先张法预应力混凝土构件裂缝成因及控制

先张法预应力混凝土构件裂缝成因及控制措施摘要：通过对先张法预应力混凝土构件裂缝成因的分析，提出一系列裂缝控制措施，取得了一定的成效。关键词：裂缝蒸养收缩抗拉强度拉应力概况世构体系（SCOPE）是从法国引进的预制预应力装配整体式框架结构体系，是采用预制柱或现浇柱，预制预应力混凝土梁、板，通过钢筋混凝土后浇部分将梁、板、柱及节点连成整体的框架结构。与传统的框架结构相比，具有降低工程造价、缩短工期、节省周转材料、利于环保等技术及经济优势。该技术在工程中的应用研究成果通过了省建设厅的鉴定，达到了国际先进水平。世构体系的主要构件是先张预应力混凝土预制梁及预制板，主要材料如下表：名称混凝土主筋分布筋（箍筋）预制梁C40φs12.7钢绞线ffptk=18860箍筋Ⅰ、Ⅱ级钢预制板C40φI4.8消除应力钢钢丝fptk=15570φ5CRB650冷冷扎带肋钢筋筋预制构件全部采用台座法生产，生产台座及模具均从法国进口；生产工艺采用先张法，张拉控制应力为0.8fptk，采用一次性超张拉。为了加快模具周转，提高生产率，养护方式采用蒸汽养护，用蓬布覆盖模具。蒸养曲线如下图示：温度温度80℃80℃40℃40℃环境温度环境温度02h4ht时间浇注砼02h4ht时间t：蒸养时间（h）预制梁蒸养曲线图预制板蒸养曲线图在生产过程中遇到了各类裂缝事故，有的经采取措施后防止了裂缝的产生，有的经处理后仍在工程上使用，开裂严重的则以报废处理。现将几种主要混凝土裂缝的成因及处理方法作一介绍。预制板裂缝预制板常见裂缝有以下几种：板面中部横向裂缝这种裂缝常见于生产线的张拉端，出现在混凝土浇注后放张前，在预制板的中部，吊钩处尤为多见。严重的横向贯通，裂缝宽度达1mm。放张后，裂缝闭合，缝宽为0.1~0.5mm。1产生的原因：台座表面未清理干净，脱模剂涂刷不均匀，局部混凝土与台座粘结，在养护期间温度变化，热胀冷缩，预制板受到台座及预应力筋的约束，导致板面横向开裂。预应力筋张拉力高，放张后产生较大反拱，使板面产生拉应力，从而开裂。预制板在浇注混凝土前台座要先预热到40℃，张拉端的第一块板由于没有及时盖蓬布，表面游离水分蒸发过快，体积急剧收缩，此时混凝土强度很低，不能抵抗变形应力而导致开裂。水泥用量过大，以致混凝土收缩量大。1.2控制措施：每次构件出模后都要将台座的底模和侧模清理干净，下次生产前重新涂刷脱模剂，以保证台座表面光滑。在不能降低控制应力的情况下，适当提高放张强度，在板面加斜向及纵向钢筋。控制温度变化速率，从而控制台座变形速率。严格控制水灰比及水泥用量，选择级配良好的石子，减少孔隙率，混凝土振捣密实，以减少收缩量。板面纵向裂缝这种裂缝出现于宽度2.5m的预制板的中间，板面看不到，裂缝在预制板的底部。2.1产生原因立方体试块强度达放张要求后，停止供蒸汽，但没有及时放张起吊，温度降低的情况下，模板及混凝土发生冷缩，但混凝土收缩速率小于钢模，以致起吊时预制板两侧被模具卡住，造成纵向折断。堆放时垫块摆放位置不准确，由于预制板自重从而产生纵向通长裂缝。2.2控制措施当强度达到要求后及时放张，起吊时应缓慢上提，如果发现起吊困难及时停止，用木棰轻敲侧模，使预制板与台座分离后再起吊。堆放时严格按照要求，垫块摆在吊钩位置。板端横向裂缝及板角斜裂缝这种裂缝多出现在堆放堆场。3.1产生原因堆放场地地基下沉。堆放层数太多，或者大规格板在上，小规格板在下。垫块位置不准确，两端悬挑部分太长。3.2控制措施堆场地基要夯实。尽可能将同规格的堆在一起，一般不超过15层，一些小规格板最多不超过20层。垫块摆放位置准确。三、预制梁裂缝预制梁裂缝有以下几种：梁中贯通裂缝1产生原因由于追求早强，水泥用量大，水灰比小，混凝土自收缩大，早期弹性模量增加，导致混凝土拉应力增大，而混凝土的早期抗拉强度几乎没有增加，所以拉应力大于此时的抗拉强度，从而形成裂缝。1.2控制措施水泥是混凝土中主要的胶凝材料，也是混凝土中强度的主要提供者。单方水泥用量增多，一方面会增加水泥水化反应产生的化学收缩和因水泥水化热增加导致的混凝土变形，另一方面也会提高混凝土的强度和弹性模量，对混凝土的抗裂性能不利。所以要适当降低单方水泥用量。梁端贯通性裂缝这种裂缝多出现在生产线两端，一般是主梁键槽根部及次梁端头。2.1产生原因混凝土硬化前的收缩率比硬化后的收缩率大10倍~30倍。由于采用蒸汽养护，混凝土表面温度高，水蒸发量大而很快变硬，呈巧克力硬壳状而失去流动性，内部混凝土还未硬化。在表层至内部未硬化的混凝土之间，存在一硬化梯度层。这层硬化梯度层制约了内部混凝土的继续变形，反之内部混凝土的变形也拉动硬化层的变形。由于未硬化的混凝土变形快，当变形达到一定程度，变面硬壳别拉裂。2.2控制措施控制温度变化速率，从而控制台座变形速率。严格控制水灰比及水泥用量，选择级配良好的石子，减少孔隙率，降低收缩量。加强振捣，提高混凝土密实性和抗拉强度。3、表面裂缝3.1产生原因混凝土浇注振捣后，粗骨料下沉，挤出水分、空气，表面呈现泌水，形成竖向体积缩小沉降，但沉降受到模板或较大粗骨料及先凝固混凝土的局部阻碍或约束，从而形成表面裂缝。在放张时形成反拱，在上部出现了细小裂缝。3.2控制措施加强混凝土配制和施工操作控制（水灰比、砂率、塌落度不宜过大），振捣要充分。适当提高放张强度，控制反拱现象从而减少表面裂缝。四、控制成效及展望在采取了控制措施后，生产统计数据显示，今年与去年同期相比，裂缝的出现率降低了70%，构件废品率由1.2%降至0.4%。可见我们的控制措施