預(yù)應(yīng)力混凝土空心板裂縫分析與防治

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在中郝高速公路施工中，某合同段出現(xiàn)了20米預(yù)應(yīng)力混凝土空心板豎向裂縫的現(xiàn)象，此事引起了技術(shù)人員的高度重視，對(duì)預(yù)制廠預(yù)制的全過(guò)程進(jìn)行了調(diào)查分析，查閱了有關(guān)試驗(yàn)資料，對(duì)施工工藝做了詳細(xì)了解，找出了產(chǎn)生裂縫的原因，提出了改進(jìn)措施，使預(yù)應(yīng)力混凝土空心板表面裂縫得到了控制，有效地防止了混凝土表面裂縫的再次發(fā)生。 
    一、 概述 
    預(yù)應(yīng)力空心板是橋梁工程的主要受力結(jié)構(gòu)，保證混凝土的預(yù)制質(zhì)量至關(guān)重要，該預(yù)制廠預(yù)制空心板的數(shù)量600片，均為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下面是20米預(yù)應(yīng)力空心板施工的有關(guān)參數(shù)。 
    結(jié)構(gòu)類型：跨徑20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。 
    混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：50MPa 
    混凝土配合比：水泥∶砂∶碎石∶水∶減水劑=1∶1.3∶2.3∶0.3∶0.01 
    水泥用量：500kg/m3 
    水泥類型：賽馬P.O42.5#R 
    砂：中寧小洪溝料場(chǎng)。 
    碎石：中寧清水河石料場(chǎng)。 
    水：機(jī)井水。 
    減水劑：湛江產(chǎn)FDN-5型高效減水劑。 
    二、 裂縫的產(chǎn)生 
    空心板在混凝土澆筑完成拆模后，沿連接筋豎向產(chǎn)生長(zhǎng)度50~150mm,寬度為0.02~0.08mm的裂縫，頂面也出現(xiàn)50~100mm，寬度為0.02~0.12mm的裂縫。鑿開混凝土裂縫發(fā)現(xiàn)，裂縫深度在0~5 mm之間，初步判定為收縮裂縫或溫度裂縫。不影響空心板的正常使用，但考慮預(yù)應(yīng)力鋼絞線放張后，有使混凝土頂面抗拉強(qiáng)度降低，致使裂縫長(zhǎng)度、寬度和深度增長(zhǎng)的可能，為此，分析裂縫產(chǎn)生的原因和改進(jìn)措施是完全必要的?；炷亮芽p在澆筑后第一個(gè)24h內(nèi)產(chǎn)生，這時(shí)混凝土最敏感產(chǎn)生震動(dòng)裂縫、收縮裂縫和沉陷裂縫。早期裂縫一旦發(fā)生，會(huì)增加混凝土的滲透性，并使混凝土暴露于易損傷環(huán)境的表面增加，這使混凝土早期老化, 裂縫的產(chǎn)生使混凝土滲水性增大，嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度，從而影響其耐久性。并縮短其使用壽命。 
    三、 裂縫產(chǎn)生的原因分析 
    鑒于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板產(chǎn)生裂縫，技術(shù)人員立即對(duì)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。 
    1、 原材料因素 
    水泥采用賽馬P.O 42.5R，經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范要求，水泥用量：500kg/m3. 
    高強(qiáng)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。這樣在混凝土生成過(guò)程中由于水泥水化而引起的體積收縮即自縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)收縮裂縫的機(jī)率也大于普通混凝土。 
    高強(qiáng)混凝土因采用高標(biāo)號(hào)水泥且用量大，這樣在混凝土硬化過(guò)程中，水化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力加大。在疊加其他因素的情況下，很有可能導(dǎo)致溫度收縮裂縫。由于高強(qiáng)混凝土中水泥石含量是普通混凝土的1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。 
    碎石采用小洪溝料場(chǎng)碎石，級(jí)配符合規(guī)范要求，壓碎值8.3%<12%(規(guī)范指標(biāo))，含泥量0.7%不符合規(guī)范要求。 
    砂采用小洪溝中砂，含泥量4.2%>3%,不符合規(guī)范要求，細(xì)度模數(shù)Mx=2.7,級(jí)配符合規(guī)范要求。 
    水采用機(jī)井水，屬飲用水。 
    減水劑為湛江生產(chǎn)的FDN-5，符合規(guī)范要求。 
    碎石和砂含泥量超標(biāo)，對(duì)混凝土表面裂縫有一定影響，水泥用量過(guò)大，達(dá)到了規(guī)范要求的最高限，這是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要因素。 
    2、 設(shè)備因素 
    對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，如果張拉用的千斤頂油表度數(shù)不準(zhǔn)，張拉力超過(guò)設(shè)計(jì)值，造成臺(tái)座變形位移，假如澆注完混凝土后，臺(tái)座發(fā)生變形，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。經(jīng)檢查，設(shè)備符合要求，臺(tái)座地基滿足要求，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)臺(tái)座變形、位移、下沉現(xiàn)象。 
    3、 施工工藝因素 
    （1）混凝土的拌制。拌和設(shè)備是500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，操作方面，拌和時(shí)間為1min左右，時(shí)間過(guò)短，從而影響混凝土的均勻性，取其坍落度為3.5，判定水灰比超過(guò)了設(shè)計(jì)用量，水灰比過(guò)大，混凝土干縮量加大，產(chǎn)生干縮裂縫。 
    （2）混凝土澆注。工地采用插入式振動(dòng)器振密，振搗過(guò)程出現(xiàn)過(guò)振現(xiàn)象，致使混凝土表面粗細(xì)集料離析，靠近模板的混凝土表面細(xì)集料集中。