小议预应力空心板裂缝形成原因及防治措施-建筑设计论文发表

预应力混凝土空心板因具有使用年限长、变形小、造价低、施工方便等诸多优点而在公路桥梁中被广泛应用。但有些空心板在使用期间普遍存在不同程度的开裂，以至于增加养护、维修费用，缩短桥梁使用寿命。因此，总结其形成原因并提出相对应的防治措施以避免类似问题的发生就显得尤为重要。
1 裂缝形成原因
空心板的裂缝位置基本都在板端部附近。在板的顶部，裂缝多出现在箍筋处，沿截面高度呈上宽下窄状，深度不大。在梁底板处，多出现在横向钢筋处，裂缝沿板纵长方向，多属于深进或部分贯穿裂缝。根据多年的设计与施工经验，裂缝多由以下原因造成：
1.1 原材料方面
1.1.1 水泥用量偏高
新桥规实施后，混凝土评定标准提高，其水泥用量比以前增加了5%左右，一般施工人员偏于保守，水泥用量容易超过高限。由于水泥用量的增加使混凝土凝结收缩量增大，造成表面裂缝。
1.1.2 骨料含泥量超标
在施工过程中，有时因自然条件限制或为节约成本选用劣质骨料，砂、碎石的含泥量超标，这样水泥与之的胶结力下降，造成混凝土的强度和抗渗性降低，产生网状裂缝。
1.1.3 干缩作用
混凝土在凝结、硬化过程中，大部分水分逐渐蒸发，仅很少一部分水分参加水化反应，使混凝土产生干缩变形。干缩作用使混凝土内产生不同程度的拉应力。由于混凝土抗拉力强度小，如果为设置合理的受力钢筋，将会出现大量裂缝。
1.1.4 碱骨料反应
混凝土拌和后，水泥中的碱不断溶解，产生的碱液与活性股料的硅酸盐物质产生化学反应，析出胶状的碱-硅胶，胶从周围介质中吸收水分而发生膨胀，产生的拉应力超过抗拉强度时，会出现裂缝。
1.2 施工方面
1.2.1 水灰比过大
在混凝土的拌制过程中，由于拌制机械的原因或人为的操作失误，导致水灰比过大而造成离析现象，其结果是振捣后粗骨料沉于下部，水泥浆上浮到顶板，从而使混凝土强度上下不均匀，下部强大，顶板强度小，往往造成在顶板每根箍筋处横向裂缝较为严重。
1.2.2 混凝土配比不合理
由于工期较长，原材料分批次运进，造成施工实际配比与实验配比不同，导致混凝土强度偏低，形成裂缝。
1.2.3 内橡胶气模上浮
施工中，基于经济及拆模方便的考虑，预应力空心板一般采用充气橡胶内模，在混凝土浇筑过程中，混凝土对气模有较大的浮力，如果气模固定不牢，会产生上浮现象，造成顶板厚度减小，造成裂缝。
1.2.4 内气模变形
气模因为制造质量或施工中有所损坏，造成在混凝土浇筑过程中漏气，气压降低，内模变形，在混凝土几乎没有强度的情况下，顶板混凝土将发生下陷，造成难以补救的事故。
1.2.5 内气模抽拔过早
内气模抽拔时间一般控制在混凝土强度达到0.6~0.8MP@时为宜。抽拔过早会出现“粘皮”现象，当顶板厚度减小或顶板浮浆过厚时，就容易产生纵向裂缝。
1.2.6 钢筋被碰撞变形
在钢筋笼吊装或在混凝土浇筑过程中，由于碰撞等导致空心板钢筋变形，其抵抗力丧失，从而使拉应力超过混凝土拉应力允许值发生裂缝。
1.2.7 养生不及时
空心板混凝土浇筑完毕后，没有及时地养护，混凝土表面水分蒸发过快，从而形成干缩裂缝。外界温度在5度以下时，如果不及时覆盖保温材料，也容易出现裂缝。
1.3 设计方面
1.3.1 普通钢筋用量不当
对于板端封锚区等应力集中处，由于涉及普通钢筋用量或间距不足，致使裂缝宽度超出规范要求，或是普通钢筋在局部用量过大、间距过密，钢筋阻止了混凝土正常的凝固收缩而产生裂缝。
1.3.2 对水化热考虑不足
水泥水化过程中会释放出大量的热能，水化反应有两次升温和两次降温过程，内部温度升高，而板面温度因外界气温有所降低。升温使混凝土内部体积膨胀，降温使混凝土表面收缩，膨胀时混凝土内部产生压应力，收缩时混凝土表面产生拉应力，当压应力和拉应力超过其抗压强度和抗拉力强度时，梁板表面将发生裂缝现象。
1.3.3 忽视温差应力
由于对施工季节白昼温差估计不足，因气温的急剧变化，或大风造成混凝土表面急剧冷缩或干缩，从而增大了混凝土表面的拉应力，造成了空心板早期裂缝的形成。
2 防治措施
2.1 原材料方面
2.1.1 严把原材料质量关
必须按照相关设计、施工规范的质量要求，严格进行选料，对不符合要求的砂、石料和水泥不允许进场，对含泥量较大的骨料要用水冲洗，严禁使用过期的和不同标号的水泥，尽量采用发热量及收缩量较小的水泥。
2.1.2 确定合适的水泥用量
应通过现场实验确定合适的水泥用量，尽量减少高标号水泥的用量，并可掺加适量的矿物混合料，以减少裂缝产生。
2.2 施工方面
施工阶段是裂缝控制的关键阶段，决定着空心板最终质量的好坏，应注意以下几个方面：
2.2.1 确定合理的水灰比、配比
在混凝土现场配合比设计、实验中，不要因为偏于保守而过多地增加水泥用量，在满足混凝土坍落度要求的前提下，尽量采取可靠的减水剂，合理调整配合比，降低水泥与水的用量，以减少混凝土的凝结收缩量。
2.2.2 严格检查胶囊漏气，防止胶囊上浮
对于使用的气模要经常打压检查，发现漏气时应及时修补，同时，气模定位要准确，生根要牢固，一般需设置专用的气模固定钢筋，以防止气模上浮导致顶板厚度变小，最终引起早期裂缝。
2.2.3 防治普通钢筋变形
在空心板钢筋笼绑扎、吊装过程中，应严格按施工流程操作，杜绝因人为因素导致钢筋被碰撞变形。
2.2.4 防止温差应力
应尽量避开下雨天和在昼夜温差较大季节浇筑混凝土。夏天浇筑混凝土时不宜在白天进行，冬季宜在温度较高的时间段浇筑，并采取必要的冬季施工措施。严禁在浇筑空心板过程中间段施工，板底混凝土振平以后，应立即放置内模并浇筑第二层混凝土，尽量缩短施工缝处上下两部分混凝土的施工时差，确保混凝土浇筑的连续性。
2.2.5 加强混凝土养生
混凝土浇筑完后，及时盖草或塑料膜，并经常洒水使之保持湿润。气温低于10度，要加保温材料，进行入冬季应采用蒸汽养生。
只要能从原材料、施工、设计各个环节入手，严格控制裂缝产生的因素，就能大大减少空心板裂缝产生，既保证了桥梁结构的安全，又能以较小的费用取得较大的经济效益和社会效益。