预应力混凝土裂缝分析与防治

司加友 黄亚坤

（1.山东黄河工程集团有限公司，山东 济南 250000；2.济南中坚建设检测试验有限公司，山东 济南 250022）

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。