预制箱梁混凝土裂缝的产生原因及预防措施

华后攀

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近年来，随着我国公路基础建设不断加大，混凝土预制箱梁越来越多的用在桥梁工程中。箱梁在使用过程中越来越多的问题被暴露出来，比如裂缝、锈胀露筋、剥落等。裂缝的产生，降低了预应力混凝土预制箱梁的使用寿命，增加了养护的难度。

1 混凝土裂缝产生原因及防治措施

混凝土裂缝是由于混凝土结构由于内部和外部因素的作用而产生的物理结构变化，而裂缝会造成混凝土结构物承载能力降低，结构物耐久性变差，防水效果不良。

1.1 塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土未凝结硬化前，内部水分向混凝土表面迁移，造成体积收缩。塑性收缩产生的原因主要是失水，因为混凝土在刚刚成型时几乎没有强度，如果此时外界空气温度过高、风速过大或者空气相对湿度较低，就会造成表面失水快，造成混凝土体积收缩，从而产生裂缝。此类裂缝基本都发生在混凝土表面，同时深度较浅。应加强混凝土养生，防止水分蒸发，保持混凝土表面湿度。

塑性收缩裂缝预防措施：

（1）优化混凝土配合比，进行单掺或双掺活性材料。

（2）夏季环境温度过高、相对湿度较低或风力较大时浇筑混凝土之前，将模板浇水均匀湿透。

（3）浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜等，保证混凝土终凝前表面湿润。

（4）严格控制各种原材料的计量误差和搅拌时间，保证混凝土拌合物的均匀性。

1.2 干缩裂缝

干缩裂缝是混凝土由于内部湿度和表面湿度变化不等、水分蒸发程度不同而产生体积变形，从而产生裂缝。混凝土表面湿度越低，混凝土干缩越大，其裂缝产生也越多，基本出现在其养生完毕阶段。

干缩裂缝预防措施：

（1）选用收缩量较小的水泥，一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大。

（2）混凝土的干缩随水泥用量的增大而增大，尽可能降低水泥用量。如预制箱梁采用掺加活性材料来降低水泥用量，减少水化热，降低混凝土的收缩。同时掺加适量的减水剂，可以减少水泥的用量，降低混凝土的收缩量。

（3）混凝土的干燥收缩受用水量的影响较大，故设计混凝土配合比时选用水灰比应较小，严格控制施工中混凝土的配合比，混凝土的用水量应按配合比设计所给定的用水量控制。

（4）加强混凝土的早期养生，并延长混凝土的养生时间。冬季施工时应加强保温保湿覆盖时间，并控制养护温度。

1.3 温度裂缝

温度裂缝多发生在箱梁腹板内外侧表面较浅的范围内。浇筑混凝土后，随着硬化过程混凝土内部产生大量水化热，因为箱梁体积较大，造成内部热量聚集不易散出，所以造成内外部温差较大。而温差的产生也造就了混凝土内外部拉应力不同，当混凝土的抗拉强度小于产生的拉应力时，就会产生表面裂缝。此类裂缝大多发生在混凝土硬化过程中，当温差变化较大或遇到突然降温天气时，混凝土表面温度会急速降低，从而产生收缩，进一步造成裂缝。温度裂缝一般没有分布规律可言，宽度及长度受温度变化影响较大，冬天较宽较长，夏天则相对窄短。

温度裂缝预防措施：

（1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥。

（2）掺加粉煤灰或高效减水剂等来降低水泥用量，延长热峰的出现时间段，使水化热放热过程延长，从而避免短时间内产生大量热量。

（3）在混凝土中掺加一定量的外加剂，由于其减水作用和分散作用，改善混凝土拌合物的粘聚性、保水性和流动性，还可降低水化热。

（4）在箱梁浇注时，控制混凝土浇筑温度在26℃左右，对水泥提前预留散热时间，对骨料搭设遮阳板，同时采用冰砖对拌和水进行降温，以降低混凝土的浇筑入模温度。

（5）在施工时合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。

（6）控制内部与表面温差或表面与环境温差。应加强混凝土养护，及时用塑料薄膜、土工布覆盖或涂刷混凝土养护剂，适当延长养护时间，保证混凝土表面温度逐渐降低。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施或搭设养生棚，以保证混凝土强度正常增长。

1.4 施工裂缝

（1）施工裂缝是在施工过程中因操作不当出现的但又能够避免地裂缝。如果在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能性就很小了。施工阶段造成裂缝有以下几个方面：

（a）水胶比控制不按设计要求操作，致使混凝土单位用水量加大，使混凝土不密实，其整体抗裂强度低。

（b）现场浇注混凝土时，振捣方式不正确，会影响混凝土的密实性和均匀性，从而导致钢筋锈蚀、表面蜂窝麻面和裂缝。

（c）现场模板拆除不当或脱模过早造成裂缝。在预应力箱梁板生产中，由于内模较为难脱，箱内操作困难，混凝土强度又不高时，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

（d） 混凝土搅拌、运输、停置时间过长，会使混凝土水分减少、坍落度降低，使得混凝土表面出现不规则的施工裂缝。

（2）养护是保证混凝土正常硬化的必要手段。现场养护措施没做好，必然会引起收缩裂缝。因此预制箱梁最后的成功与否，养护起决定的因素。

施工裂缝预防措施：

（1）加强施工人员质量意识，严格按配合比要求控制坍落度，按设计要求控制混凝土的脱模、张拉强度。

（2）混凝土施工时不要在同一处连续给料及同一处连续振动赶料，灌注方法采用水平分层纵向分段的方法。

（3）早期养护时间越早越好。

（4）浇注完毕后立即进行覆盖养护毯或麻布织物保温，对未来得及抹面的混凝土用塑料薄膜覆盖。

（5）养护时间越长收缩越小，对于混凝土不少于7天湿养护，湿养护应不间断，不得形成干湿循环。

2 结语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的问题，预防或减少箱梁裂缝，可通过优化混凝土配合比，加强养护，采取有效地工艺措施等方法。