【文章內(nèi)容簡介】 的部位，通過施工過程的嚴格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數(shù)量，減少裂縫的長度和寬度，通過對裂縫的妥善處理，控制裂縫的發(fā)展，使裂縫不至于對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，對于裂縫的問題，設(shè)計者和施工人員都應(yīng)予以重視。第三篇：20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治[ 提要 ] 本文根據(jù)在預(yù)制20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁過程中發(fā)現(xiàn)的問題，從混凝土物理、化學(xué)及力學(xué)等角度分析，并通過施工工藝的嚴格控制，總結(jié)查找使預(yù)應(yīng)力箱梁產(chǎn)生裂紋、裂縫的原因，并在實際施工中得到了很好的運用，因裂紋、裂縫影響混凝土箱梁質(zhì)量外觀的問題得到了很好的解決。[關(guān)鍵詞] 預(yù)應(yīng)力箱梁 物理 化學(xué) 力學(xué) 分析 裂縫 施工工藝一．引言在預(yù)制20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的過程中，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力箱梁頂板上經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，端隔板、跨中中橫隔板左右也有不同程度的裂縫，對箱梁外觀質(zhì)量產(chǎn)生了一定的負面影響。為了爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程，避免在以后的工程施工過程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，我項目專門成立了預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)難題攻克小組，盡可能對混凝土箱梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)，以便從施工找出控制混凝土裂縫的可行辦法，達到防患于未然的作用。二、裂縫成因分析與處治混凝土在施工過程中出現(xiàn)裂紋、裂縫，從根本上可分為以下幾種類型：(1)荷載裂縫：混凝土在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，可分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。a、直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：○1設(shè)計計算階段，結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算；計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計算錯誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計時不考慮施工的可能性；設(shè)計斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當；設(shè)計圖紙交代不清等?！? 施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設(shè)計圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。○3 使用階段，超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。分析：箱梁裂縫的產(chǎn)生是不是在使用階段產(chǎn)生的，但受施工人員素質(zhì)，責任心，及實際操作過程不規(guī)范等因素影響，不排除因次應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。采取措施：進一步規(guī)范施工程序，嚴格按照施工流程進行施工，杜絕不規(guī)范施工操作，控制鋼筋安裝尺寸誤差，對施工人員進行責任，安全，素質(zhì)教育。b、次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：○1在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕?！?橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截斷鋼束，設(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近經(jīng)?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現(xiàn)裂縫。分析：箱梁裂縫的產(chǎn)生是不是在使用階段產(chǎn)生的，施工過程中，沒有在箱梁上施加荷載，且設(shè)計采用的是較成熟的理論，故排除了次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。（2）溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：○1年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁構(gòu)件的縱向位移，一般可通過伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才會引起溫度裂縫。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。分析：因預(yù)應(yīng)力箱梁的裂縫是在短期內(nèi)，產(chǎn)生的局部小裂縫，故予以排除○2日照。有一定面積的混凝土構(gòu)件受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。分析：這里晝夜氣溫變化相對較大，受天氣及氣溫影響，中午溫度上升，故不排除使之產(chǎn)生裂縫的原因。采取措施：混凝土施工后嚴格按規(guī)范進行覆蓋灑水養(yǎng)護，中午加覆蓋物，并增加灑水養(yǎng)護次數(shù)，以保持混凝土濕潤為準。○3另外驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護或冬季施工時施工措施不當。也易使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。分析：施工過程中，沒有驟然降溫的情況發(fā)生，且混凝土最大厚度為25cm，不屬于大體積混凝土構(gòu)件，沒進入冬季施工，排除其可能性。（3）收縮引起的裂縫在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。○1塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時左右，此時水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級很大，可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹帲蛴不俺翆嵅痪鶆驅(qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。分析及采取措施：為減小混凝土塑性收縮，施工時控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料控制速度，不宜太快，振搗密實，豎向變截面處宜分層澆筑?！?縮水收縮（干縮）?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫?；炷劣不笫湛s主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構(gòu)件（超過3%），鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋?；炷潦湛s裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：a、水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。例如，為了提高混凝土的強度，施工時經(jīng)常采用強行增加水泥用量的做法，結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大。b、骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。c、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。d、外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。e、養(yǎng)護方法。良好的養(yǎng)護可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強度。養(yǎng)護時保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護方式比自然養(yǎng)護方式混凝土收縮要小。f、外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。g、振搗方式及時間。機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應(yīng)根據(jù)機械性能決定，一般以5~15s/次為宜。時間太短，振搗不密實，形成混凝土強度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。h、對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性。根據(jù)以上研究及理論進行分析：本箱梁預(yù)制采用的水泥、骨料等均符合設(shè)計及規(guī)范要求，故排除材料引起的裂紋的影響。采取措施：施工過程混凝土嚴格按配合比攪拌，根據(jù)機械性能控制振搗時間，防止出現(xiàn)因振搗時間短，振搗不密實，混凝土強度不足或不均勻的現(xiàn)象，防止出現(xiàn)因振搗時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫的現(xiàn)象。(4)鋼筋銹蝕引起的裂縫由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。分析研究：根據(jù)箱梁頂板出現(xiàn)的裂縫情況，箱梁頂板有的裂縫和頂板鋼筋走向一致，故，頂板裂縫的產(chǎn)生可能與頂板鋼筋有很大的關(guān)系。采取措施：防止鋼筋銹蝕，對于銹蝕的鋼筋要嚴格按照規(guī)范要求除去，采用足夠的保護層厚度；施工時應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入。保護層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度。三、施工工藝的對產(chǎn)生裂縫的影響施工工藝質(zhì)量是引起裂縫的一個重要原因。其成因主要包括以下幾個方面：（1）混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。(2)混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。(3)混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。(4)混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。(5)混凝土初期養(yǎng)護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)