桥梁混凝土空心板裂缝原因分析及其预防措施

桥梁混凝土空心板裂缝原因分析及预防措施摘要：以湘港大道涵井立交桥预应力混凝土空心板裂缝为例，分析裂缝产生的原因，并提出改进措施，有效控制预应力混凝土空心板表面裂缝。预应力空心板；防裂措施1项目概述仙港大道(仙游曙光公路)是一个26公里长的工程，设计速度为80公里/小时，采用半封闭式设计。总投资约7亿元，是市县重点建设项目之一。其中，湘港大道涵井立交桥为220米预应力混凝土简支空心板，总长54.00米，设计荷载：二级公路，桥面宽度：20.5米(防撞护栏)12.0米(行车道)0.5米(防撞护栏)6.0米(隔墙)=32米，斜交100，0号桥台采用u型桥台，2号桥台采用桩基，2号桥台采用u型桥台，基础采用明挖扩底，柱墩这座桥有52根空心板梁。预应力混凝土空心板钢绞线张拉前，发现一些预制空心板有不同程度的裂缝。2桥梁空心板的设计湘港大道涵井立交桥空心板设计为后张钢绞线预应力混凝土结构。标准跨度为20m，板梁高90厘米，宽125厘米；宽。空心板梁顶和楼板厚度为12厘米，肋板厚度为28厘米；空心板钢绞线选用标准强度fpk=1860MPa兆帕，普通结构钢筋直径10 12毫米，间距20厘米，混凝土强度等级C50；预应力锚具采用OVM15型锚具，预应力钢绞线的张拉控制应力为0.72fpk=1339MPa。预应力钢束的结构布置见图1。图中的单位是厘米。图1预应力钢筋束的结构布置3裂缝分布据现场统计，预制的26根梁中有8根有裂缝，包括2根边梁和6根中梁。裂纹梁的裂纹位置基本上靠近梁翼端(见图2)。在梁板的顶面上，经常出现裂缝的位置是在箍筋处。裂缝长度为26-135 cm，裂缝宽度为0.05-0.11 mm。裂缝沿截面高度自上而下较窄，深度不大，一般在5-10 mm范围内。在梁底板上，裂缝多在横向钢筋处，裂缝也沿梁的纵向，多为深裂缝或局部贯穿裂缝。图2空心板梁裂缝分布示意图4空心板裂缝原因分析预应力混凝土梁产生裂缝的原因很多。就本工程而言，根据现场检查和分析，笔者认为桥面裂缝的原因如下。4.1原材料因素水泥采用精制石材，经检验符合规范要求。水泥用量为459kg/m3，坍落度值为50 70mm。设计配合比(重量比):水泥：碎石(大/小):砂：水：外加剂=1:1.42/1.16:1.27360373600.008。(1)混凝土施工中，一般施工人员比较保守，水泥用量超过了上限，特别是新的混凝土评价标准提高后，水泥用量比以前增加了5%左右。由于水泥用量的增加，混凝土的凝结收缩增加，导致表面裂缝。特别是，由于高强混凝土使用高标号水泥并大量使用，在混凝土硬化过程中，水化热释放量很大，这将提高混凝土的温度，从而增加混凝土的温度收缩应力。在其他因素叠加的情况下，很可能会引起温度收缩裂缝。(2)水灰比过大。在搅拌混凝土的过程中，有些搅拌设备是不允许测量的，而且是随机的。离析是由于水灰比过大造成的。结果，粗骨料在下部下沉，多余的水上升，水泥浆在振动后上浮到顶板，从而造成混凝土强度不均匀，下部强度高，顶板强度低，混凝土强度弱，往往是容易产生裂缝的地方。收缩更明显是由于太多(1)混凝土搅拌的原因。搅拌设备采用500型强制搅拌机，搅拌时间约1分钟(规范规定1.5 2分钟)。时间太短，影响混凝土的均匀性，导致坍落度大，和易性差。混凝土坍落度是混凝土施工的检测方法之一。施工中准确控制坍落度可以提高混凝土的内部强度和表面平整度。如果在施工过程中忽略高温下的坍落度损失，混凝土的和易性和粘度将降低，导致混凝土离析和混凝土构件表面出现蜂窝、麻面和露砂等缺陷，从而削弱混凝土的内部强度。通过坍落度仪测量，桥梁浇筑混凝土的坍落度值为110mm(设计值为50 70 mm)，得出水灰比超过设计用量，水灰比过大，混凝土收缩增大，导致干缩裂缝。(2)混凝土浇筑原因。施工现场采用插入式振动器紧密振动。振捣过程中出现过度振动现象，导致混凝土表面粗细骨料离析，靠近模板的混凝土表面细骨料集中。(3)内模胶囊上浮、漏气或拉出过早。在混凝土浇筑过程中，混凝土对胶囊有很大的浮力。如果胶囊固定不牢，胶囊将向上浮动，导致顶板厚度减小，这也容易导致裂缝。由于制造质量或施工，内模壳损坏，导致混凝土浇筑过程中漏气和气压下降。在混凝土几乎没有强度的情况下，如果发生漏风，屋顶混凝土会塌陷，造成难以补救的事故。胶囊的提取时间与养护温度和混凝土质量有关。一般情况下，混凝土强度宜控制在0.6 0.8兆帕。过早拔出泵会出现“粘皮”现象，影响混凝土质量。当屋面厚度减小或屋面浮浆过厚时，容易产生裂缝，因此裂缝多为垂直和水平裂缝。在对桥梁的一根梁浇筑一段时间后，气压表测得的充气胶囊的气压值为0.017兆帕，低于原来的0.023兆帕，经检查发现充气胶囊存在漏气现象，导致顶面应力不均匀。混凝土强度未达到2.5兆帕，导致后浇混凝土顶面出现裂缝。4.3基座基础不平或下沉预制混凝土空心板梁台座制作在桥位两侧的高填方路基上。基础是砖和混凝土结构。支座两端底部为混凝土垫层，沿梁长方向长约2m，厚约10cm，中间为普通砖垫层，厚约12cm。现场调查发现，部分基座局部表面不光滑，摩擦系数增大，摩擦阻力相应增大。当摩擦阻力超过混凝土本身承受的拉力时，裂缝将在该应力集中点出现。同时，由于混凝土和砖的线膨胀系数不同，两者在温度和湿度变化时产生的变形也不同，导致垫层变形不均匀。此外，垫层下的地基在养护过程中浸水局部下沉，导致混凝土梁在自重作用下出现早期强度低、刚度差的裂缝，其作用机理相当于受弯构件裂缝的形成。4.4浇注时温度控制不合理事实上，梁体浇筑过程中没有采取冷却措施，这是产生裂缝的原因之一。根据施工原始记录，8月15日至8月26日浇筑了3块有裂缝的预应力混凝土空心板，期间温度较高，日最高温度36C，最低温度6C。统计显示，6块有裂缝的梁中有3块是在下午3: 00温度较高时浇筑的，浇筑时温度在32C以上。在这种高温条件下，用高水化热的磷42.5普通硅酸盐水泥配制、运输和浇筑混凝土桥梁施工中经常使用洒水和薄膜。现场操作通常在混凝土脱模后开始。空心板的顶面暴露在大气中。夏季最高温度达到35摄氏度，这加速了水的蒸发，导致表面收缩和开裂。现场混凝土养护措施如下：梁体外覆盖塑料板，洒水养护；梁洞内两端采用砌砖封堵和蓄水养护方法。在高温条件下，用密闭的覆盖塑料布和洒水养护混凝土，很容易使被覆盖的混凝土表面产生比外界更高的温度。因此，上述控温措施不能起到控温的作用，反而会适得其反。梁洞采用两端砌砖封堵、蓄水养护的方法，只对水位以下的梁底板和梁肋板起作用，对水位以上的梁顶板和梁肋板不起养护作用。另外，在这种固化条件下，肋板底部和梁体下部的温度变化很小，梁体表面和梁体上部的温度变化很大。随着温度和湿度的频繁变化，内外温差近似表面上的拉应力超过了混凝土的极限抗拉强度。预制混凝土在自我约束和外部约束作用下，会产生收缩变形和温度裂缝。5空心板裂缝的防治措施(1)严格控制原材料质量。按照质量要求，严格进行选材，不符合要求的砂、砾石和水泥不准进入现场，对于含泥量大的骨料要求用水冲洗；严禁使用过期和不同等级的水泥，尽量使用热值和收缩率较小的矿渣水化热水泥。进入现场的材料在使用前必须经过严格检查。高标号混凝土使用高标号水泥，以减少水泥用量。水泥稳定性必须合格，初凝时间必须大于45分钟。细骨料应为级配良好的中砂，细度模数Mx应大于2.6，含泥量应小于3%。粗骨料采用坚硬且级配良好的碎石，含泥量小于1%，针状颗粒含量小于5%。(2)严格控制混凝土搅拌质量。对混凝土骨料的配比进行分析研究，控制混凝土水灰比，降低混凝土坍落度，合理添加缓凝剂和减水剂。混凝土的搅拌时间应控制在2分钟。它不应该太短或太长。保证混凝土的均匀性，严格控制加水量，并经常检查混凝土的坍落度，以保证混凝土的良好和易性。(3)密切关注混凝土浇筑过程。为加强温度监测，混凝土浇筑应在白天气温较低时进行。空心板浇筑过程中严禁间断施工。底板混凝土振捣完毕后，应立即浇筑内模，并浇筑二层混凝土，以尽可能缩短施工缝处混凝土上下部分的施工时间差，保证混凝土浇筑的连续性。使用插入式振动器振动时，移动距离不得超过振动器作用半径的1.5倍。对于每一个振动部分，必须停止振动，直到混凝土停止下沉，气泡不再出现，直到表面变平并充满泥浆，振捣器在振动时缓慢上升，以避免过度振动和混凝土离析。(4)正确把握混凝土养护的关键点。无论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土养护是最关键的。在开始浇水和养护之前等待混凝土脱模是错误的。应在混凝土浇筑完成后，用湿麻袋覆盖达到初凝，终凝后洒水养护。洒水频率要求混凝土应经常保持湿润状态，混凝土不应在高温下暴露在阳光下，并应持续保持良好的健康状态超过首先，预制软土地基和填土地基的台座时，施工前应进行必要的压实和加固，预制场地应硬化。二是保证支座有足够的强度和刚度，支撑牢固，基础受力均匀。三是防止基础在混凝土浇筑过程中被水浸泡。(7)控制剥离时间。内模拉拔时间根据现场混凝土强度确定。最好通过测试块来确定。严禁过早拆除内模和侧模。混凝土达到一定强度后，方可拆除内模和侧模。(8)严格控制施工温度。可用于改善骨料级配，用硬混凝土；搅拌混凝土时，加水或用水冷却碎石，以降低混凝土的浇筑温度；规定合理的拆模时间，并在气温急剧下降时保持表面温暖，以避免混凝土表面出现急剧的温度梯度；在混凝土中加入一定量的具有减水、塑化、缓凝等功能的添加剂，可以改善混凝土混合料的流动性和保水性，降低水化热，延缓热峰的出现；在高温季节浇筑时，可采取设置遮阳板等辅助措施来控制混凝土的温升，降低混凝土的浇筑温度。结论通过对湘港大道涵井立交桥工程8处裂缝原因的分析，简要提出了上述混凝土收缩裂缝的预防措