压三天期同条件养护试件,强度已经达到设计强度的79.9%。第七天试压了同期同条件养护的试件,其强度已经上升到设计强度的101%。于是,第七天时,对该板进行了预应力张拉,张拉后裂缝消失,（用十倍放大镜只能看 到板梁的上 1/5 高以上有细微裂缝）。由于对该板不放心,经各方面研究决 定：用该板做非破坏性荷载试验,试验最大荷载为120%设计荷载。在该板浇筑完成后的第 31 天,进行了试载,试载过程显示情况为：在荷载达100%设计荷载时，板底未出

11、现裂缝；在荷载达到 109%设计荷载时，板底出现一条裂缝，缝 宽为0.08mm;在荷载达到115%设计荷载时，板底出现四条裂缝，最大缝宽为 0.22mm,最大高度0.38mm,板体原横断面裂缝处仍无破坏现象；再加荷到设 计荷载的 123%时（由于荷载量级原因超过原计划 120%3个百分点），板底最大 裂缝宽度加大到0.51mm，梁体原横断面裂缝处仍无破坏现象，卸载至 100%时 梁体的裂缝宽度消失。完全卸载后，梁体的预拱度有0.3 mm的残余变形，比预计的残余变形小。理论上说，该梁可以使用，但为安全起见，作为试验板，不在使用。4.2 原因分析该空心板产生的跨中横断裂缝是温度裂缝，因为除温度变化

12、外，该厂生产 的前 250 余块板与该板的施工方法和工艺完全相同，其它板体从未出现板中横 断面裂缝。分析混凝土浇筑过程：在拌和时，室外温度较低，采用加热水法拌 制的混凝土在入模时的温度仅为 6°10 C水泥水化较慢，混凝土浇筑完成后， 马上进行升温，混凝土温度由钢模传热而升高，水化随温度变化而变化，水化 热和模板温度的共同作用使混凝土中产生温度应力，在水化热趋于稳定后，混 凝土强度升高，混凝土开始收缩， 36小时后拆模，混凝土温度迅速降至室外温 度（尽管选择在一天中气温较高的下午开始拆模），混凝土因冷缩而产生超过 其本身抗拉极限的应力，于是板体在其应力最大处被拉裂。4.3 预防措施根

13、据上述分析，混凝土浇筑完毕后，暖棚内骤然升温使板体混凝土迅速经 历较大暖差变化是导致板体混凝土产生裂缝的根本原因，相应的预防措施就是 均匀而且缓慢地升温，由于高标号混凝土中的水泥含量较高，其产生的水化热 也较大，为避免板体温差过大，暖棚内应在板体混凝土浇筑完并产生初凝后， 水泥产生的水化热使板体混凝土内部有一定温度后才开始升温。按照经验，采 用普通硅酸盐水泥，升温时间在混凝土浇筑完成后不小于 3.5 小时后开始逐步升 温。升温的速度应控制在 2 °C/h 以内。板的拆模时间同样存在板体温度逐步冷 却的要求，一般来说，降温速度也不应该超过 2 C/h。采用以上对策后，该厂随 后预制的

14、2 1 5块空心板，再未出现过跨中横断面裂缝。5、箱梁裂缝5.1 实例某工地预制 33m 和 30m 大型箱梁，这些箱梁容易在走道板、腹板、走道板 和腹板交接处、两端底板等不同位置产生裂缝。从该工地预制的 220 榀梁的检 查结果分析，共发现板顶有裂缝的梁 10 榀，走道板和腹板交接处有裂缝的梁 14 榀，底板两端和腹板有裂缝的 9 榀。裂缝深浅不一、长短不同，但是较有规 律。底板、腹板、顶板的裂缝均以裂深到钢筋为止，长度也较短（最长不超过梁长的 1/3）。而走道板和腹板交接处的裂缝往往较深，长度也较大。是由于混凝土的收缩引起 水灰比过大，高强度混凝 粗骨料下沉，上部混凝土5.2 原因分析对于

15、走道板不规则裂缝的原因分析：一般来说， 的，产生的机理主要有：一是混凝土配合比不合理， 土中水泥含量高，水灰比增大后，造成水泥浆上浮， 的强度受损，混凝土抗拉能力减弱；同时由于混凝土经振捣后水泥浆上浮而使 混凝土表面水泥含量增大，客观上造成了混凝土的干缩性增大，导致混凝土表 面被拉裂。二是混凝土养生不及时。该工地生产箱梁时间跨两个夏天和一个冬 天，由于浇筑混凝土后的梁体内外温度差别较大，养生不及时，产生裂缝。三 是混凝土振捣不理想，过振或欠振造成混凝土离析或内部不密实，随着混凝土 强度的增长，离析或不密实的混凝土部位也会出现不规则裂缝。走道板和腹板交接部的裂缝产生梁数量最多，也最长，其原因与上述的 T梁梗部产生的原因基本上一样的。此处不再重复。腹（侧）板裂缝产生的原因，多与混凝土干缩、外荷有关；两端底板的裂 缝是由预应力筋分隔、放张时间、存放梁的支设方法和梁顶存梁的多少决定 的。5.3 预防措施找出裂缝产生的原因，就可以制定相应的预防措施：走道板和腹板交接处的裂缝主要应采取合理的施工工艺，一是箱梁混凝土浇筑应分三步，即底板腹板顶板；二是掌握适当的技术间隙时间；三是控制混凝土的振捣质量和二 次复振。走道板和腹板的混凝土施工，主要控制混凝土配合比，及时养生，保 证振捣质量。梁端底板