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预应力混凝土裂缝分析与防治

     【摘 要】预应力混凝土产生裂缝的因素有:温度应力,原材料质量,施工工艺等。加强施工过程的工序管理,特别是混凝土的养护,对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。 

  【关键词】预应力混凝土;裂缝;防治 

  0 概述 

  预应力空心板是桥梁工程的主要受力结构,保证混凝土的预制质量至关重要。下面是某工程的施工的有关参数。 

  结构类型:30m预应力混凝土空心板;设计强度:50Mpa;配合比:水泥:砂∶碎石∶水∶减水剂=1:1.3:2.3:0.3:0.01;水泥:P.O 42.5R;减水剂:FDN-5高效减水剂。 

  1 裂缝的产生 

  空心板在拆模后,沿连接筋竖向产生长度50~150mm,宽度为0.02~0.08mm的裂缝,顶面也出现50~100mm,宽度为0.02~0.12mm的裂缝。凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0~5mm之间,初步判定为收缩裂缝或温度裂缝。 

  裂缝的产生使混凝土渗水性增大,混凝土暴露表面增加,使混凝土早期老化,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性,并缩短其使用寿命。预应力钢绞线放张后,有使混凝土顶面抗拉强度降低,致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能。为此,分析裂缝产生的原因是完全必要的。 

  2 裂缝产生的原因分析 

  2.1 原材料因素 

  水泥采用42.5R,用量600kg;碎石级配合理,含泥量0.7%,符合规范要求;压碎值8.9%<12%,不符合规范要求;砂细度模数Mx=2.7,级配符合规范要求,含泥量3.1%>2%,不符合规范要求;水采用饮用水,符合要求;减水剂符合规范要求。 

  碎石硬度低、砂子含泥量超标,对混凝土表面裂缝有一定影响;水泥用量过大,达到了规范要求的最高限度(高强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),这样在混凝土硬化过程中,水化热大,将加大混凝土的最高温升,从而使混凝土的温度收缩应力加大,导致产生收缩裂缝。这是混凝土表面产生裂缝的主要因素。 

  2.2 施工工艺因素 

  2.2.1 混凝土的拌制 

  拌和设备是750型强制式搅拌机,拌和时间为50S左右。拌合时间过短,从而影响混凝土的均匀性,其坍落度为9.5,判定水灰比过大,混凝土干缩量加大,产生干缩裂缝。 

  2.2.2 混凝土养生 

  混凝土浇筑完成后未及时养生,空心板顶面裸露在大气中,夏季最高气温达35℃,加快了水份的蒸发,致使表面干缩裂缝。 

  2.3 混凝土自身应力形成的裂缝 

  2.3.1 收缩裂缝 

  混凝土在凝固过程中凝固同时产生凝缩和干缩,统称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土内呈现含水梯度。因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。 

  2.3.2 温度裂缝 

  混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝。由于水化热作用,使混凝土内部与外表面温差过大,这时内部混凝土受压应力,表面混凝土受拉应力。由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度,表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度,而产生间距大致相等的直线裂缝(称温差裂缝),该结构裂缝形态正是如此。 

  3 裂缝的预防措施 

  3.1 严把原材料质量关 

  进场材料必须经严格检验后方能使用,对高标号混凝土使用高标号水泥,减少水泥用量,水泥初凝时间必须大于45分钟。细集料使用级配良好的中砂,细度模数Mx应大于2.6,含泥量小于2%.粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石,含泥量小于1%。 

  3.2 混凝土拌和 

  严格控制集料配比,合理掺加减少剂。混凝土拌和时间控制在2min。搅拌时间短,混合料不均匀,时间过长,会破坏材料的结构。严格控制水灰比,降低用水量,经常检测混凝土的坍落度,以保证混凝土具有良好的流动性和易性。 

  3.3 混凝土的浇注 

  浇注应选择温度较低的时间进行,采用插入式振捣器振捣时,移动间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍,对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉,不在冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆,边振动边徐徐提出振动棒,避免漏振和过振,造成混凝土离析。 

  3.4 混凝土养护 

  不论是收缩裂缝还是温度裂缝,混凝土的养护最为关键。混凝土浇注收浆完成后,尽快草帘覆盖和洒水养护,使混凝土表面始终保持在湿润状态,不允许混凝土在高温下裸露暴晒。以免混凝土由于温度过高,体积膨胀过大,在冷却后体积收缩过大产生裂缝,养护时间不少于两周。 

  3.5 芯模 

  充气胶囊在使用前应经过检查,不得漏气,有些空心板混凝土顶面裂缝就是由于混凝土在未达到2.5MPa时,芯模漏气,致使顶面混凝土开裂。因此,预制之前检查芯模是否完好格外重要。 

  4 结论 

  通过以上改进措施,混凝土表面裂缝逐渐消失。因此,在预制过程前,一定要制定出施工工艺规程,对所有参与施工的人员进行技术交底;掌握关键工序的技术要点,严格按规范要求检测各项指标,发现异常,及时找出问题产生的原因,采取合理的处理措施加以解决,确保混凝土空心板的预制质量。

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预应力混凝土裂缝分析与防治
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