预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范

预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范摘要：在预应力空心板冬季“蒸养”过程中，混凝土初期养护管理、升降温梯度、板梁上下散热速度差以及大梁内是否配置防裂钢筋等都将对大梁的浇注质量产生影响，本文以南京禄口高架桥为例，对大梁的“蒸养”裂纹作了详细分析，提出了相应的防范措施。在现代桥梁工程中，预应力混凝土空心板梁由于其自重轻、结构性能好、施工方便等诸多有利因素而被广泛使用，在我省已完工的沪宁高速公路、禄口机场高速公路、宁马高速公路等许多桥梁中就普遍采用了这种结构，取得了良好的社会、经济效益。但在冬季施工过程中，特别是当板梁的预制采用蒸汽养护时，梁体经常会出现“蒸养”裂纹。下面就以南京机场高速公路禄口高架桥为例，对空心板梁“蒸养”裂纹产生的原因及防范措施作一分析，供桥梁工程师们参考：１问题的产生禄口高架桥是南京新场高速公路的重点工程，全长２３８０ｍ，其中６０％以上的上部结构采用了先张法预应力混凝土空心板梁。该桥设计荷载为汽车一超２０，挂车－１２０，梁体混凝土标号为５０号，板梁长１９９６ｍ，宽９９ｃｍ，高８５ｃｍ，其断面尺寸如图所示。大梁的预制于年底开始，为保证质量，缩短养护周期，加快施工进度，对板梁采用了蒸气养护法。元月，气温骤降５～１０℃，日均温度在０～５℃左右。当时大梁已经过静养、升温、恒温、降温等养护过程，揭开油布冷却，发现很多梁顶部出现了裂纹，裂纹１～４条不等，裂纹宽０１～０２ｍｍ，深度在１～３ｃｍ，基本分布在大梁的跨中、１／４跨和３／４跨处的顶板。２原因分析２．１混凝土内外温差所致。在冬季施工过程中，因为外界温度较低，而大梁混凝土中由于水化热的原因产生很大的热量，根据经验公式：ｔｍａｘ＝ｔｏ＋ｑ／１０其中：ｔｍａｘ——混凝土内部最高水化热℃；ｔｏ——混凝土浇筑温度℃ｑ——每立方混凝土中水泥用量ｋｇ／ｍ３；可计算出混凝土内部最高温度ｔｍａｘ＝５℃＋４６２／１０＝５１２℃本例混凝土配比中水泥用量为４６２ｋｇ／ｍ３当油布掀开后，混凝土表面遇冷将发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，导致混凝土表面产生裂缝。２．２梁体顶板与底板收缩不一致大梁横断面尺寸可以看出，顶板较薄，一般为７～８ｃｍ，而下底板较厚，一般为１５～１６ｃｍ，当油布掀开后，上顶板的冷却将快于下底板、收缩也将大于、快于下底板，而此时埋设于大梁底部的钢铰线尚未剪索，梁体预应力尚未得到再加上上顶板布筋少，抵不住这种大的拉应力，从而导致了顶部裂缝的产生。旬２．３养护时熟降温梯度过快赖。壤据当时的施工任记载和监理抽声测，部分大梁句降温时降温梯叨度在１０～１阔５话℃嫁，而根据《公防路桥涵施工技概术规范》明确社规定，当表面旋系数等于或大远于６时，降温方速度不得超过神５巡℃乏，而在该例中测，大梁表面系辆数已达１１浙塘９１ｍ２／ｍ掘３，降温梯度扬明显高于规范隔要求假。棵感表面系数为结魔构冷却面积与赶结构体积之比估３防范措施设３．１加强混穴凝土梁的养护梨管理。在梁体保混凝土温度冷邮却至与外界温舱度相近时，方输可拆除加热养默护结构的模板膊和保温层面尾如油布；当双混凝土与外界翠气温相差大于同２识０毁℃旨而要拆除模板册时，混凝土表队面应加以覆盖是，并使其缓慢之冷却，严禁提池前掀开油布。耗３．２大梁冬李季施工采用蒸晶汽养护时，应双适当增加大梁隆内的抗裂钢筋宵。可在大梁的切顶部及两侧适槽当增加纵向非显预应力钢筋，劳以提高这部分准混凝土的抗拉谅能力，防止裂萄纹的出现。施熟工时可考虑在臭大梁的顶部增般加２副根午φ莫１２钢筋，在朗大梁两侧增加孔４纳根谊φ芒８的钢筋。惊３．３提前释帽放预应力。在躲大梁梁体冷却攀至５～１腹０按℃脸时应立即拆模缘，当混凝土强砖度达到设计强镇度的９０％时挑，应剪索，完凝成对大梁施加庸的予应力。归３．４严格控夸制升降温梯度培。严格按规范垃规定，控制升淡降温梯度。当帮表面系数大于英６时，升温速协度不超过转１六０耍℃诊；恒温温度不刚超过唐６丧０伸℃搅；降温速度不杯超过挠５拢℃巷，从而避免升何温过程中的膨妨胀裂缝和降温狮过程中毛的收缩裂缝。４结束语阁事实表明，采誓用了以上防范斜措施后，禄口姑高架桥在后来惜施工的近千块通板梁中再未出喘现裂纹，从而迹有效地解决了粮预应力板梁的欺冬季蒸养裂纹更的问题。垄近年来由于高信等级公路的迅糠速发展，工程药质量的控制越秒来越严格，尽称管高速公路桥名梁大部分属于地常见桥型，由怖于施工队伍素连质的差异，桥桥梁工程在建设径中都存在不同遗程度的质量问冤题，有些教训彩是深刻的。笔骂者就常见质量牧问题以及如何闹预防，提出一暑些看法，供质看量控制时参考桌。１先张法酬空心板饮梁陆袖亩助先张法空心板勺梁从台座制作笋，预应力张拉狐、混凝土浇筑槽、钢绞线放张领，施工过程中禾均引起了足够姥的重视。但由体于多为集中预抽制，混凝土采懒用蒸汽养护为您多，这样出坑蔬频率快，周期临短施工企业效和益高，然而板针梁拆模后规则橡裂纹较多。主名要是因为蒸汽没养护瞬间停止拆后，降温太快法，梁体内外温渗差较大，导致邮梁体产生温度跌裂缝，因此施豪工中，降温速翁度不宜超过吴１０处℃斜／小时。这是峰很多施工单位御不理解，不注薪意的新问题，各特别在冬季，赴蒸汽养护停止田后，立即拆开语养护棚，梁外往部的气温迅速帜下降。这时，怪如果梁内部和鄙外表成温差超雀过红６０宗℃融，梁外面就会库产生温度、裂即缝。２后张区法宽幅空心板内梁栗抽点甩后张法宽幅空卵心板梁近几年富来在高速公路偷上应用较为广拦泛，因其预制姻方便，安装简蹲单。但板幅宽谋，腹板薄，梁凯高度低，且多紧采用扁波纹管暂和扁锚，因而随施工中应注意娱：宏伯飞膨①叙由于混凝土分墨两次浇筑，损必须注意新老诞混凝土的结合岔，严格按照施绝工缝的处理办价法，同时防止扩浇筑混凝土时右的芯模上浮，喘以免使顶厚度敞减少掠。蹦窜微品②床由于边板与中民板张拉后反拱杆度不一样，通论常边板大于中话板。因此予制速台座的反拱设侵置应考虑此差醋异椅。授绍榆披③卸扁波纹管设计搂时必须满足桥本梁设计规范构擦造要求，确保马压浆饱满密实路。贵蛛婆巡④须由于锚下常采屯用钢纤维混凝死土，钢纤维材聚料尺寸、抗拉户强度以及抗腐撑蚀性能必须符洲合规范要求，公钢纤维混凝土牙拌合、试配、浩钢纤维含量必央须严格按国家华有关施工规范示进行，否则钢茂纤维的锈蚀将士危及桥梁使用嚼安全。３部金分预应力混凝贯土组合箱例梁后畏正讽部分预应力混低凝土组合箱梁蹈，目前在高速勤公路上得到了望广泛的应用，抗与同等跨径板升梁、Ｔ梁、组睛合工字梁相比室，结构高度低艳，抗扭刚度大城，混凝土用量争少，且较为美骆观。由于其底寻板、腹板均较定薄，且结构连额续处同样采用漆扁锚，故施工抱中应注意如下鞋问题优：俘忆配映①脏由于箱梁断面短一次成型，底级板混凝土有浇孔筑不密实的现梁象。产生原因也：底板混凝土帜是从腹板挤进池去的，由于波金纹管的影响，巧部分粗骨料无报法进入底板，姥因此芯模制作键时必须考虑施翻工人员进入箱肝内进行补料、炭补振，确保混寿凝土密实洒。略陶脊械②轨负弯矩波纹管寿预埋，必须准户确可靠，往往芝施工中，由于荒管道不对齐，章增大了穿束难贤度，增加了预蒜应力损失，同厌样也应注意扁衬波纹管下混凝筝土不易密实的零问题缘。山悬呀单③吵由于负弯矩处丽预应力钢绞线占长度一般小于雹２０ｍ，因此辅宜采用一端张闸拉，以减少由盼于钢绞线回缩句引起的预应力胁损失。４满队堂支架施工的局ＲＣ或ＰＣ连己续梁留桥哄炎卖蚂由于匝道桥大傲部分是满堂脚墙手现浇箱梁，妙施工中必须进吗行如下控制：役鸭１支架地基皂处理方法可根吩据现场地质情越况，采用小木航桩木处理、灰土＋凝素混凝土处理命等方案，必须取注意施工期间棕防止雨水浸泡护，应开沟排水仿，以免地基变衣形。地基处理北后，还须进行辨预压。旬暴２支架预压圣，其预压重量呢为恒载重量，冻目的是消除支袋架的非弹性变杯形，待支架沉值降稳定后，卸讨载。沉降稳定源的标准是连续仍观察一周，仅窜有３ｍｍ以内隔变化为稳定。杆卸载前测得的松总变形包括弹看性和非弹性两战部分，一般以珠弹性变形作为始设置预拱度的奉依据。对于上订跨老路桥梁，仆例如老路为沥浮青混凝土，不奖要认为老路已温经运营多年，版沉降基本稳定讨，不需预压，店这种观点是错酷误的，教训也托是深刻的。洪将３混凝土浇里筑必须注意浇兴筑程度。根据崖施工机械配备肉情况，可以采放用多孔一联一搅次性浇筑；也梨可采用１／４梦Ｌ处设施工缝摔、墩顶为合拢抽段的分段浇筑宋。详至４落架程度墓必须从跨中向些支点对称落架钢，以防产生内悉力重分配，使常梁体开裂。这奔是体系转换要械考虑的。５梳关于预应力管拐道预埋和预应全力筋张拉５辞讨１对于连续饼箱梁由于管道存长，波纹管直臂径必须大于钢泼绞线公称直径困２ｃｍ，以防熔压浆不密实；郊同时建议混凝担土浇筑前先将并钢绞线穿入。爽５收偿２对于采用允连接器长的预农应力筋，当长等度超过２５ｍ体，由于只能采圾用一端张拉，饿往往按现行知壳规计算的理论锻伸长值，与实绪侧伸长值存在匹较大偏差，施糊工单位应分析罗具体情况，采度取正确的措施部，防止预应力摆不足。５疯骗３目前大量聋采用了自锚体翠系锚具，锚固肢损失和锚圈口始摩擦损失有一找最佳值，施工础前必须对千斤格顶限位板进行融试验调整，以焦得到一个最低神值。这一点在突施工过程中往抄往不能引起足衣够的重视。如创某桥由于限位然板限位量偏小移，锚圈口的摩丈擦引起的损失制达到预加力的贺３０％楼。穿享你院以上是笔者根纸据几年的现场坦实践得出的一穴些体偶会，也是工程篇中常常出现的芳质量问题，提晴出来与同行们虾讨论，使我们积的桥梁质量在侮施工中得到及具时的控制。驻总结以上施工有过程，该裂缝腹产生的原因有带以下几个方面虑：乎磁还高标号混凝土台T卡梁一般外形尺但寸较长、大，接采用的均为高窜标号混凝土，益其水泥含量高任，水泥干缩性蹈也就大，混凝友土的抗拉性有泻不好。一旦混共凝土的外表面秘的水分比内部纹蒸发的快，虽品然养护及时，恭也足以造成梁植体内外混凝土棒收缩不一致。西相对而言，梁勾体外部的混凝卡土收缩量较内广部的大，这是火造成梁体出现杯裂缝的原因之蛇一。搏告它混凝土沉降坚腹板在浇注完究成后，依旧受塌附着式振动器坏振动，其本身排还有一定的微出量下沉空间，镜连续浇筑顶板超混凝土后，腹翠板混凝土也就兴完成了其大部浇分的微沉，而堤梁顶板与腹板膀相连接处的梗屯部混凝土因钢晴筋阻碍无法随宽腹板混凝土的静微沉而下沉，酷因而在梁梗部姓形成簿弱线，鸣尤其在钢筋布恰设处的混凝土侦最为簿弱，所闭以混凝土在此陆处因腹板混凝毯土局部下沉而联产生拉应力，匹容易将混凝土扯拉裂缝。愁女按混凝土保护层抓不足铃在浇筑过程中捡，由于钢筋受农到踩踏，混凝落土下料高度过著高冲击钢筋骨拔架，钢筋保护斤层变薄，造成化钢筋下无粗集弱料的现象。就飞是说，在保护醉层不足的钢筋艘下，只剩下高史标号的水泥砂赛浆，而其突出童特点是易裂，讨这也是梁梗部花产生裂缝的原漫因之一。肾3.3迁古预防措施槐造成梁体裂缝域的原因大体就驻是上述的三条可，针对这三条宪原因所采取的烂措施是：领（年1兼）、增加腹板惑混凝土施工后新的合理技术间肉隙时间（在混笑凝土初凝时间蛇内），以便尽屠量完成混凝土死剩余的自沉。马（桌2伶）、增加顶板右混凝土二次复修振，使顶板混护凝土沉实并与均腹板密贴，同锅时也要加强振针捣，消除钢筋屡外混凝土难以杰振实的缺陷。皇（闯3蒸）、要控制好谈混凝土的保护誓层厚度，特别眠是梁体的薄弱渣部位要特殊处表理，增加垫块苹，严禁踩踏钢取筋等。蛙（弟4恭）、在梁梗部台，合理增加抗恼裂钢筋网，减意少裂缝产生的辰几率。隐（抓5膜）、保证施工况人员规范操作择、机械设备配沉置合理等一些叹作业常识。钳3皂.祸4粱亦对已经产生裂夕缝的梁处治办绸法龄对已经出现的就裂缝，首先应训在裂缝末端钻裤眼截住裂缝，菊以防止继续开室裂。截住缝钻无孔深度宜小于涉或等于裂缝端秆部的缝深，随窃即对裂缝进行瞧破口检查，检央查裂缝深度；限其次分析梁体写裂缝处的应力欢状态，包括施姜工阶段和使用痛阶段；再者，放分析裂缝深度闹和位置对梁的杆危害；最后，捕在上述分析的圾基础上，对于展允许修补的梁挣，采用目前已矿有的修补方法跨和自己掌握的券技术水平，选菊择适合的修补耕办法给予修补懂。如上所举实佩例中出现改的宝T屠梁裂缝，其中辟除了钥第汁2缩、滴5评两榀梁因为裂背缝较长，安全幸起见报废外，事其余的梁均采眠取上述裂缝处斜治办法。首先展进行钻眼止缝伪；其次检查该钩缝裂深，最深君1.5cm痛（到钢筋为止盘），缝冻宽虽0妹-2.5mm庭；再次分析梁联体裂缝处的受武力状况，该梁坛梗部属受压区惠，裂缝存在对脏于梁梗部受压滋不利，且梁梗怎部裂缝对内部磨钢筋有锈蚀。崖最后制定了处师治措施，唱具体修补办法谜是：裂缝宽夏度顿≥泉0.02m虎m既者，采用注射难高强度混凝土锡粘合剂的办法悟来粘结混凝土叨；裂滥缝霞<烫0.02m芝m很者，凿开裂缝医，采用灌注环问氧树脂砂浆来室粘结修补裂缝继。上述两种修亮补办法，经过久检查，效果比爷较理想。距饥4死、空心板裂缝洽

4.革1御镜实例抵望捉原新高速公路杀某标段预制厂宽生产策20m权和狡16m毛堵预应力空心大嚷板，进入冬季击后，该施工单严位采取了必要栽的冬季施工措善施，冬季施工浮的射第专1讲块板时室外气步温腥为吴-1搂-4°C霞，日平均气温垫为驻2柄-5°C顷，该梁浇筑完伴成后，操作人准员马上将温棚倡内的温度升高犹，温度升高的赏记录见被表谅2柜：闭表酿2饭项婚总目爸端截单乎资位差积火记岭搅朱录得积剖备覆石注祸时另端间捎

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大乔3铃6运小时后，进行岭了拆模，在空促心板跨视度编2/抓5妇处出现一条奉1mm荒宽的裂缝，该恳裂缝贯通空心所板侧面聚和合2/随3温底板，只朵有腹1/效3引底板未开裂，疫试压三天期同金条件养护试件帜，强度已经达兄到设计强度司的队79.9窝%完。第七天试压暴了同期同条件刻养护的试件，肿其强度已经上旱升到设计强度午的锄101毕%顷。于是，第七舞天时，对该板遣进行了预应力部张拉，张拉后街裂缝消失，（赛用十倍放大镜浓只能看到板梁散的觉上躁1/僵5础高以上有细微平裂缝）。由于灰对该板梦不放心，经各裹方面研究决定谋：用该板做非谷破坏性荷载试化验，试验最大箭荷载情为怠120沟%侨设计荷载。在允该板浇筑完成调后的乒第商3付1镰天，进行了试祥载，试载过程雨显示情况为：律在荷载吴达廉100首%立设计荷载时，畜板底未出现裂嫁缝；在荷载达务到咽109朴%弊设计荷载时，例板底出现一条罚裂缝，缝宽为寺0.08mm胞；在荷载达挥到菌115钩%征设计荷载时，缝板底出现四条彼裂缝，最大缝纲宽为采0.22mm坚，最大高度茧0.38m凝m沙，板体原横断领面裂缝处仍无升破坏现象；再也加荷到设计荷群载要的刮123挖%圈时（由于荷载桂量级原因超过株原计贫划视120%西3争个百分点），建板底最大裂缝龟宽度加大到再0.51m践m着，梁体原横断尚面裂缝处仍无轰破坏现象，卸饲载孙至谋100警%荒时梁体的裂缝冈宽度消失。完殖全卸载后，梁抄体的预拱度有猴0.3mm贵的残余变形，誓比预计的残余姿变形小欺。叮姿理论上说，该惯梁可以使用，但但为安全起见袋，作为试验板尼，不在使用。愉

4.鸦2滚畜原因分挑析咱道该空心板产生凳的跨中横断裂会缝是温度裂缝姜，因为