預(yù)應(yīng)力混凝土空心板裂縫原因分析與防治措施探討

摘 要：預(yù)應(yīng)力混凝空心板產(chǎn)生裂縫的原因主要有：原材料原因、設(shè)備原因、施工工藝原因、混凝土自身應(yīng)力原因等。防治裂縫應(yīng)從原材料質(zhì)量、混凝土拌和、澆注、養(yǎng)護(hù)和芯模等幾項措施入手。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土 空心板 裂縫

中圖分類號:T U 3 7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2006)11(b)-0046-01

　　本文以先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板為例，探討裂縫形成的一些問題。預(yù)應(yīng)力空心板施工的有關(guān)參數(shù)：混凝土設(shè)計強(qiáng)度為50MPa;混凝土配合比為水泥：砂：碎石:水:減水劑＝1:1.42:2.58:0.4:0.01。空心板在混凝土澆筑完成拆模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生長度為50~150mm，寬度為0.02~0.08mm 的裂縫，頂面也出現(xiàn)長50~100，寬度為0.02~0.12mm的裂縫。鑿開混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0~5mm 之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響空心板的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼鉸線放張后，有使混凝土頂面抗拉強(qiáng)度降低，致使裂縫長度、寬度和深度增長的可能，為此，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進(jìn)措施是完全必要的。混凝土裂縫在澆筑后第一個24h內(nèi)產(chǎn)生，這時混凝土最敏感，易產(chǎn)生震動裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發(fā)生，會增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷的環(huán)境中，這使混凝土早期老化，裂縫的產(chǎn)生也使混凝土滲水性增大，嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度，從而影響其耐久性。并縮短其使用壽命。

1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

　　鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員應(yīng)對施工中的各個環(huán)節(jié)各種因素進(jìn)行具體的分析。

1.1 原材料原因

　　水泥采用天山P.O52.5R ，經(jīng)檢驗符合規(guī)范要求，水泥用量為500kg/m3。高強(qiáng)混凝土由于其水泥用量大多在450~600kg/m3，是普通混凝土的1.5~2 倍。這樣在混凝土生成過程中由于水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的機(jī)率也大于普通混凝土。

　　高強(qiáng)混凝土因采用高標(biāo)號水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。由于高強(qiáng)混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5 倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。

　　碎石采用和靜21 團(tuán)料場碎石，級配符合規(guī)范要求，壓碎值8.3% 小于12%（規(guī)范指標(biāo)），含泥量0.7% 為不符合規(guī)范要求。砂采用開都河正英中砂，含泥量2.2% 小于3%，符合規(guī)范要求，細(xì)度模數(shù)Mx ＝ 2.7，級配符合規(guī)范要求。水采用機(jī)井水，屬飲用水。減水劑為湛江生產(chǎn)的UNF-1，符合規(guī)范要求。碎石和砂含泥量超標(biāo)，對混凝土表面裂縫有一定影響，水泥用量過大，達(dá)到了規(guī)范要求的最高限，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。

1.2 設(shè)備原因

　　對張拉設(shè)備進(jìn)行校驗，如果張拉用的千斤頂油表度數(shù)不準(zhǔn)，張拉力超過設(shè)計值，會造成臺座變形位移，假如澆注完混凝土后，臺座發(fā)生變形，混凝土表面就會產(chǎn)生裂紋。經(jīng)檢查，設(shè)備符合要求，臺座地基滿足要求，沒有發(fā)現(xiàn)臺座變形、位移、下沉現(xiàn)象。

1.3 施工工藝原因

　　第一，混凝土拌制。拌和設(shè)備是500 型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，操作方面，拌和時間為1min左右，時間過短，從而影響混凝土的均勻性，取其坍落度為3.5，判定水灰比超過了設(shè)計用量，水灰比過大，混凝土干縮量加大，產(chǎn)生干縮裂縫。

　　第二，混凝土澆注。工地采用插入式振動器振密，振搗過程出現(xiàn)過振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細(xì)集料離析，靠近模板的混凝土表面細(xì)集料集中。

　　第三，混凝土養(yǎng)生?，F(xiàn)場操作往往是等混凝土脫模后才開始養(yǎng)生，空心板頂面裸露在大氣中，夏季最高氣溫達(dá)35℃，加快了水份的蒸發(fā)，致使表面干縮裂縫。

1.4 混凝土內(nèi)箍筋的原因

　　由于鋼筋和混凝土膨脹率的差異，鋼材的膨脹率大于混凝土的膨脹率，混凝土表面的拉應(yīng)力小于鋼筋膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而使混凝土表面拉裂。

1.5 混凝土自身應(yīng)力原因

　　第一，收縮裂縫?；炷聊虝r，一些水份與水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮；另一些水份蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮，凝縮和干縮合稱為收縮?；炷恋母稍镞^程是由表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)呈現(xiàn)含水梯度。因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表層混凝土所產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。

　　第二，溫度裂縫?；炷潦芩嗨艧?、陽光照射、夜間降溫等因素影響而出現(xiàn)冷熱變化時，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，即產(chǎn)生裂縫。可以初步推斷是由于水化熱過大引起的溫度裂縫。由于水化熱作用，使混凝土內(nèi)部與外表面溫差過大，這時內(nèi)部混凝土受壓應(yīng)力，表面混凝土受拉應(yīng)力。由于混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，表面拉應(yīng)力可能先達(dá)到并超過混凝土抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生間距大致相等的直線裂縫（稱溫差裂縫）。

2 預(yù)防混凝土空心板裂縫的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 原材料質(zhì)量

　　進(jìn)場材料必須嚴(yán)格檢驗后方能使用，對高標(biāo)號混凝土使用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量,水泥初凝時間必須大于45min。細(xì)集料使用級配良好的中砂,細(xì)度模數(shù)Mx 應(yīng)大于2.6，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量應(yīng)小于5%。嚴(yán)格控制水灰比，保證水的用量控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

2.2 混凝土拌和

　　細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑?；炷涟韬蜁r間控制在2min，不能過短，也不能過長。攪拌時間短混合料不均勻，時間過長，會破壞材料的結(jié)構(gòu)。保證混凝土的均勻性，嚴(yán)格控制加水量，經(jīng)常檢測混凝土的坍落度，以保證混凝土具有良好的和易性。

2.3 混凝土的澆注

　　混凝土澆注應(yīng)選擇一天中溫度較低的時候進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗時，移動間距不應(yīng)超過振搗器作用半徑的1.5倍，對每一振搗部位必須振動到混凝土停止下沉、不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦、泛漿為止，邊振動邊徐徐提出振動棒，避免過振，造成混凝土離析。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

　　不論是收縮裂縫還是溫度裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)最為關(guān)鍵。等混凝土脫模之后才開始灑水養(yǎng)護(hù)的方法是錯誤的?；炷翝沧⑹諠{完成后，盡快用草簾覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面始終保持在濕潤狀態(tài)，不允許混凝土在高溫下裸露暴曬。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土澆注完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高、體積膨脹過大而在冷卻后由于體積收縮過大而產(chǎn)生裂縫，養(yǎng)護(hù)時間不少于兩周。

2.5 芯模

　　充氣膠囊在使用前應(yīng)經(jīng)過檢查，不得漏氣，有些空心板混凝土頂面裂縫就是由于混凝土在未達(dá)到2.5MPa 時，芯模漏氣，致使頂面混凝土開裂。因此，預(yù)制之前檢查芯模是否完好格外重要。

　　在預(yù)制過程前，一定要制定出施工工藝規(guī)程，對所有參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底，掌握關(guān)鍵工序的技術(shù)要點，嚴(yán)格按規(guī)范要求檢測各項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常，及時找出問題產(chǎn)生的原因，采取合理的處理措施加以解決，確保混凝土空心板的預(yù)制質(zhì)量。