现场预制预应力混凝土梁裂缝产生的原因及控制措施

刘湘红

摘要: 现场预制简支梁施工中，梁体表面及深层经常出现裂缝而影响质量。本文介绍裂缝产生的原因及减少或避免裂缝发生的技术措施，提高施工质量。

关键词: 预制; 混凝土梁; 裂缝; 控制措施

Abstract: in the constriction of prefabricated simple support beam, the beam surface and deep often appeared cracks that affect the quality. This article describes the causes of cracks and to reduce or avoid cracks occurring technical measures to improve construction quality.Key words: prefabricated; concrete beam; cracks; control measures

中图分类号：V233.3+24文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）03-

内容：：

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。

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，保证钢筋強度符合设计要求，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。

张拉裂缝防止措施：

后张法梁可采用先张拉一束，张拉到应力的60%后停止，然后张拉对称的另一束，这样梁体两侧受力一致，避免量端开裂。

先張法梁各根钢绞线采用整体张拉，并严格控制预紧张拉力。混凝土浇筑过程中严禁振捣棒接触到塑料失效管，防止失效管损坏漏浆，钢绞线失效长度不准。

总之，预制桥梁裂缝产生的因素很多，控制措施各不相同。我们在现场制梁过程中，通过反复的试验研究，总结了一些有效的质量控制措施，保证了桥梁的质量。

参考文献: 1、路桥施工计算手册/周水兴，何兆益，邹毅松.北京：人民交通出版社，2001.5

2、公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86/交通公部公路规划设计院：1987.1.1

3、新编金属材料手册/滕志斌，忻元华，滕博，岩编.北京：金盾出版社，1994.12

4、桥涵施工技术规范JTJ041-2000/路桥集团第一公路工程局.北京：人民交通出版社，2006.3.1

5、公路工程安全施工技术规程JTJ 076-95/黑龙江省公路桥梁建设总公司.北京：人民交通出版社1995.10.1