桥梁混凝土空心板裂缝原因分析及其预防措施.docx

1、桥梁混凝土空心板裂缝原因分析及其预防措施桥梁混凝土空心板裂缝原因分析及其预防措施来源： 网络 | 作者： 未知 | 2009-03-27| 编辑： ykwang 1工程概述仙港大道（仙游疏港公路）工程建设项目全长26km，全线采用二级公路标准设计，设计速度80km/h，路面为沥青砼路面，全线采用半封闭式设计。工程总投资约7.0亿元，是市、县重点建设项目之一。其中仙港大道涵井互通桥，桥孔为220m预应力混凝土简支空心板，全桥一联，全长54.00m。设计荷载：公路-级,桥面宽度：20.5m（防撞栏）+12.0m（行车道）+0.5m（防撞栏）+6.0m（分隔带）=32m，斜交100，0#桥台采用U型

2、桥台，基础采用桩基础，2#桥台采用U型桥台，明挖扩大基础，1#桥墩采用柱式桥墩。该桥共有空心板梁52片。在预应力混凝土空心板钢绞线张拉前，发现有部分已预制好的空心板出现不同程度的裂缝。2桥梁空心板的设计仙港大道涵井互通桥梁空心板的设计，为后张法钢绞线预应力混凝土结构。标准跨径20m，板梁高90cm，宽125cm；空心板的梁顶、底板厚度均为12cm，肋板厚度为28cm；空心板钢绞线选用标准强度fpk=1860MPa，普通构造钢筋为直径1012mm，间距为20cm，混凝土等级强度为C50；预应力锚具采用OVM15型锚具，预应力钢绞线张拉控制应力0.72fpk=1339MPa。其预应力钢束构造布置形

3、式见图1，图中单位为cm。图1预应力钢束构造布置图3裂缝分布情况根据现场统计，在已预制好半幅26片梁中有8片出现裂缝，其中边梁2片，中梁6片。裂缝梁的裂缝位置基本都在梁跨端附近(见图2)，在梁板顶面，裂缝多发的位置在箍筋处，裂缝长度为26135cm，缝宽为0.050.11mm，沿截面高度呈上宽下窄状，深度不大，一般在510mm以内,在梁底板处，多发生在横向钢筋处，裂缝也为沿梁纵方向，多属于深进或部分贯穿裂缝。图2空心板梁裂缝分布示意图4空心板裂缝原因分析导致预应力混凝土梁裂缝的原因有许多，就本工程而言，据现场检查分析，笔者认为产生桥面板裂缝的原因有如下几点。4.1原材料因素水泥采用炼石P.O4

4、2.5R，经检验符合规范要求，水泥用量：459kg/m3，坍落度值为5070mm。设计配合比（重量比）:水泥:碎石（大/小）:砂:水:外加剂=1:1.42/1.16:1.27:0.37:0.008。（1）在混凝土施工时，一般施工人员偏于保守，水泥用量超过高限，特别是在新的混凝土评定标准提高以后，其水泥用量比以前增加了5%左右。由于水泥用量的增加使混凝土凝结收缩量增大，造成表面裂缝。尤其是高强混凝土因采用高标号水泥且用量大，这样在混凝土硬化过程中，水化放热量大，将加大混凝土的温度升高，从而使混凝土的温度收缩应力加大。在叠加其他因素的情况下，很有可能导致温度收缩裂缝。（2）水灰比过大。在拌制混凝土

5、的过程中，有的拌和设备计量不准，随意性较大。由于水灰比过大而造成离析现象，其结果是粗骨料沉于下部，多余水分上升，振捣后水泥浆上浮到顶板，从而使混凝土强度不均匀，下部强度大，顶板强度小，混凝土强度较弱区往往是裂缝容易发生的部位。浮浆过多发生收缩现象较为明显，在每根箍筋处顶板横向裂缝较为严重。（3）砂、碎石含泥量超限。在施工过程中，有时砂、碎石的含泥量超限，这样它们与水泥之间的胶结力有所下降，造成混凝土的强度和抗渗性降低，并且产生网状裂缝。4.2施工工艺因素（1）混凝土拌制方面的原因。拌和设备采用500型强制式搅拌机，拌和时间为1min(规范规定1.52min)左右。时间过短，影响了混凝土的均匀性

6、，造成坍落度偏大，和易性较差。混凝土的坍落度是混凝土施工检测手段之一，在施工过程中准确控制坍落度，可提高混凝土的内在强度及混凝土表面光洁度。在施工时如果忽略了高温下坍落度的损失量，会使混凝土和易性和粘性降低，造成混凝土离析，使混凝土构件表面出现蜂窝、麻面、露砂等缺陷，从而减弱混凝土内在强度。经坍落度仪测定，该桥梁浇筑砼的坍落度值为110mm(设计是5070mm)，由此断定水灰比超过了设计用量，水灰比过大，混凝土干缩量加大，从而产生干缩裂缝。（2）混凝土浇注方面的原因。工地采用插入式振动器振密，振捣过程出现过振现象，致使混凝土表面粗细集料离析，靠近模板的混凝土表面细集料集中。（3）内模胶囊上浮、

7、胶囊漏气或抽拔过早。混凝土浇筑过程中，混凝土对胶囊有较大的浮力，如果胶囊固定不牢，就会发生胶囊上浮现象，造成顶板厚度减小，这种情况也极易造成裂缝。内模胶囊因为制造质量或在施工中有所损坏，造成在混凝土浇筑过程中漏气，气压下降。在混凝土几乎没有强度的情况下，如果发生漏气现象，顶板混凝土将发生下陷，造成难以补救的事故。抽拔胶囊的时间与养护温度和混凝土的质量有关，一般控制混凝土强度达到0.60.8MPa为宜。抽拔过早会出现“黏皮”现象，对混凝土质量有影响，当顶板厚度减少或是顶板浮浆过厚时，裂缝容易发生，这种原因出现的裂缝多为纵横裂缝。该桥其中一条板梁浇注一段时间后，使用气压表量测充气胶囊气压值为0.0

8、17MPa，低于原值0.023MPa，后经检查发现充气胶囊有漏气现象，使得顶面受力不均匀。且混凝土强度未达到2.5MPa，以致后浇注的混凝土顶面发生裂缝。4.3台座基础不均匀或沉陷该预制混凝土空心板梁台座在桥位两侧高填土路基上进行制作，基础为砖和混凝土结构，其台座两端底部为混凝土垫层，沿梁长度方向长约2m，厚度约10cm，中间为普通砖垫层，厚度约12cm。现场调查后发现有的台座局部表面不光滑，磨擦系数增大，摩阻力也相应增大,当摩阻力超过混凝土本身承受的拉力时,这个应力集中点就会产生裂缝。同时，由于混凝土和砖的线胀系数不同，温度和湿度变化时，二者产生的变形不同，导致垫层不均匀变形，再加之养护时垫

9、层下部土基础浸水，局部下沉，致使早期强度很低、刚度很差的混凝土梁体在自重作用下产生裂缝，作用机理相当于受弯构件裂缝的形成。4.4浇筑过程中的温度控制不合理实际在梁体浇筑过程中，未采取降温措施，这是导致裂缝产生的原因之一。根据施工原始记载，发生裂缝的预应力混凝土空心板有3片是在8月15日至8月26日间浇筑的，其间气温较高，日最高气温36C，最低气温6C。统计表明，产生裂缝的6片梁中，有3片梁是在气温较高的下午3：00浇筑，浇筑时气温均在32C或以上。在如此高的气温条件下，拌和、运输及浇筑由水化热较高的P.O42.5普通硅酸盐水泥配置的混凝土，如不采取降温措施，极易产生外界高温热量向混凝土倒灌的现

10、象，使混凝土温度过高。当混凝土降温收缩时，全部或部分受到台座的约束，在混凝土内部将出现很大的拉应力，进而导致严重的降温收缩裂缝。4.5养护中温度控制不当在桥梁施工中多采用洒水和薄膜两种养生方法。现场操作往往是等混凝土脱模后才开始养生，空心板顶面裸露在大气中，夏季最高气温达35C，加快了水份的蒸发，致使表面干缩裂缝。现场对混凝土的养护措施是：梁体外采用覆盖塑料布和洒水养护，梁孔内采用在两端砌砖封堵、蓄水养护的方法。在高温条件下，采用不透气的覆盖塑料布和洒水对混凝土养护，极易使被覆盖的混凝土表面产生比外界高的温度，因此上述温控措施，并不能起到温度控制作用，反而会适得其反。梁孔内采用在两端砌砖封堵、

11、蓄水养护的方法，仅对梁体底板及水位以下部分梁肋板有效果，对梁顶板及水位以上部分梁肋板并无养护作用。而且，在这种养护条件下，肋板底部及梁体下部温度变化小，梁体表面及梁体上部混凝土温度变化大，随着温度和湿度的频繁变化，内外温差大致表面抗拉应力超过砼极限抗拉强度，预制体混凝土在自约束及外约束作用下，会产生干缩变形和温度裂缝。5空心板裂缝的预防控制措施（1）严把原材料质量关。按照质量要求，严格进行选料，对不符合要求的砂、碎石和水泥不许进场，对含泥量较大的骨料要求用水冲洗；严禁使用过期和不同标号水泥，尽量采用发热量和收缩量较小的矿渣低水化热水泥。进场材料必须经严格检验后方能使用，对高标号混凝土使用高标号

12、水泥，减少水泥用量，水泥安定性合格且初凝时间必须大于45min。细集料使用级配良好的中砂，细度模数Mx应大于2.6，含泥量小于3%。粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石，含泥量小于1%，针片状颗粒含量应小于5%。（2）严格控制混凝土拌和质量。分析研究混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加缓凝剂和减水剂。混凝土拌和时间控制在2min，不能过短，也不能过长。保证混凝土的均匀性，严格控制加水量，经常检测混凝土的坍落度，以保证混凝土具有良好的和易性。（3）严密重视混凝土的浇注过程。加强温度监控，混凝土浇注应选择在一天中温度较低的时候进行。严禁在浇筑空心板过程中间断施工，底板混

13、凝土振平以后，立即放内模并浇筑二层混凝土，尽量缩短施工缝处上下两部分混凝土的施工时间差，确保混凝土浇筑的连续性。采用插入式振捣器振捣时，移动间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍，对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆时为止，边振动边徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离析。（4）正确掌握混凝土养护要点。不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养护最为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。应在混凝土浇注完成后，达到初凝时即用湿麻袋覆盖，终凝后再洒水养护。洒水频率要求保持混凝土经常处于湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒，并连续养生7d以上。混凝土养生

14、期内，派专人进行养生，使空心板里外均保持潮湿状态，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，同时满足混凝土的强度形成过程中水化作用的需要和降低水化热，减少顶板裂缝的产生。（5）严格检查胶囊，严禁漏气，防止胶囊上浮。对使用的胶囊应经常打压检查，发现漏气应立即修补。胶囊定位下料要准确，生根要牢固，一般采用定位钢筋固定为好，防止胶囊上浮，出现顶板厚度不足，最终引起早期裂缝。（6）做好台座基础。一是对松软土、填土地基在预制台座时，施工前应进行必要的夯实和加固，预制场地要硬化。二是保证台座有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。（

15、7）控制好拆模时间。抽内模的时间要根据现场混凝土强度而定，最好通过试块来确定，严禁过早拆除内模、侧模，要待混凝土达到一定强度后，方可拆除。（8）严格控制施工温度。可采用改善骨料级配，用干硬性混凝土；拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却来降低混凝土的浇筑温度；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌和物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度。6结束语经过对仙港大道涵井互通桥工程共有8片梁裂缝的原因分析，

16、简要提出了以上混凝土收缩裂缝的防治措施。该工程在加强上述控制措施后，以后浇筑的几十片梁均没有出现裂缝，取得了一定经济效益和社会效益；说明在结构合理的基础上，预应力混凝土空心板梁的裂缝是可以通过施工措施控制的。预应力空心板裂缝分析热 作者：徐能化|转贴自：本站原创|点击数：253|更新时间：2009-7-1|文章录入：imste2008年第20期 (内蒙古大学交通学院，内蒙古 呼和浩特 010000) 摘 要：文章结合工程实例，通过对预制厂预应力空心板 预制的全过程进行调查分析,对施工工艺做了详细了解,找出了产生裂缝的原因,提出了改进 措施,使预应力混凝土空心板表面裂缝得到了控制。 关键词：预应

17、力；空心板；施工工艺；裂缝；控制 中图分类号：U416.216.1 文献标识码：A 文章 编号：10076921(2008)20011502 预应力 混凝土空心 板在施工过程中,易产生裂缝。影响因素有:温度应力、原材料质量、施工工艺、荷载引起等 。加强施工过程主要工序的管理,特别是混凝土的养护,对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。 在该高速公路施工中,L1合同段先张法20m预应力混凝土空心板出现了竖向裂缝的现象,通过 对预制厂预制的全过程进行调查分析,对施工工艺作了详细了解,找出了产生裂缝的原因,提 出了改进措施,使预应力混凝土空心板表面裂缝得到了控制,有效地防止了混凝土表面裂缝的 再次发生。 1

18、 裂缝的产生 空心板在混凝土浇筑完成拆模后,沿连接筋竖向产生长度50150mm,宽度为0.02 0.08mm 的 裂缝,顶面也出现50100mm,宽度为0.02 0.12mm 的裂缝。凿开混凝土裂缝发现,裂缝深 度在0 5mm之间,初步判定为收缩裂缝或温度裂缝。不影响空心板的正常使用,但考虑预应力钢绞 线放张后,有使混凝土顶面抗拉强度降低,致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能,为此,分析 裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生,这时 混凝土最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生,会增加混凝土的渗 透性,并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加,这

19、使混凝土早期老化,裂缝的产生使混凝土 渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性。并缩短其使用寿命。 2 裂缝产生的原因分析 鉴于预应力混凝土空心板产生裂缝,对施工中的各个环节进行了分析。 2.1 原材料因素 水泥采用大同水泥42.5R,经检验符合规范要求,水泥用量:500kg/m3。高强混凝土由于其水 泥用量大多在(450600kg/m3),是普通混凝土的1.52倍。这样在混凝土生成过程中由于 水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土,出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝 土。同时在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。碎石采用怀来碎石,级 配符合规范要求,压碎值8.3

20、%中切面。局部受压。在局部受压区 出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。 2.7 温度变化引起的裂缝 2.7.1 年温差由于四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥 梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移可设置柔性墩等构造措施来协调，只有结 构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、钢架桥等。 2.7.2 日照桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其他部位，温度梯度呈 非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降 温是导致结构温度裂缝的最常见原因。 2.7.3 骤然降温突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突

21、然下降，但 因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参 考实桥资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。 3 其他原因引起裂缝 3.1 收缩引起的裂缝 3.1.1 塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇筑后45h左右，此时水泥水化反应激烈 ，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉， 因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生的量级很大，可达1左右。在骨 料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。 3.1.2 缩水收缩(千缩)混凝土硬化以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混 凝土体积减小，称为缩水收缩(干缩)

22、。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表 面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝 土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。 3.1.3 自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿 度无关，且可以是正的(即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土)，也可以是负的(即膨胀，如矿 砟水泥砼与粉煤灰水泥砼)。 3.1.4 碳化收缩大气中的CO2与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。碳化收缩只 有在湿度50左右才能发生，且随CO 2的浓度的增加而加快。碳化收缩一般不做计算。 3.1.5 影响砼收缩裂缝的因素。水

23、泥 品种、标号及用量矿砟水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水 泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨 细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工 时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。骨料品种骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低 ；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大，收缩性较高。水灰比用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。 外掺剂 外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。 养护方法 良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。 外界环境 大气中湿度小

24、、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝 土收缩越快。 振捣方式及时问 机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。 4 裂缝的预防措施 4.1 严把原材料质量关 进场材料必须经严格检验后方能使用，对高标号混凝土地使用高标号 水泥，减少水泥用量，水泥初凝时间必须大于45min，细集料使用级配良好的中砂，细度模 数Mx应大于2.6，含泥量小于2%。粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石，含泥量小于1% ，针片状颗粒含量应小于5%。严格控制水灰比，保证水的用量控制在标准之内。 4.2 混凝土拌和 细致分析混凝土集料的配比，控制凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合 理掺加塑化剂和减少剂。混凝土拌和时间控制2min，不能过短，也不能过长。同保证混凝土 具有良好的和易性。 4.3 混凝土的浇注 混凝土浇注应选择一天中温度较低的时候进行，采用插入式振捣器振捣时 ，移动间距不应超过振捣器作用半径1.5倍，对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉， 不在冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆，边振动边徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离 析。 4.4 混凝土养护 混凝土浇注收浆完成后，尽快草帘覆盖和洒水养护，使混凝土表面始终保持 在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热， 以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，