预制箱梁施工裂纹的产生原因与预防措施

毛永鸿

（甘肃长达路业有限责任公司， 甘肃 兰州 730000）

0 引言

现阶段，预应力预制梁在施工过程中出现裂纹问题已经十分常见，其中一部分产生在张拉前，而一部分产生在张拉后。尤其是在张拉前产生的裂纹，其产生的原因会受到多方面因素的影响，总体上也呈现出了较强的复杂性。在这样的情况下，为进一步提升市政工程施工质量，有必要加强对预制箱梁施工裂纹产生原因的探究，并参考可能出现的因素有针对性的制定相应的预防举措，保证工程项目的稳定开展。

1 工程概况

某市政工程项目采用全程高架的模式，除一小部分采用现浇整体箱梁以外，大部分工程都为工厂化分幅集中预制箱梁。从整体上来看，箱梁采用C 50砼，其外形也为典型的35m预制箱梁，一个箱梁的重量约在800t左右。在实际开展相关工程的过程中，原计划是从预制场完成生产，箱梁整体强度达到预期之后再运输到现场进行安装，但这样的模式往往会在很大程度上对整个梁体造成扰动，考虑到预制混凝土厚度薄、配筋密等特点，一不注意就会导致施工缺陷的出现。面对这样的问题，最终决定将桥头路基200m作为预制场地生产，从而最大限度地避免运输过程中的不稳定因素。在施工过程中发现，完成9片箱梁施工之后，第3、4片箱梁在拆模后出现了数量较多的不规则裂纹，裂纹上下不贯通。因此相关工作人员需要对开始施工箱梁进行调查，同时全方位地对出现箱梁裂纹的施工质量问题展开分析，并成立专门的治理小组为后续的工程提供质量保障。结合实际的工程状况来看，面对裂纹问题应进一步加强对工作流程以及施工过程的分析，保证各个施工环节都可以充分满足法规要求和工期要求；同时还需要进一步控制每个关键部分的质量，保证每片箱梁构件质量可以满足工程规划标准。

2 预制箱梁施工裂纹分析

在实际应用的过程中，预制箱梁具备着生产工艺简便、出产成品效率高以及力学性能优良等优势，因此也在市政工程项目当中得到了十分广泛的应用。然而随着此类工程项目的大量修建，其结构本身存在的缺陷和薄弱环节也逐步暴露出来，其中最为突出的就是裂纹问题。一旦在工程过程中出现混凝土裂纹将显著加剧混凝土渗水以及冻胀的危害，这不仅会降低钢筋混凝土材料的承载能力与抗渗能力，还会直接减少箱梁的使用寿命，对最终的工程质量也将会产生十分不利的影响。总体来看，箱梁裂纹的产生会受到多方面因素的影响，这也导致很多情况下在进行裂纹成因分析的时候并不能准确得出具体原因。在此基础上，在进行裂纹防治的时候也应加强对实际工程情况的考量，同时以预制箱梁裂纹发育机理以及相应的抑制技术为基础采取综合性的裂纹抑制措施，进而获得良好的防治效果。结合现阶段的工程实际来看，常见的裂纹类型主要包括以下几方面：第一是腹板竖向裂纹，这种裂纹主要产生在腹板内外部，同时主要产生在箱梁预制初期；第二是翼缘板横向裂纹，这种主要是腹板裂纹的延伸，因此在没有出现腹板裂纹的时候，此种裂纹也较为短小；第三是梁端底板纵向裂纹，这种裂纹主要发生于腹板纵向预应力筋张拉以后；第四种是桥面板龟裂，这种裂纹的现状与走向都没有什么具体规律，同时长度和深度也比较小。

3 预制箱梁施工裂纹的产生原因

3.1 收缩裂纹

收缩裂纹产生的主要是混凝土成型后养护不当所引发，由于没有合理的养护手段，因此在后期也大大提升了出现表面裂纹的可能性。总体来说，收缩裂纹主要可以分为干缩裂纹和自收缩裂纹，其中干缩裂缝产生的原因主要是在混凝土施工完成以后由于表面水分散失过快，而引发了混凝土外表面与内部产生了不均匀收缩的状态，进而引发了混凝土表面出现开裂的问题。由此也可以进一步得出，干缩裂缝的生成是具有表面性的，同时也并没有实质性的规律，往往是在混凝土养护的一段时间以后，在其表面或侧面出现0.05mm～0.2mm之间的裂纹，其后的发展趋势也主要是受到温度与湿度变化的影响；而自收缩裂纹产生的主要原因是水泥水化作用而引起的体积减小，相较于前者其收缩的范围最多只能达到1/10～1/5，因此也可以将其考虑到温度收缩的范围内[1]。

3.2 水化热裂纹

水化热裂纹的产生主要是受到温度及温差的影响，多数情况下发生在预制箱梁施工的过程中，同时裂纹的宽度与形态在很大程度上也会受到温度的影响，一般来说冬季气温较低的时候裂纹的宽度较大，而夏季气温较高的时候裂纹宽度也比较窄，同时其走向与形状没有规律性。在不同裂纹当中，深进和贯穿的温度裂纹对混凝土的破坏是较为严重的，一般来说其宽度都在0.5mm以下。与此同时，混凝土在成型以后，在其硬化过程中也会产生大量的水化热，由于箱梁总体的体积较大，因此在释放出水化热的时候并不能及时地散失，而是聚集在混凝土内部，进而将会导致混凝土内部温度急剧上升，结构内外也会出现较大的温差。在不同温差的影响下，混凝土内部与外部所产生热胀冷缩也不相同，大大提升了混凝土表面所承受的拉应力，而当超过其可以承受的极限的时候就会加剧裂纹的产生【2】。

3.3 预应力施工

预应力一个是前期的管道定位，另一个是混凝土的强度。预制箱梁腹板厚度较薄，波纹管和锚垫板位置定位不准确，导致施加预应力后，腹板受力不均为，回沿波纹管方向产生裂纹，混凝土收缩受力，使裂纹发展，慢慢会变成裂缝，影响梁板的使用寿命。《公路桥涵施工能技术规范》对后张法要求为：结构或构件混凝土的强度、弹性模量（龄期）应符合设计规定：设计未规定时，混凝土的强度应不低于设计轻度等级的80%，弹性模量应不低于混凝土28天弹性模量的80%，当采用混凝土龄期代替弹性模量的控制时应不小于5天，而在实际施工的过程中，受场地和工期影响，往往会不重视弹性模量（龄期）。

3.4 施工工艺与养护手段

在实际施工的过程中，具体的施工方法也会对裂纹的出现产生影响。在进行箱梁首次浇砼的时候往往都会先浇至三角顶部，因为这里的结构比较薄弱，因此砼产生的水化热可以直接通过上、下两个表面进行散热，但也正是因为此处的薄弱性，导致其强度增长的时候会比较缓慢，其抵抗自身收缩的能力也会存在明显不足的问题，大大提升了出现裂纹的可能性。与此同时，在进行浇腹板作业的时候，受到震动的影响，较多的碎石会造成腹板顶部区域的砂浆变多，因此这一区域的总体强度也会变低，进而提升了出现裂纹的可能性。面对这样的问题，在实际开展施工的过程中应实施科学的施工工艺，保证首次砼可以浇至三角底部与腹板的交接处，同时尽可能地对施工震动加以控制，最大限度地表面裂纹的出现。除了施工工艺以外，对混凝土的养护手段也会影响裂纹的出现。通常情况下，在进行预制梁表面养护的时候会采用麻袋淋水覆盖的方法来保持其表面的湿润，但在未浇顶板之前考虑到顶板施工的需要，在对腹板及底板进行养护的时候并不能采用该方法，只能通过直接淋水来保持湿润。在这样的情况下，一旦在天气炎热的时候淋水不及时就会导致砼表面晒干出现收缩裂纹；而在冬天干燥寒冷的时候则会因为表面散热的加快而加大温差，引发裂纹的出现。由此在实际施工的过程中，夏天的养护工作应以保持湿润为重点；而冬天则要以覆盖保温为重点【3】。

4 预制箱梁施工裂纹的应对措施

4.1 优化施工工艺

在开展预制箱梁施工的过程中，要想有效预防裂纹的出现就必须选用适合的施工工艺，同时针对缺陷的具体内容制定相应的防治方案。总体来说，选用合理的施工工艺是将裂纹出现可能性的重要手段，其中C50混凝土是实际施工过程中较为常见的混凝土类型，并在箱梁的建设中对其进行搅拌，进而实现配比的优化升级。只有这样才能有效降低水化热的峰值和速度，降低出现裂纹的可能性。值得注意的是，在此过程中应加强对减水剂的调试，进而有效保证其中减缓凝结的成分可以满足施工的实际要求，进而在现有的基础上进一步提升凝结时间。在完成减水剂的调试之后，就需要进行后续的搅拌验证，进而有效掌握相应比例下的凝结时间。在这样的模式下，不仅可以有效减少混凝土的水化热，还可以进一步提升混凝土密实度和抗拉强度，实现整体性能的提升。

4.2 预应力拉张工艺的改进

加强施工过程中的精细化管理，钢筋加工采用工厂化，提高智能设备引用的程度，当前自动化智能设备大量用于公路施工行业，一定程度节省了人力，更大程度上提高了作业的精细化程度，使钢筋等原材的加工更加标准，为后边预应力管道定位准确提供了基础条件【4】。提高波纹管定位的准确度，波纹管安装过程中要求精准定位，完成后更要仔细检测，纵向位置正确且一定要居中放置。混凝土张拉前一定要对梁体强度进行检测，检测不能是回弹仪的回弹强度，回弹强度代表梁体表面，只具有参考意义，不能作为判断指标，强度指标应以同条件养生试块为依据，在强度满足要求的前提下，要充分考虑混凝土的龄期，在双重指标下，才能进行预应力张拉操作。张拉完成后孔道压浆宜采用智能化压浆设备，和专用压浆料，能更好的保证孔道压浆的孩子了、可靠性和耐久性。

4.3 优化养护作业

在完成预制箱梁的施工之后，混凝土整合质量将在很大程度上受到水化作用的影响进而产生较为剧烈的反应，进而显著提升箱体自身出现裂纹的可能性。因此要实施更加完善的养护作业。当前施工标准化程度为箱梁采用蒸汽养生提供了基础条件。常规的蒸汽养生一般认为是在冬季低温季节，二恰恰夏季的高温时候也需要采用蒸汽养生【5】。蒸汽养生应用封闭式的养生棚将箱梁全覆盖，养护棚拼缝处不得存在漏气现象，蒸汽应为低压饱和蒸汽，加热均匀，并排除冷凝水，防止结冰。蒸汽养生一般分为预养、升温、恒温、降温四个阶段。一般预养阶段在混凝土浇筑完成4～6h后进行，时间不小于6h。升温阶段是混凝土的定型阶段，要严格控制升温速度，做好记录工作。恒温阶段就是混凝土的热养期，两个重要的参数就是恒温温度和恒温时间。恒温温度宜控制在45℃～50℃，且混凝土内部最大温度不得超过65℃，保证养生棚温度的时候，一定也要确保湿度，保证温度和湿度双控原则。降温阶段是蒸汽养生的关键阶段，要严控降温速率，停止供气后禁止立刻移走养生棚，应将养生棚两端稍微打开，缓慢降温，待混凝土构件里表差、表层与环境温差不超过15℃时，方可移去养生棚，并立即对梁体表面洒水，进入自然养生阶段。蒸汽养生过程中宜采用智能化的温湿度监测控制系统，以保证养生效果。

5 结语

综上所述，在实际工程施工过程中，预应力预制梁产生裂纹现象已经成为限制施工水平提升的最关键因素之一，因此需要对其产生的具体原因加以探究。结合实际情况来看，预应力预制梁产生裂纹的原因主要包括温差因素、砼浇注时间、施工工艺、养护手段等，而在施工之前有必要针对这部分因素制定具体的防护措施，同时根据实际情况来调整施工的具体流程，充分发挥预张拉方案对预防裂纹的重要作用。