预制预应力T梁出现裂缝的原因探究及解决方案

２０１４年第１０期　黑龙江交通科技　Ｎｏ．１０，２０１４　（总第２４８期）　ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪＩ　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２４８）　预制预应力Ｔ梁出现裂缝的原因探究及解决方案　孙长江　（上海远通路桥工程有限公司）　摘要：混凝土是一种广泛用于桥梁工程的建筑材料，但它抗拉强度低，若受力不均匀容易开裂导致裂缝的出现。　长期以来混凝土裂缝的成因分析及其控制分析一直是工程界和学术界所研究的重要课题，根据多年实际经验，对　公路桥梁工程中的预应力Ｔ梁现场预制施工进行分析，总结了现场预制Ｔ梁时常出现裂缝的原因，从原材料、拌和　物水灰比、时间选择、温度选择、现场施工质量控制等方面着手，提出相应的预防及解决措施。　关键词：混凝土；裂缝；原因；解决措施　中图分类号：Ｕ４４５．１　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１４）１０—０１１４—０１　混凝土由于其具有抗压强度高、塑性好等优点，是广泛用于　面所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。　桥梁工程的建筑材料，但它抗拉强度低，若受力不均匀则容易　２．１骨料引起的裂缝　开裂导致裂缝的出现。长期以来如何消除混凝土产生裂缝一直　选用规格均匀的骨料是关键，若骨料规格不均匀，会导　是工程界和学术界的热点问题，本文从原材料、拌和物水灰比、　致级配不合理和级配间断的情况发生。骨料有机质或含泥　时问选择、温度选择、现场施工质量控制等方面着手，总结了现　量超标会导致骨料与水泥的黏结度降低，混凝土内部便会产　场预制Ｔ梁时常出现裂缝的原因，提出相应的预防及解决措施，　生薄弱点甚至界面缺失，造成混凝土在凝固时内外受力不一　旨在这一问题的解决提供一些文献资料。　而发生表面收缩导致裂缝出现。处于塑性阶段的混凝土，由　１裂缝的类型及产生部位　于发生剧烈的水化反应，若混凝土采用流动性大的拌合物，　混凝土是桥梁工程广泛使用的建筑材料，它是一种脆性　则在分子链开成过程中同时出现泌水和水分剧烈蒸发现象，　材料，虽然它抗压强度高，但由于其抗拉强度低，仅为抗压强　混凝土尚未硬化且失水严重，便会导致裂缝的产生。同时骨　度的１／８～１／１０，容易开裂，所以导致混凝土结构经常出现　料因自重下沉，在下沉过程中若有钢筋阻挡，沿钢筋方向便　裂缝情况。混凝土又是一种胶凝性复合材料，它具有塑性收　会产生裂缝。　缩、干燥收缩、自身收缩等收缩特性，这些特性又促进了裂缝　２．２拌和物水灰比变动　的产生。　混凝土强度与水灰比关系密切，它们与混凝土的干缩裂　按产生时间来划分，Ｔ梁混凝土裂缝可分为施工期间形　缝也有很大关系。施工中若想满足和易性需要，则需要采用　成的裂缝和使用期间产生的裂缝。按产生的原因来划分，可　较高水灰比，水泥多则塑性变形大，水多则混凝土干缩性大。　分为非结构裂缝和结构裂缝。非结构性裂缝是混凝土内部　若水灰配比不好，就会导致混凝土强度不均匀，强度较低的　产生的，当混凝土内部的自应力超过可负载的应力时，便会　区域应力便会集中，从而增大了早期裂缝产生的几率。另一　导致非结构性裂缝的出现。非结构性裂缝常常产生在高标　方面，如果气候干热，致使Ｔ梁翼板表面水分大量蒸发，便容　号薄腹混凝土和大体积混凝土结构中。当外界气温、湿度变　易导致表面干缩裂缝的产生。　化、混凝土水化热时，混凝土发生收缩变形，若变形超出允许　２．３冻胀引起的裂缝　范围，便会产生非结构性裂缝。结构裂缝通常是由外荷载所　当大气气温在０℃以下时，混凝土中的游离水分子会凝　致，当外力作用超过承载力时，会使混凝土产生结构裂缝。　结成冰，体积会发生９％的膨胀，此时混凝土内部便会产生　对于非结构性裂缝，产生原因有地基不均匀沉降、模具变形　膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水由于迁移和重分布　等，但主要原因是收缩度超过混凝土允许范围。收缩形式主　会引起渗透压，导致混凝土的膨胀力进一步增大，混凝土强　要有缩水收缩、塑性收缩、碳化收缩和自身收缩４种。当温　度降低，若超过混凝土受力强度，则会产生裂缝。若混凝土　度适中时，收缩对混凝土的影响不大，但是在热而干燥的季　初凝时受冻，情况则最为严重，初凝时受冻的混凝土和正常　节，若保养得不及时，则厚度小面积大的构件则会发生收缩　混凝土相比，强度要低３０％一５０％。若温度过低，混凝土浇　而致使混凝土开裂。对于因外力引起的结构裂缝，通常与构　筑后若没有采取必要的保温措施可能会导致沿管道方向的　件的配筋及承载力有关。Ｔ梁翼板表面裂缝主要集中在两　冻胀裂缝的发生。除此之外，混凝土中骨料空隙多、骨料中　翼缘中间腹部位置；初凝后张拉前Ｔ梁腹部跨中下侧容易出　含泥土等杂质过多、混凝土水灰比偏大、振捣不密实、养护不　现裂缝；翼缘板面与腹板交接处、腹板与横隔板连接等处容　力均会使混凝土中水分过大，从而增加了混凝土早期受冻的　易现出竖向裂缝。　风险，导致混凝土冻胀裂缝的发生。　２产生原因　由于水的凝固点是０℃，发生冻胀破坏的必要条件是温　对于非结构性收缩裂缝分为凝缩和干缩。凝缩指的是　度低于０￣Ｃ和混凝土吸水饱，所以冬季施工时，采用暖棚法、　当混凝土由塑性状态逐步发展成为固态，水泥颗粒相互结　电气加热法、蒸汽加热法、地下蓄热法养护以及在混凝土拌　合，强度迅速增长，使混凝土体积减小。干缩是指水分蒸发　和水中掺入防冻剂，可达到能使混凝土在低温或负温条件下　后混凝土体积减小。混凝土凝固的过程是从表面开始的，然　硬化的效果。　后才逐步扩展到内部，水分在混凝土内呈梯度变化，当水分　２．４施工因素　蒸发太过不均匀，表面和内部收缩程度悬殊过大，会使混凝　施工不当会导致裂缝产生。若在高温天气浇筑混凝土，　土表面混凝土承受拉力，混凝土内部承受压力，当混凝土表　（下转第１１６页）　收稿日期：２０１４—０３—２３　作者简介：孙长江（１９８１～），男，工程师，研究方向：桥梁隧道。　・ｌ１４・　总第２４８期　黑龙江交通科技　第１０期　（３）风险处理。根据层次风险计算结果可知工程设计　风险、自然灾害风险以及施工风险为高危风险因素，应重点　加强。　阶段，应做好相应的应急方案，准备充足的物资，避免因自然　灾害元足够的物资应对导致工程停工、延期。同时应建立科　学的自然灾害预报预警机制，尽可能做到在发生自然灾害前　可以得到警示；其次若预测的自然灾害严重程度较大，对项　目工程影响较大，应进行投保实现风险转移。　（４）风险监控。本工程桥梁施工环境甚为复杂，风险因　素较多，工程项目管理人员应加强风险监控强度，特别是针　①工程设计风险的处理。首先应在工程设计前，全面收　集各方面工程项目原始资料，避免由于各种工程基础资料不　完整而导致的设计风险，特别应重点收集水上通航技术资　料、水文地质资料以及工程地质资料等。组织桥梁工程项目　专家研究工程设计方案的可行性，并进行论证，确保设计方　对一些具有高危风险的影响因素，应进行实时监控，在监控　的同时还应该对工程项目中隐藏的风险因素进行检测，及早　发现，风险管理部门应及时反馈风险应对的实际情况。在该　桥梁运营过程中应设置必要的监测手段，对桥梁的开裂程　案的科学、合理，全面考虑并处理设计方案中可能存在的风　险，加强施工组织设计图纸的会审，组织众多部门人员共同　探讨设计中的问题及错误，做到及时发现、及时更正；同时在　实际施工前，应加强施工图的现场核对，一旦发现现场实际　度、挠度、应力应变、弹性模量等指标进行实时检测，确保桥　梁安全运行。　３结语　情况与施工设计图不相符，应及时反馈，及早采取针对性的　处理；在实际施工过程中若出现施工设计中未预料的风险因　素，应严格按照程序进行设计变更，及时调整施工计划，尽可　能减轻风险造成的影响。　综上所述，桥梁工程施工与运营阶段存在诸多不确定因　素，风险较大，加强工程项目风险管理显得尤为重要，施工单　②施工风险处理。在实际施工前，应组织经验较丰富的　专业技术人员编制专项施工方案以及施工组织设计方案，实　现施工方案的科学、合理以及先进性；做好施工技术交底工　作，加强现场施工组织管理人员以及施工人员的质量安全教　位应将风险管理贯穿于工程项目的整个生命周期中，注意细　节管理，保证每一个环节以及施工工序能够达到工程预期目　标，尽可能降低风险发生，促进桥梁工程建设的又好、又快发　展。　参考文献：　［１］王卫锋，林俊锋，马文田．桥梁顶推施工导梁的优化分析［Ｊ］．　工程力学，２０１２，２４（２）：１３２—１３８．　［２］李纪友．临时墩在桥梁顶推施工中的应用［Ｊ］．林业建设．　２０１２，（１）：３１—３３．　育以及专业技术培训，提高相关工作人员的安全、质量意识；　施工现场管理人员应严格按照技术要求以及相关管理条例　做好每一个细节管理，当风险发生时，应做好施工方案的组　织、协调，优化施工工艺；若施工难度较大，施工技术要求较　高，应采用专业分包方式找经验丰富的专业施工队伍施工，　转移施工风险，尽可能减少高风险造成的损失。　③自然灾害处理。自然灾害是无可避免、仅凭人力无法　抗拒的，但可以采取风险转移或缓解措施，首先在施工设计　（上接第１１４页）　［３］边灿才．建筑工程项目风险及规避对策［Ｊ］．施工企业管理，　２０１２．１５—１６．　固成型时由于外界水分不能及时得以补充，表面水分快速丧　失，将很快造成混凝土表面干缩开裂，特别是在沿风向垂直　方向出现数量较多，混凝土浇筑应选择一天中温度较低的时　候进行。另外，在浇筑混凝土过程中，要尽量避免发生机械　裂缝的发生部位常为跨中处，腹板开裂且两面对称，时间在　拆模后的一两天。在施工时，混凝土养生常常是等混凝土脱　模后才开始，Ｔ梁顶面裸露在大气中，夏季的高温天气加快　了水分的蒸发，会致使表面干缩裂缝的出现。另外，施工方　案、混凝土的配合比的不合理，前后各道工序不连贯、拌制管　理不到位等都有可能导致裂缝产生。　２．５钢筋锈蚀　故障、停电、休息停拌等情况，因为此类事故也会导致混凝土　开裂现象的发生。浇筑混凝土切忌分两次浇筑，若已浇混凝　土已经出现稍许凝固，此时再浇混凝土，先浇混凝土与后浇　混凝土之间就会出现薄弱面，这块薄弱面极易导致混凝土的　开裂，导致裂缝的产生。　３结束语　一由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，内部钢筋则会　发生锈蚀。当氧气和水分侵入到混凝土中，与钢筋中铁离子　与发生锈蚀反应，铁离子生成氢氧化铁，使得体积增加约２　—个工程从建成到使用，牵涉到方方面面，从设计、施工到　４倍，此时产生膨胀应力，导致｝昆凝土沿钢筋纵向产生裂　缝，使混凝土强度下降，同时诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋　锈蚀，最终整体结构破坏。防止钢筋锈蚀的有效方法是设计　时采用足够的保护层厚度，注意混凝土的水灰比，加长振捣　时间，保证混凝土的密实性，严格控制外加剂的氯盐量。　２．６其他因素　监理、运营管理各个环节都至关重要。合理的设计方案是保证　工程质量的前提。在设计时必须充分考虑桥梁混凝土产生裂缝　的各种原因，结合当地实际提出预防及处理办法，避免由于设计　方案不合理产生的安全隐患和不必要的经济损失。　参考文献：　［１］　徐文平．既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研　究［Ｄ］．东南大学，２００６．　［２］李军．预应力混凝土Ｔ梁裂缝产生的机理分析与控制［Ｊ］．北　方交通，２０１１，（１）：４７—４９．　由于温度、湿度变化，混凝土内部结构会随之变化，但是　当变化受到约束时，混凝土内部会产生应力，若应力超过混　凝土抗裂强度，便会发生开裂现象。混凝土拌和时，水泥和　骨料会发热，使温度升高，在成模凝固时，混凝土温度会降　低，若冷却硬化过程温差过大则会导致的裂缝的出现。浇筑　过程的振捣，模板的刚度等也是引起混凝土裂缝的原因。若　多种因素同时出现，则会使问题更为复杂化。　浇筑时间点的选择也很重要，若浇筑时温度过高，在凝　・［３］　闰伟．预制预应力Ｔ梁裂缝原因分析与处理［Ｊ］．交通世界　（建养．机械），２０１１，（９）：１７０—１７Ｉ．　［４］　吕慎明．现场预制的预应力Ｔ梁裂缝原因分析与处理［Ｊ］．交　通科技，２００３，（２）：１４—１６．　［５］　刘宗炜．预应力混凝土Ｔ梁施加预应力前出现裂缝的原因及　其防治措施［Ｊ］．中国高新技术企业，２００９，（５）－３３—３４．　ｌ】６・