混凝土箱梁施工中裂縫成因與對(duì)策

陳海捷

摘 要：隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，建筑物的規(guī)模越來(lái)越大，建筑物各個(gè)力點(diǎn)跨距越來(lái)越大，混凝土箱梁使用就越來(lái)越普遍，而且長(zhǎng)度也在增加；與此同時(shí)，混凝土箱梁裂縫也經(jīng)常發(fā)生，給人們帶來(lái)了極大的生命財(cái)產(chǎn)安全隱患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂縫產(chǎn)生主要類型、原因，并提出了防治對(duì)策。

關(guān)鍵詞：混凝土；箱梁；裂縫；成因；對(duì)策

混凝土箱梁在現(xiàn)代建筑中廣泛采用，其裂縫現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生。筆者通過(guò)自身的工作經(jīng)驗(yàn)和參考大量文獻(xiàn)資料，分析了混凝土箱梁施工中產(chǎn)生裂縫產(chǎn)生的成因，并且提出了對(duì)策。

1 混凝土箱梁施工中裂縫客觀因素

1.1 在施工過(guò)程中，我們最為常見(jiàn)的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1/10左右，短期加荷時(shí)的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長(zhǎng)期加荷時(shí)的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

1.2 施工中所用的混凝土材料的作用因素

研究表明，混凝土材料是影響混凝土箱梁收縮裂縫的主要因素，因此有必要在混凝土箱梁施工中處理混凝土材料。

水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法，結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大。

骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長(zhǎng)石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。

外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。

1.3 就要最大限度地降低溫差和減少收縮, 本文從混凝土的主要膠凝材料水泥方面談點(diǎn)意見(jiàn)：

走出采用高早強(qiáng)水泥的誤區(qū)水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF 四種礦物組成的。

2 混凝土箱梁施工中裂縫人為因素

2.1 箱梁底板在沿預(yù)應(yīng)力鋼束波紋管位置下出現(xiàn)的縱向裂縫。

成因：

預(yù)應(yīng)力鋼束的保護(hù)層厚度偏薄，加上采用的高標(biāo)號(hào)水泥用量偏多，水泥漿含量偏大，導(dǎo)致較大的收縮變形。由于箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束，包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對(duì)混凝土收縮的約束作用，導(dǎo)致較大的混凝土收縮應(yīng)力，超過(guò)了當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而出現(xiàn)了沿波紋管縱向的收縮裂縫；箱梁底板橫向分部鋼筋間距偏大；箱梁底板預(yù)應(yīng)力鋼束布置不夠合理；混凝土振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)措施不到位；張拉預(yù)應(yīng)力束時(shí)的混凝土齡期偏小。

2.2 預(yù)控措施：改進(jìn)泵送混凝土的級(jí)配，優(yōu)選降低混凝土收縮變形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加劑等；采取技術(shù)措施，確保預(yù)應(yīng)力波紋管保護(hù)層的厚度，一般不小于5cm；對(duì)底板構(gòu)造鋼筋和底板預(yù)應(yīng)力鋼束的間距采取合理布置；加強(qiáng)對(duì)箱梁底板混凝土外表面的養(yǎng)護(hù)工作；適當(dāng)放長(zhǎng)混凝土張拉齡期。

2.３ 箱梁拆模后在腹板與底板承托部位出現(xiàn)空洞、蜂窩、麻面。

成因：箱梁腹板較高，厚度較薄，在底板與腹板連接部位鋼筋密，又布置有預(yù)應(yīng)力筋使得腹板混凝土澆注時(shí)不易振實(shí)，也有漏振情況，造成蜂窩；澆注混凝土?xí)r，若氣溫較高，混凝土塌落度小，模板濕水不夠，局部鋼筋太密，振搗困難，使混凝土出現(xiàn)蜂窩，不密實(shí)；箱梁混凝土澆注量大，若供料不及時(shí)，易造成混凝土振搗困難，出現(xiàn)松散或冷縫；模板支撐不牢固，接縫不密貼，發(fā)生漏漿、跑模、使混凝土產(chǎn)生蜂窩、麻面； 施工人員操作不熟練，振搗范圍分工不明確，未能嚴(yán)格做到對(duì)相臨部位交底振搗，從而發(fā)生漏振情況，使混凝土出現(xiàn)松散、蜂窩。

預(yù)控措施：箱梁混凝土澆注前做好合理組織分工，對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，劃分振搗范圍，澆注層次清除，相互重復(fù)振搗長(zhǎng)度取50cm左右；合理組織混凝土供料，現(xiàn)場(chǎng)須有臨時(shí)備用攪拌設(shè)備，以便當(dāng)混凝土因運(yùn)輸或其它原因帶來(lái)供料中斷時(shí)予以臨時(shí)供料；根據(jù)氣溫，合理調(diào)整混凝土塌落度和水灰比，當(dāng)氣溫高，做好模板濕潤(rùn)工作；對(duì)箱梁底板與腹板承托處及橫隔板預(yù)留人孔處，重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)護(hù)，確?；炷翝沧①|(zhì)量。

2.４ 混凝土表面蜂窩、麻面。

成因：混凝土拌和不均勻，或振搗時(shí)間不夠、漏振，造成缺漿；模具組裝不嚴(yán)，拼縫過(guò)大，無(wú)止?jié){措施，由漏漿而引起蜂窩、麻面；

預(yù)控措施：混凝土拌和均勻，拌和好的混合物及時(shí)使用；均勻振搗；模具拼裝密封無(wú)縫，拼縫過(guò)大時(shí)宜采用密封條鎖緊；

2.５ 規(guī)格尺寸超標(biāo)。

成因：模具磨損變形，組裝不牢固；采用快速脫模工藝生產(chǎn)時(shí)，混凝土的坍落度偏大或脫模過(guò)早，混凝土自行坍塌。

預(yù)控措施：

加強(qiáng)模具維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)檢修模具；采用快速脫模工藝生產(chǎn)時(shí)，模具的拆除時(shí)間根據(jù)氣溫而定，控制在混凝土不發(fā)生塌落變形時(shí)為止；嚴(yán)格控制混凝土的坍落度；

2.６ 混凝土出現(xiàn)裂縫。

成因：大體積混凝土的配合比沒(méi)有采用低熱化水泥，降溫措施不利。

預(yù)控措施：采用礦渣水泥等低水化熱、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥進(jìn)行混凝土配制，外部氣溫高時(shí)采取預(yù)埋管道進(jìn)行降溫。

3 案例分析

我們?cè)谑┕ぶ袑?duì)20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是：

3.1 裂縫的控制方案：

A：在腹板處兩面對(duì)稱增加通長(zhǎng)縱向應(yīng)力鋼筋，根數(shù)為原設(shè)計(jì)的一倍。

B：控制好混凝土的澆注時(shí)間和澆注時(shí)的溫度，安排在早、晚或溫度低的時(shí)候進(jìn)行混凝土澆注。

C：及時(shí)養(yǎng)護(hù)，并用塑料布進(jìn)行覆蓋，經(jīng)常保持混凝土濕潤(rùn)。

D：在腹板處每隔5米留一個(gè)通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風(fēng)散熱，保持體內(nèi)外溫度基本一致。

E：及時(shí)拆模、及時(shí)張拉。當(dāng)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)拆模；當(dāng)混凝土強(qiáng) 度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)張拉壓槳。

3.2 裂縫的處治措施： 用環(huán)氧樹(shù)脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進(jìn)行修補(bǔ)。將裂縫周圍5 厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹(shù)脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹(shù)脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體內(nèi)的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

通過(guò)以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預(yù)制過(guò)程中再?zèng)]有出現(xiàn)裂縫，并通過(guò)對(duì)裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。