预制梁梁端防裂施工工艺

黄宝安

（中交四航局珠海工程有限公司）

0 引言

广州从化至清远连州高速公路第13 标段位于清远市连州市境内，起讫里程桩号为K184+368-K209+800，线路全长25.432 公里,主要设置两个互通立体交叉，主线大桥共6499.5m/13 座。预应力预制小箱梁共计1070片，预制T 梁共计658 片，本文以预应力预制小箱梁为例。

预制梁梁端因养护时易忽略，且设置了预应力锚固区，故易产生各类裂缝。以本项目部的预制梁端头结构为例：两侧腹板为薄壁结构，支座处设置了台阶预防预应力张拉时造成下部混凝土受损，但底板依旧较薄。

图1 预制梁端头结构

梁端裂缝在预制梁封端时较为难处理，所以对预制梁梁体质量以及外观有较大的影响，故预制梁梁端防裂施工工艺对预制梁的施工有着可观的预估效益。

本文结合广州从化至清远连州高速公路第13 标段预制场的施工经验，谈谈预制梁梁端在施工中，混凝土自身形成的裂缝以及张拉形成的裂缝，其形成原因以及预制梁梁端防裂的具体措施。

1 梁端混凝土裂缝原因

产生混凝土裂缝原因有很多种，主要表现为塑性收缩裂缝、干缩裂缝，以及温差引起的收缩裂缝。

⑴塑性收缩裂缝

这是一种在在预制箱梁混凝土浇筑后4～15h 左右，此时水泥水化反应激烈，混凝土尚在柔软塑性状态时，因混凝土表面失水而蒸发干燥，同时因蒸发降温，水化反应大量失水，而由失水、水泥水化所发生的干燥收缩、温度收缩和化学减缩共同相互作用的结果。混凝土产生了体积形变及不均匀的沉缩变形，由此产生了沿钢筋方向的“龟裂”。

⑵干缩裂缝

预制梁梁端在干燥环境中，水泥浆逐渐凝结、体积收缩，混凝土硬化后由于水分蒸发引起的体积变形而产生的裂缝，称为干缩裂缝。常见原因为养护不充分或养护措施不规范，在预制梁腹板以及梁端较为常见。

⑶温差收缩裂缝

由于C50 混凝土的水泥用量较大，在水化反应中，水化热较为明显，箱内温度常可以达到50℃以上的高温，随着水化反应的进行，温度先由低至高，再逐步降低，产生温度应力（拉应力），混凝土易产生破坏，梁端由于为薄壁结构，内外温差较大，浇筑完成后无有效保温措施时，温度应力表现较为明显，当其超过混凝土抗裂强度后，会使混凝土开裂，即产生温差收缩裂缝。

2 梁端张拉裂缝原因

在后张法预应力梁的支座处，梁端的锚固区及其腹板，经常见到的一种顺着预应力的梭形裂缝，称为“张拉裂缝”，也有些资料直接称之为“劈缝”。

根据广州从化至清远连州高速公路第13 标段1#预制场以及2#预制场现场情况以及以往施工经验，预制梁梁端张拉裂缝常见原因为以下三种：

⑴预制梁使用后张法张拉时，因单侧张拉导致的梁体纵向不均匀，梁端一侧受张拉压应力，另一侧正常，梁体纵向剪切开裂；或因两侧同时张拉，因张拉应力不同导致的单侧纵向受力不均，导致梁端纵向开裂。此类裂缝为技术不够完善或偶然发生，发生后裂缝非常明显，对梁体危害较大。

图2 预制梁单侧张拉

⑵预制梁使用后张法张拉时，因两侧同时张拉导致梁端上下受压，产生的挤压裂缝。此类裂缝多出现于梁端两侧底部及腹部，发生后对梁体危害较小但外观质量难以保证。

⑶预制梁因锚下钢筋布置不规范、预应力管道不通顺、预应力管道不顺直、预应力管道直线段及曲线段定位不足，导致预应力张拉结束一段时间，引起沿钢束纵向方向的裂缝。

3 混凝土裂缝防裂措施

⑴由于往常梁端常为养护时忽略的部位，导致常见的裂缝为塑性收缩裂缝以及干缩裂缝。应保证养护频率以及养护覆盖面，补充水化反应中丢失的水分，在大风天气以及干燥环境下，宜覆盖薄膜，防止水分的流失。

⑵在冬季以及其余寒冷时期，应有相应保温措施，防止由于温差过大而产生的温差收缩裂缝，如设置蒸汽机，在浇筑完成后对预制梁进行蒸养，一方面补充水分，保持稳定的水化反应，以防混凝土失水过多，一方面防止混凝土内部外部温差梯度较大而导致温度应力太大。

⑶从混凝土材料方面考虑，应尽可能选择高质量的水泥、砂石料、外加剂等。由于水泥水化反应会产生大量的水化热，产生上述说的温差收缩裂缝，故在保证强度的情况下，可以适量减少水泥用量或采用水化热较小的水泥。

其次，砂石料集配差，导致混凝土产生离析现象，混凝土凝结时会挥发更多的水分，易产生塑性收缩裂缝以及干缩裂缝。

增加适量粉煤灰，作为超细粉末的粉煤灰，能物理地分散水泥中絮凝体，这使较多的浆体游离出来，骨料得到润滑并改善混凝土的和易性，以此降低拌和时的用水量，可以有效地减少混凝土凝结时的水分蒸发。此外粉煤灰具有微膨胀性，能有效平衡混凝土凝结时产生的收缩变形，减少塑性收缩裂缝产生。因此，包括粉煤灰在内的外加剂调整也能有效地控制混凝土的凝结时间、坍落度损失，提高梁端及梁体混凝土早期强度，防止裂缝产生。

4 张拉裂缝防裂措施

针对上述三种张拉引起的裂缝，采取改善施工技术、改善施工工艺、加强质量管控的措施，减少因后张法张拉时产生的张拉裂缝。具体措施如下：

⑴张拉操作虽然更加简易，但施工过程中，容易产生因一侧受到张拉压力，一侧正常而产生两侧受力不均。宜采用两侧同时张拉，保证两侧张拉应力大小相同，避免施工过程中产生的两侧受压不均导致的混凝土破坏。本项目部采用两侧同时、两端同时的智能张拉设备，保证预应力均匀，对张拉质量进行“双控”，极为有效地控制了张拉质量。

图3 两侧同时张拉

⑵预制梁楔形块模板接缝处多为直角，张拉时混凝土的上下挤压导致梁端支座处或腹板处有所破损，宜采用斜角保证预制梁在张拉时有活动空间，梁体因张拉上拱产生形变时，不会因此使混凝土过度挤压产生破坏；或在预制梁端钢制底膜下加入橡胶垫，可为梁体在张拉时提供缓冲效果，此法造价低廉，效果好，可保证在预制梁张拉时不因上拱时梁端产生的形变导致混凝土破坏，值得大力推广。

图4 端头底模加入橡胶垫

⑶严格按照图纸、规范布置预应力管道，预应力定位钢筋应限制住波纹管。波纹管不得松动，否则导致梁体受力不均匀，张拉应力不合格；不得有破损，否则导致砼浇筑时漏浆堵塞波纹管。锚下钢筋是保证张拉时，锚垫板的位置及锚垫板周围混凝土的抗剪强度，若锚下钢筋布置不足或绑扎点数不够，易产生因锚下应力过大而导致的锚下区混凝土产生裂缝。

5 施工管理防裂措施

克服技术性问题后，也应注意避免因施工管理不善而形成的裂缝，例如养护不到位、浇筑时混凝土坍落度不一致、过早拆模、过早张拉等。应在施工中注意以下问题：

⑴混凝土配合比应安排专业人员专人负责，监督配比过程，对配比结果进行检验，对每一车混凝土进行坍落度检测，保证前后坍落度一致。

⑵专人负责养护，设立养护记录牌，做到责任到岗、责任到人。

⑶工人需接受三级技术交底才能上岗，防止过早拆模、过早张拉等管理问题。

6 结语

预制梁端头裂缝为常见问题，但仍需注意，一些较为严重的裂缝可能导致预制梁出现结构性破坏。如果形成了新的裂缝，针对具体施工情境，需对裂缝进行一对一的防治与处理，积极做好裂缝处理并分析原因，制定科学合理的裂缝预防措施，严格按照标准流程、工序施工，避免下次再生成此类裂缝。