现场预制预应力混凝土梁裂缝产生的原因及控制措施

近年来，交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。其上部结构多为现场预制梁板，无论先张法还是后张法施工中梁体均会出现表面或深层裂缝，从理论上来说预应力混凝土梁板不应存在裂缝，裂缝会使梁体受力后应力集中引起梁体破坏。梁体裂缝产生有的是设计因素，有的是施工因素，有的是两种因素互相影响造成的。施工因素造成的裂缝在施工过程中采取一定的措施，裂缝是可以克服和控制的。

在此，简要介绍本人对裂缝成因分析及施工生产中采用的处理措施，以供参考。

混凝土桥梁裂缝按成因，大致可划分如下几种：荷载裂缝、混凝土收缩裂缝、温度裂缝、混凝土振捣沉落裂缝、露筋劈裂裂缝、张拉(放张)不当裂缝等。

1、荷载裂缝

荷载裂缝是指构件受荷载或自重作用后梁体出现裂缝。荷载裂缝主要分斜裂缝和垂直裂缝两种。

斜裂缝是荷载裂缝中最多的一种裂缝，多在运营后出现。往往发生在支座附近与梁轴线成25 ～5O°角，并随时间推移裂缝长度、裂缝数都会增加。斜裂缝对梁体危害大，必须加固处理，在施工中必须提高认识，作好防治。

垂直裂缝产生跨中底部，垂直梁体。

1.1、斜裂缝

斜裂缝产生原因：

设计承载力不足、运营保养不足、超载运营等是重要原因。施工过程中不按图纸施工，减少钢筋面积、减小预应力值、混凝土标号或构件截面减小。造成梁体承载力不足受力后产生裂缝。

斜裂缝防止措施：

施工过程中严格控制混凝土配合比，特别注意水泥强度，加强水泥现场保管，防止水泥吸水板结失效，保证混凝土强度。严格控制钢筋进场检验，保证钢筋强度符合设计要求，配筋数量准确。预应力张拉时张拉力充足，严格检查摸板尺寸及加固措施。保证钢筋面积、预应力值、混凝土标号、构件截面符合设计要求。

1.2、垂直裂缝

垂直裂缝产生原因：

主要是梁体拱度或承载力不足，受力后跨中下部产生裂缝，设计原因多些。主要有效预应力设计不足、结构尺寸过大、抵抗张拉(放张)拱度大等。施工中混凝土保护层较大，或乱踩已绑扎的受力钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，荷载作用下形成与受力钢筋垂直方向的裂缝，或者是拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

垂直裂缝防止措施：

施工时增加保护层垫块数量，提高职工质量意识，合理地安排施工顺序，严禁在已绑扎好的钢筋上踩踏。混凝土浇筑时多做同条件试块，保证试块的真实有效。待混凝土强度达到规范要求后，拆除承重模板。张拉前校验千斤顶，明确压力表读数与张拉力间的相关函数，钢绞线弹性模量需实验确定，以使张拉力计算、使用准确。混凝土浇筑时严禁振捣棒接触波纹管，以至于波纹管破裂漏浆，造成混凝土粘黏钢绞线。张拉前孔道需清理干净，以防止异物卡夹钢绞线，通过增大孔道磨阻力减小有效预应力。

2、混凝土收缩裂缝

在工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩裂缝中，塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

2.1 塑性收缩

在混凝土浇筑施工后4～5小时左右，经常会出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝，裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、结构变截面的地方。因此时的混凝土尚未硬化产生的裂缝，称为塑性收缩。

塑性裂缝产生的原因：

主要是混凝土不均匀、流动性过大或流动性不足，在凝结硬化前没有沉实，当混凝土凝固沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动造成混凝土二次移动，形成沿钢筋方向水平的裂缝，因形状象月牙所以通常叫“月牙缝”。

塑性裂缝防止措施：

严格控制混凝土单位用水量在180kg/m3以下，水灰比在0.6以下，尽可能减少坍落度;掺加适量、质量良好的外加剂和掺合料，改善混凝土工作性和减少沉陷;混凝土搅拌时间要适当，一般以60～90秒为宜。时间过短会造成拌合物搅拌不均匀，过长会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷;混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不及时;在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行二次振捣，表面压实抹光。

2.2 缩水收缩(称为干缩裂缝)

混凝土初凝以后，随着表层水分逐步蒸发，混凝土体积减小，缩水收缩(干缩)。收缩理论中毛细管张力学说认为混凝土表层水分损失快，内部损失慢。因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

干缩裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，常常被人们忽视。但应当特别指出，由于裂缝碳化和钢筋锈蚀的作用，干缩裂缝不仅严重损害结构的抗渗性和耐久性，也会使混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。

干缩裂缝防止措施：

主要是注意混凝土养护工作，增加混凝土洒水次数和数量。表面采用覆塑质养生膜或盖草帘，特别要注意风大、高温干燥天气的保湿。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式好，使混凝土收缩要小。

2.3 自生收缩(膨胀)裂缝

自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的(即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土)，也可以是负的(即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。

自生收缩裂缝防止措施：

主要选用合理的水泥品种、标号及单位水泥、水用量。单位体积水泥用量越大、磨度细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。砂率越高，混凝土收缩越大。外加剂也影响混凝土收缩。

2.4炭化收缩

大气中或施工时的二氧化碳、一氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。多发生在暖棚法{冬期施工时室内燃煤排烟不畅}。炭化收缩裂缝一般宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

炭化收缩裂缝防止措施：

暖棚法冬期施工时室内燃煤烟要排到棚外，并利用鼓风机加大燃炉进风，保证燃烧充分，不向棚内排放二氧化碳、一氧化碳。

3、混凝土温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

混凝土产生温度裂缝的原因：

构件受太阳曝晒后、蒸养升温速度快，混凝土表面温度明显高于其它部位，产生温度梯度。突降大雨、冷空气侵袭、蒸养升降温太快等原因使结构外表面温度突然下降，但内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。在施工过程中，浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。电气焊施工时烧烤混凝土产生局部高温，出现裂缝。混凝土内部含水，受冻后水体积膨胀，引起胀缝。

温度裂缝防止措施：

太阳曝晒天气时，加强混凝土覆盖及淋水降温。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差。注意收听天气预报，作好突然降温预防工作。冬期施工时作好已浇筑混凝土的保温，详细计算保温防护材料热能损失，确保混凝土凝固前不受冻。蒸汽养护严格按施工规范要求速度升降温。电气焊远离混凝土施工，不能远离时可用石棉板作好隔离防护。

4、混凝土振捣沉落裂缝

混凝土沉落裂缝产生原因：

振捣时间太短，振捣不密实，混凝土强度受重力作用继续沉落，侧面部分混凝土受模板张力影响沉落较慢形成裂缝;振捣时间太长，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，在上层发生裂缝，既常说的“过振水波纹”。混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，新旧混凝土之间粘结力小，在施工缝间出现裂缝。

混凝土振捣沉落裂缝防止措施：

机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小，尽可能采用机械振捣。振捣时间应根据振捣机械性能决定，一般50mm插入式振捣棒以10～15s/次为宜。混凝土分层浇筑时，先把混凝土接触面凿毛、清洗好，再铺一层高标号砂浆，然后浇筑混凝土。

5、露筋劈裂裂缝

由于混凝土保护层厚度不足，承压时产生应力集中，引起混凝土劈裂。劈裂裂缝使钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。此类裂缝一般能看见钢筋形状，能够引起注意。

露筋劈裂裂缝防止措施：

增加保护层垫块数量，加大垫块强度。减小施工荷载，避免混凝土浇筑过程中钢筋上堆料过多，设专人振捣前提钢筋使保护层厚度准确。

6、张拉、放张不当裂缝

后张梁张拉施工时，因单束张拉，梁体纵向受力不均，产生侧向弯曲，梁体开裂。或因梁端一侧受张拉压应力，一侧正常，梁端纵向剪切开裂。此类裂缝多为偶然发生，发生后非常明显，对梁体危害较大。

先张梁放张后，因各根预应力张拉力不一致，或失效塑料管长度错误，梁端纵向拉压应力不一致产生剪切开裂。