1、大型預制預應力混凝土梁板裂縫的產生和防治1、前言隨著路橋建設項目的不斷發展，大型、特大型橋梁的預制工程隨處可見。 在橋梁預制構件施工中，有一個很普通的質量通病 梁體裂縫（紋），卻一直困擾著工程施工人員，本文根據云南大麗高速公路四合同段的橋梁施工實例來 分析梁體裂縫（紋）產生的原因及對應其生成原因而應采取的防治措施。2、梁體易出現裂縫（紋）的部位根據各類型橋梁的梁板施工，將各梁板常見出現的裂縫（紋）位置進行統 計，其結果見表 1 ：表1序號梁板類型梁板規格梁板裂縫（紋）位置備注仃梁25-50m梁端梗部位以及梁端1/3跨范圍2 空心板 16-30m 單、雙孔梁梁端底板、頂板以及側板相連接的邊角部位

2、， 側板縱縫、橫縫3 箱梁 20-40m 箱板結合部，頂板縱、橫裂縫（紋）根據表 1 的統計，我們實例一一分析其原因。3、T梁兩端的梗部裂縫3.1 實例高速某標段預制50 m T梁，第2榀梁拆模后發現兩條梗部裂紋，一條長 2.9 m, 條裂紋長近4 m。施工技術人員對裂紋進行了詳細的檢查和記錄，并初步 認定為養護不及時造成的。在后幾榀梁預制生產時，施工人員改變了舊的養護 方法,加強了混凝土拆模后的養護,保證了養護的質量。但第 4、 5榀梁端梗部 又出現一條裂縫，長度分別為1.8 m和3.9 m。現場技術人員和監理檢查分析， 認為裂縫可能是由于支護不當（用方木直接垂直支護在梁兩端翼板下）引起 的

3、。于是將前幾榀梁已支護方木全部拆除，改為斜支梁梗肋的方法來支護梁 體，然后繼續施工。但在預制第 8、9、10 三榀梁時，梁梗部依舊各出現一條裂 縫，現場技術人員會同監理工程師將所有裂縫全部鑿開檢查，檢查結果顯示最 大的裂縫深度為1.5cm，大部分裂縫深度在1-1.5cm之間。現場施工人員和監理再次分析原 因，認為是梁梗部抗裂筋較少，于是在梁梗部增加了部分抗裂鋼筋。其后第 11、13、14、18、22 五榀梁梗部下方裂縫依然存在，只是長度相應有所減小。 施工單位和駐地監理同時向總監代表處和業主匯報了這個問題，業主召集質量 監督部門和業內的專家來到施工現場，連續觀看了兩榀梁的施工情況，專家認 為裂

4、紋的出現與施工人員操作不規范有關，其中包括鋼筋受到踩踏，混凝土下 料高度過高沖擊鋼筋骨架，混凝土振搗時拔出過快等，致使鋼筋骨架下陷、鋼 筋保護層變薄，混凝土干縮、拉裂，從而造成混凝土產生裂紋。采取針對性的 措施后，又在專家的指導下施工了 23、24 兩榀梁，但仍然出現了裂紋，專家們 又提出了腹板混凝土澆筑后，應該有一定時間的技術間隔，然后再施工頂板混 凝土的澆注方案，這一合理的技術間隙的確定應依據混凝土的初凝時間及混凝 土的自沉時間這兩個參數決定，在保持一定的技術間隙后，再次澆筑頂板混凝 土，頂板混凝土澆注后進行二次復振，這樣施工將徹底消滅裂縫。按照專家的 安排，連續生產了 25、26、27

5、三榀梁，這三榀梁上的裂縫消失，專家又建議將 所增加的抗裂筋有垂直梁軸線布置改為與軸線成 45°角布置，這樣改進后，以后 生產的 50 余榀梁再也沒有裂縫發生。3.2 原因分析總結以上施工過程，該裂縫產生的原因有以下幾個方面：3.2.1 高標號混凝土T 梁一般外形尺寸較長、大，采用的均為高標號混凝土，其水泥含量高，水 泥干縮性也就大，混凝土的抗拉性有不好。一旦混凝土的外表面的水分比內部 蒸發的快，雖然養護及時，也足以造成梁體內外混凝土收縮不一致。相對而 言，梁體外部的混凝土收縮量較內部的大，這是造成梁體出現裂縫的原因之3.2.2 混凝土沉降腹板在澆注完成后，依舊受附著式振動器振動，其本

6、身還有一定的微量下 沉空間，連續澆筑頂板混凝土后，腹板混凝土也就完成了其大部分的微沉，而 梁頂板與腹板相連接處的梗部混凝土因鋼筋阻礙無法隨腹板混凝土的微沉而下 沉，因而在梁梗部形成簿弱線，尤其在鋼筋布設處的混凝土最為簿弱，所以混 凝土在此處因腹板混凝土局部下沉而產生拉應力，容易將混凝土拉裂縫。3.2.3 混凝土保護層不足在澆筑過程中，由于鋼筋受到踩踏，混凝土下料高度過高沖擊鋼筋骨架， 鋼筋保護層變薄，造成鋼筋下無粗集料的現象。就是說，在保護層不足的鋼筋 下，只剩下高標號的水泥砂漿，而其突出特點是易裂，這也是梁梗部產生裂縫 的原因之一。3.3 預防措施造成梁體裂縫的原因大體就是上述的三條，針對這

7、三條原因所采取的措施 是：（ 1）、增加腹板混凝土施工后的合理技術間隙時間（在混凝土初凝時間 內），以便盡量完成混凝土剩余的自沉。（2）、增加頂板混凝土二次復振，使頂板混凝土沉實并與腹板密貼，同時也要加強振搗，消除鋼筋外混凝土難以振實的缺陷。（3）、要控制好混凝土的保護層厚度，特別是梁體的薄弱部位要特殊處 理，增加墊塊，嚴禁踩踏鋼筋等。4）、在梁梗部，合理增加抗裂鋼筋網，減少裂縫產生的幾率。5）、保證施工人員規范操作、機械設備配置合理等一些作業常識。3.4 對已經產生裂縫的梁處治辦法對已經出現的裂縫，首先應在裂縫末端鉆眼截住裂縫，以防止繼續開裂。 截住縫鉆孔深度宜小于或等于裂縫端部的縫深，隨即

8、對裂縫進行破口檢查，檢 查裂縫深度；其次分析梁體裂縫處的應力狀態，包括施工階段和使用階段；再 者，分析裂縫深度和位置對梁的危害；最后，在上述分析的基礎上，對于允許修補的梁，采用目前已有的修補方法和自己掌握的技術水平，選擇適合的修補 辦法給予修補。如上所舉實例中出現的T梁裂縫，其中除了第2、5兩榀梁因為裂縫較長， 安全起見報廢外,其余的梁均采取上述裂縫處治辦法。首先進行鉆眼止縫；其 次檢查該縫裂深，最深1.5cm （到鋼筋為止），縫寬0-2.5mm;再次分析梁體裂 縫處的受力狀況,該梁梗部屬受壓區,裂縫存在對于梁梗部受壓不利,且梁梗 部裂縫對內部鋼筋有銹蝕。最后制定了處治措施,具體修補辦法是：裂

9、縫寬度> 0.02mn者，采用注射高強度混凝土粘合劑的辦法來粘結混凝土；裂縫<0.02mm 者,鑿開裂縫,采用灌注環氧樹脂砂漿來粘結修補裂縫。上述兩種修補辦 法,經過檢查,效果比較理想。4、空心板裂縫4.1 實例高速公路某標段預制廠生產20m和16m預應力空心大板，進入冬季后，該 施工單位采取了必要的冬季施工措施，冬季施工的第 1 塊板時室外氣溫為 -1- 4°,日平均氣溫為2-5 °該梁澆筑完成后，操作人員馬上將溫棚內的溫度升 高，溫度升高的記錄見表 2：表2項目單位記錄備注時間 h0.51.01.524610溫度©1.56.28.511.61314

10、.214.836小時后，進行了拆模，在空心板跨度 2/5 處出現一條 1 mm 寬的裂縫,該裂縫貫通空心板側面和 2/3 底板,只有 1/3 底板 未開裂,試壓三天期同條件養護試件,強度已經達到設計強度的79.9%。第七天試壓了同期同條件養護的試件,其強度已經上升到設計強度的101%。于是,第七天時,對該板進行了預應力張拉,張拉后裂縫消失,（用十倍放大鏡只能看 到板梁的上 1/5 高以上有細微裂縫）。由于對該板不放心,經各方面研究決 定：用該板做非破壞性荷載試驗,試驗最大荷載為120%設計荷載。在該板澆筑完成后的第 31 天,進行了試載,試載過程顯示情況為：在荷載達100%設計荷載時，板底未出

11、現裂縫；在荷載達到 109%設計荷載時，板底出現一條裂縫，縫 寬為0.08mm;在荷載達到115%設計荷載時，板底出現四條裂縫，最大縫寬為 0.22mm,最大高度0.38mm,板體原橫斷面裂縫處仍無破壞現象；再加荷到設 計荷載的 123%時（由于荷載量級原因超過原計劃 120%3個百分點），板底最大 裂縫寬度加大到0.51mm，梁體原橫斷面裂縫處仍無破壞現象，卸載至 100%時 梁體的裂縫寬度消失。完全卸載后，梁體的預拱度有0.3 mm的殘余變形，比預計的殘余變形小。理論上說，該梁可以使用，但為安全起見，作為試驗板，不在使用。4.2 原因分析該空心板產生的跨中橫斷裂縫是溫度裂縫，因為除溫度變化

12、外，該廠生產 的前 250 余塊板與該板的施工方法和工藝完全相同，其它板體從未出現板中橫 斷面裂縫。分析混凝土澆筑過程：在拌和時，室外溫度較低，采用加熱水法拌 制的混凝土在入模時的溫度僅為 6°10 C水泥水化較慢，混凝土澆筑完成后， 馬上進行升溫，混凝土溫度由鋼模傳熱而升高，水化隨溫度變化而變化，水化 熱和模板溫度的共同作用使混凝土中產生溫度應力，在水化熱趨于穩定后，混 凝土強度升高，混凝土開始收縮， 36小時后拆模，混凝土溫度迅速降至室外溫 度（盡管選擇在一天中氣溫較高的下午開始拆模），混凝土因冷縮而產生超過 其本身抗拉極限的應力，于是板體在其應力最大處被拉裂。4.3 預防措施根

13、據上述分析，混凝土澆筑完畢后，暖棚內驟然升溫使板體混凝土迅速經 歷較大暖差變化是導致板體混凝土產生裂縫的根本原因，相應的預防措施就是 均勻而且緩慢地升溫，由于高標號混凝土中的水泥含量較高，其產生的水化熱 也較大，為避免板體溫差過大，暖棚內應在板體混凝土澆筑完并產生初凝后， 水泥產生的水化熱使板體混凝土內部有一定溫度后才開始升溫。按照經驗，采 用普通硅酸鹽水泥，升溫時間在混凝土澆筑完成后不小于 3.5 小時后開始逐步升 溫。升溫的速度應控制在 2 °C/h 以內。板的拆模時間同樣存在板體溫度逐步冷 卻的要求，一般來說，降溫速度也不應該超過 2 C/h。采用以上對策后，該廠隨 后預制的

14、2 1 5塊空心板，再未出現過跨中橫斷面裂縫。5、箱梁裂縫5.1 實例某工地預制 33m 和 30m 大型箱梁，這些箱梁容易在走道板、腹板、走道板 和腹板交接處、兩端底板等不同位置產生裂縫。從該工地預制的 220 榀梁的檢 查結果分析，共發現板頂有裂縫的梁 10 榀，走道板和腹板交接處有裂縫的梁 14 榀，底板兩端和腹板有裂縫的 9 榀。裂縫深淺不一、長短不同，但是較有規 律。底板、腹板、頂板的裂縫均以裂深到鋼筋為止，長度也較短（最長不超過梁長的 1/3）。而走道板和腹板交接處的裂縫往往較深，長度也較大。是由于混凝土的收縮引起 水灰比過大，高強度混凝 粗骨料下沉，上部混凝土5.2 原因分析對于

15、走道板不規則裂縫的原因分析：一般來說， 的，產生的機理主要有：一是混凝土配合比不合理， 土中水泥含量高，水灰比增大后，造成水泥漿上浮， 的強度受損，混凝土抗拉能力減弱；同時由于混凝土經振搗后水泥漿上浮而使 混凝土表面水泥含量增大，客觀上造成了混凝土的干縮性增大，導致混凝土表 面被拉裂。二是混凝土養生不及時。該工地生產箱梁時間跨兩個夏天和一個冬 天，由于澆筑混凝土后的梁體內外溫度差別較大，養生不及時，產生裂縫。三 是混凝土振搗不理想，過振或欠振造成混凝土離析或內部不密實，隨著混凝土 強度的增長，離析或不密實的混凝土部位也會出現不規則裂縫。走道板和腹板交接部的裂縫產生梁數量最多，也最長，其原因與上述的 T梁梗部產生的原因基本上一樣的。此處不再重復。腹（側）板裂縫產生的原因，多與混凝土干縮、外荷有關；兩端底板的裂 縫是由預應力筋分隔、放張時間、存放梁的支設方法和梁頂存梁的多少決定 的。5.3 預防措施找出裂縫產生的原因，就可以制定相應的預防措施：走道板和腹板交接處的裂縫主要應采取合理的施工工藝，一是箱梁混凝土澆筑應分三步，即底板腹板頂板；二是掌握適當的技術間隙時間；三是控制混凝土的振搗質量和二 次復振。走道板和腹板的混凝土施工，主要控制混凝土配合比，及時養生，保 證振搗質量。梁端底板