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。２．３养护时降温梯度过快。谁据当时的缸施工记载支和监理抽渔测，部分抓大梁降温蝴时降温梯刘度在１０乖～１浊５影℃槽，而根据建《公路桥器涵施工技屑术规范》役明确规定孤，当表面赢系数等于丈或大于６良时，降温证速度不得耍超过堤５箭℃图，而在该宵例中，大域梁表面系拥数已达１壶１因酷９１ｍ２融／ｍ３，仗降温梯度龙明显高于艳规范要求凭。蓝蓄表面系数碌为结构冷新却面积与补结构体积牧之比腹３防范措脊施眨３．１加丧强混凝土蔑梁的养护厚管理。在败梁体混凝放土温度冷敬却至与外肺界温度相卫近时，方夹可拆除加消热养护结翅构的模板雀和保温逐层贯蜂如油布遥；当混凝士土与外界布气温相差渗大于２温０祥℃渔而要拆除榨模板时，残混凝土表螺面应加以统覆盖，并攀使其缓慢枯冷却，严选禁提前掀申开油布。法３．２大士梁冬季施土工采用蒸躬汽养护时自，应适当走增加大梁本内的抗裂星钢筋。可翠在大梁的否顶部及两公侧适当增膛加纵向非煎预应力钢夏筋，以提碑高这部分披混凝土的踏抗拉能力汉，防止裂俯纹的出现戚。施工时沈可考虑在纪大梁的顶盾部增加２胖根授φ雀１２钢筋细，在大梁洞两侧增加贸４扰根炒φ痛８的钢筋主。夺３．３提油前释放预启应力。在伍大梁梁体探冷却至５象～１膏０屿℃申时应立即女拆模，当腰混凝土强寸度达到设欧计强度的迫９０％时裂，应剪索恳，完成对愿大梁施加麻的予应力那。户３．４严采格控制升淡降温梯度勺。严格按付规范规定颜，控制升撞降温梯度上。当表面哥系数大于姿６时，升蔬温速度不全超过１驻０雪℃膝；恒温温丛度不超过遗６鬼０剑℃劝；降温速恒度不超过赤５砖℃牛，从而避岔免升温过自程中的膨落胀裂缝和匠降温过程挽中情的收缩裂勿缝。４结束语哲事实表明踢，采用了虏以上防范惑措施后，锯禄口高架或桥在后来疫施工的近逃千块板梁迈中再未出监现裂纹，倾从而有效烫地解决了醋预应力板碎梁的冬季坝蒸养裂纹雹的问题。络近年来由阶于高等级司公路的迅席速发展，烂工程质量执的控制越姜来越严格愉，尽管高悟速公路桥玩梁大部分钻属于常见端桥型，由老于施工队举伍素质的排差异，桥名梁工程在和建设中都腔存在不同柱程度的质指量问题，丢有些教训龙是深刻的着。笔者就祝常见质量能问题以及旗如何预防趟，提出一俯些看法，驶供质量控康制时参考从。１先瓶张法空心茧板塑梁废慈混先张法空箱心板梁从况台座制作煮，预应力滥张拉、混侄凝土浇筑组、钢绞线疑放张，施缴工过程中挪均引起了春足够的重未视。但由成于多为集骨中预制，记混凝土采巴用蒸汽养奥护为多，罩这样出坑昂频率快，镇周期短施印工企业效携益高，然监而板梁拆锋模后规则韵裂纹较多孟。主要是拒因为蒸汽仗养护瞬间呆停止后，础降温太快受，梁体内垒外温差较罢大，导致惩梁体产生宵温度裂缝蚂，因此施锯工中，降床温速度不拉宜超过１贸０少℃湾／小时。卷这是很多卵施工单位淹不理解，窝不注意的今新问题，阅特别在冬腔季，蒸汽忧养护停止医后，立即滑拆开养护药棚，梁外土部的气温做迅速下降法。这时，赴如果梁内伤部和外表丹成温差超报过６简０耐℃堪，梁外面肺就会产生得温度、裂次缝。２殿后张法宽并幅空心板协梁瘦轮户后张法宽笨幅空心板策梁近几年箭来在高速策公路上应伶用较为广长泛，因其懂预制方便撕，安装简涛单。但板处幅宽，腹姻板薄，梁久高度低，邀且多采用它扁波纹管旋和扁锚，独因而施工大中应注意悲：怕杜①林由于混凝什土分两次拌浇筑，壤必须注意烦新老混凝宰土的结合玩，严格按铲照施工缝惑的处理办桶法，同时淋防止浇筑往混凝土时尿的芯模上址浮，以免赛使顶厚度访减少饶。得收②搬由于边板饱与中板张贫拉后反拱役度不一样扰，通常边威板大于中怪板。因此氏予制台座水的反拱设解置应考虑菊此差异错。盟纽③烧扁波纹管肠设计时必浪须满足桥巾梁设计规畏范构造要济求，确保柱压浆饱满意密实岩。若榜④纵由于锚下子常采用钢承纤维混凝厅土，钢纤尘维材料尺脑寸、抗拉红强度以及筹抗腐蚀性袖能必须符脚合规范要锡求，钢纤圆维混凝土梯拌合、试茄配、钢纤盼维含量必米须严格按托国家有关远施工规范轧进行，否纠则钢纤维秩的锈蚀将为危及桥梁店使用安全悉。３部旱分预应力由混凝土组鲁合箱敏梁钳楼框部分预应卵力混凝土臂组合箱梁篇，目前在袄高速公路瘦上得到了晒广泛的应肌用，与同旷等跨径板遵梁、Ｔ梁鹅、组合工科字梁相比魄，结构高略度低，抗侦扭刚度大狠，混凝土着用量少，曾且较为美访观。由于劣其底板、拥腹板均较界薄，且结准构连续处拍同样采用置扁锚，故搞施工中应蔬注意如下云问题收：股晒①门由于箱梁彼断面一次轿成型，底奏板混凝土乱有浇筑不母密实的现春象。产生血原因：底袜板混凝土披是从腹板挑挤进去的接，由于波崇纹管的影封响，部分香粗骨料无墙法进入底态板，因此惜芯模制作持时必须考省虑施工人屈员进入箱猛内进行补瞧料、补振柳，确保混女凝土密实炸。议净②唯负弯矩波晓纹管预埋管，必须准笑确可靠，敲往往施工捧中，由于吵管道不对螺齐，增大愉了穿束难火度，增加巩了预应力槽损失，同扶样也应注乱意扁波纹锹管下混凝臣土不易密棒实的问题复。后艰③亩由于负弯蚕矩处预应屋力钢绞线樱长度一般策小于２０押ｍ，因此库宜采用一低端张拉，知以减少由驻于钢绞线卸回缩引起往的预应力甘损失。４拳满堂支该架施工的唇ＲＣ或Ｐ柏Ｃ连续梁劫桥妄跟雷由于匝道揪桥大部分胃是满堂脚意手现浇箱雪梁，施工岗中必须进暂行如下控常制镰：旺腿１支架食地基处理缝方法可根庄据现场地反质情况，再采用小木安桩贫处理、灰遍土＋素混召凝土处理勇等方案，纠必须注意隆施工期间现防止雨水鞋浸泡，应脾开沟排水红，以免地于基变形。蝴地基处理榨后，还须哪进行预压陶。士龙２支架钳预压，其拆预压重量桶为恒载重粘量，目的板是消除支浪架的非弹驻性变形，滋待支架沉往降稳定后场，卸载。惭沉降稳定封的标准是欢连续观察犹一周，仅粉有３ｍｍ往以内变化胆为稳定。谱卸载前测滤得的总变羊形包括弹樱性和非弹畏性两部分瓜，一般以各弹性变形高作为设置午预拱度的缠依据。对扭于上跨老恼路桥梁，供例如老路蚂为沥青混凉凝土，不撕要认为老民路已经运革营多年，萝沉降基本勉稳定，不票需预压，坡这种观点剪是错误的诊，教训也胖是深刻的逐。魂拜３混凝格土浇筑必蒸须注意浇奶筑程度。块根据施工修机械配备怀情况，可僻以采用多青孔一联一播次性浇筑灯；也可采心用１／４亡Ｌ处设施弄工缝、墩封顶为合拢请段的分段废浇筑猫。态薄４落架篮程度必须来从跨中向云支点对称示落架，以念防产生内督力重分配路，使梁体喊开裂。这殿是体系转走换要考虑协的。５达关于预应洞力管道预讨埋和预应舍力筋张拉平５辅努１对于霉连续箱梁筹由于管道厕长，波纹栋管直径必错须大于钢额绞线公称多直径２ｃ温ｍ，以防络压浆不密肿实；同时竿建议混凝极土浇筑前踏先将钢绞姐线穿入。瓶５场蝶２对于龄采用连接害器长的预骆应力筋，视当长度超亦过２５ｍ受，由于只饿能采用一详端张拉，异往往按现榜行知规计咐算的理论腹伸长值，哲与实侧伸烈长值存在辣较大偏差慈，施工单具位应分析伍具体情况翼，采取正犯确的措施端，防止预尼应力不足掀。航５帽氏３目前作大量采用组了自锚体招系锚具，泥锚固损失公和锚圈口便摩擦损失屈有一最佳域值，施工蹄前必须对川千斤顶限紧位板进行宵试验调整奶，以得到跳一个最低赴值。这一备点在施工翼过程中往海往不能引喝起足够的脊重视。如牺某桥由于益限位板限箩位量偏小骄，锚圈口垂的摩擦引畏起的损失师达到预加既力的３０疲％强。调任目以上是笔完者根据几伸年的现场轧实践得出筑的一些体池会，也是赶工程中常任常出现的总质量问题州，提出来坚与同行们蒸讨论，使查我们的桥假梁质量在恋施工中得百到及时的益控制。非总结以上雅施工过程供，该裂缝洋产生的原孙因有以下沃几个方面唯：连3.2.慈1傅糕高标号混康凝解土旱T右梁一般外访形尺寸较汽长、大，互采用的均驳为高标号傲混凝土，确其水泥含亚量高，水馆泥干缩性枪也就大，鸭混凝土的社抗拉性有鹅不好。一帮旦混凝土伶的外表面私的水分比贡内部蒸发尼的快，虽彼然养护及攻时，也足艘以造成梁庸体内外混蝴凝土收缩炊不一致。蜂相对而言券，梁体外物部的混凝哥土收缩量舟较内部的喝大，这是叹造成梁体店出现裂缝担的原因之乳一懂。艇3.2.肉2橡川混凝土沉椒降腹板在快浇注完成武后，依旧类受附着式苦振动器振演动，其本轧身还有一职定的微量且下沉空间痛，连续浇末筑顶板混倚凝土后，功腹板混凝臣土也就完坏成了其大舱部分的微币沉，而梁弓顶板与腹持板相连接戴处的梗部坦混凝土因晓钢筋阻碍归无法随腹赵板混凝土兵的微沉而课下沉，因恼而在梁梗侍部形成簿保弱线，尤饼其在钢筋付布设处的拍混凝土最湿为簿弱，刘所以混凝狭土在此处姐因腹板混翅凝土局部葛下沉而产醒生拉应力遍，容易将想混凝土拉停裂缝潜。袍3.2.铅3巴谋混凝土保竭护层不足黄在浇筑过锤程中，由炭于钢筋受撇到踩踏，显混凝土下棕料高度过汤高冲击钢证筋骨架，悠钢筋保护谨层变薄，陈造成钢筋阿下无粗集棒料的现象漂。就是说注，在保护乏层不足的科钢筋下，陵只剩下高预标号的水番泥砂浆，击而其突出滨特点是易食裂，这也迷是梁梗部稳产生裂缝境的原因之揭一逃。痰3.3遇轰预防措施络造成梁体薯裂缝的原拖因大体就纳是上述的叠三条，针绝对这三条桐原因所采蹲取的措施狮是：于（逝1若）、增加匆腹板混凝附土施工后源的合理技祸术间隙时逢间（在混芬凝土初凝禁时间内）厚，以便尽影量完成混俯凝土剩余欲的自沉。利（露2裂）、增加乏顶板混凝科土二次复背振，使顶社板混凝土忙沉实并与零腹板密贴氏，同时也士要加强振铅捣，消除欢钢筋外混洲凝土难以起振实的缺座陷。碧（蝶3脂）、要控词制好混凝诱土的保护拖层厚度，滚特别是梁诉体的薄弱都部位要特该殊处理，舍增加垫块打，严禁踩梦踏钢筋等绵。强（轮4创）、在梁各梗部，合摊理增加抗罪裂钢筋网语，减少裂盼缝产生的室几率。徒（锋5诵）、保证粮施工人员材规范操作变、机械设嗓备配置合押理等一些夺作业常识票。嗽3舰.纳4附悲对已经产滤生裂缝的奴梁处治办置法对已经林出现的裂疯缝，首先内应在裂缝仔末端钻眼汇截住裂缝盗，以防止替继续开裂序。截住缝夜钻孔深度钥宜小于或闻等于裂缝屑端部的缝含深，随即绒对裂缝进活行破口检希查，检查瘦裂缝深度付；其次分按析梁体裂驼缝处的应棒力状态，狸包括施工丛阶段和使枯用阶段；眨再者，分众析裂缝深练度和位置首对梁的危芒害；最后渐，在上述悔分析的基梯础上，对炮于允许修吸补的梁，汇采用目前小已有的修短补方法和怠自己掌握塑的技术水爆平，选择其适合的修门补办法给木予修补。融如上所举欺实例中出铅现碗的贤T网梁裂缝，帮其中除了勿第巷2柴、竞5区两榀梁因封为裂缝较送长，安全谦起见报废烟外，其余于的梁均采凑取上述裂令缝处治办评法。首先建进行钻眼威止缝；其君次检查该辛缝裂深，灰最誓深接1.5c匙m壁（到钢筋恼为止），爪缝卡宽毯0-2.节5m倡m迟；再次分执析梁体裂爷缝处的受仿力状况，臭该梁梗部肃属受压区似，裂缝存扛在对于梁瓣梗部受压程不利，且灶梁梗部裂子缝对内部萍钢筋有锈贸蚀。最后宣制定了处珍治措施，仁具体修补法办法是：腊裂缝宽印度逐≥北0.02馆m手m奖者，采用揉注射高强勤度混凝土走粘合剂的起办法来粘破结混凝土荣；裂纽缝南<0.0均2m明m军者，凿开毒裂缝，采援用灌注环俘氧树脂砂丝浆来粘结亭修补裂缝为。上述两凭种修补办亡法，经过各检查，效始果比较理威想。独

羞4劫、空心板济裂针缝失

衣4.1狼侵实惨例奸

叠掉原新高速挂公路某标娇段预制厂构生辣产深20妨m受和短16m缺拍预应力空确心大板，损进入冬季旱后，该施柄工单位采够取了必要辞的冬季施荐工措施，下冬季施工心的咸第具1芦块板时室弓外气温穗为匀-1-4央°哑C举，日平均宿气温剧为翁2-5°盆C尿，该梁浇筐筑完成后糊，操作人匹员马上将唇温棚内的蠢温度升高源，温度升筹高的记录众见得表粘2宽：址表根杰2骆项售贫目名

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芹3策6冤小时后，导进行了拆燥模，在空折心板跨冤度鼠2/饰5末处出现一确条盈1m膀m寒宽的裂缝忽，该裂缝半贯通空心鸽板侧面时和而2/毫3烦底板，只呀有位1/漂3惩底板未开侧裂，试压糖三天期同构条件养护商试件，强区度已经达读到设计强悬度室的宵79.9叙%峡。第七天肿试压了同液期同条件摸养护的试畜件，其强访度已经上什升到设计村强度清的践101括%涌。于是，胸第七天时冲，对该板纳进行了预炊应力张拉舞，张拉后滋裂缝消失奴，（用十猫倍放大镜毫只能看到灵板梁的计上蜜1/裤5蒸高以上有想细微裂缝鼻）。由于舱对该板锄不放心，根经各方面三研究决定哥：用该板览做非破坏匪性荷载试泽验，试验朽最大荷载杀为燕120强%往设计荷载磨。在该板络浇筑完成攀后的骑第折3遍1好天，进行读了试载，海试载过程是显示情况究为：在荷室载串达赠100六%跑设计荷载盟时，板底丰未出现裂笔缝；在荷升载达话到技109阻%紫设计荷载约时，板底暗出现一条是裂缝，缝迫宽嘴为心0.08剂m机m浴；在荷载磨达略到些115摆%傲设计荷载榆时，板底趴出现四条滚裂缝，最轰大缝宽溉为出0.22往m约m砖，最大高谱度慧0.38肿m灯m泰，板体原务横断面裂俗缝处仍无易破坏现象探；再加荷摔到设计荷登载壶的甲123担%兰时（由于丸荷载量级看原因超过档原计恳划淡120%崇3榨个百分点嚷），板底州最大裂缝队宽度加大校到移0.51恼m惹m漠，梁体原扮横断面裂资缝处仍无森破坏现象影，卸载雅至蚂100霞%误时梁体的糖裂缝宽度蛛消失。完闹全卸载后萌，梁体的航预拱度到有什0.3照m甚m许的残余变挠形，比预扩计的残余鹿变形小其。马穗理论上说视，该梁可毫以使用，承但为安全例起见，作减为试验板祖，不在使滤用溪。月

纽4.2位躲原因分荡析烂狮该空心板客产生的跨灰中横断裂劫缝是温度境裂缝，因萝为除温度康变化