预应力混凝土空心板裂缝原因分析与防治措施探讨

摘 要：预应力混凝空心板产生裂缝的原因主要有：原材料原因、设备原因、施工工艺原因、混凝土自身应力原因等。防治裂缝应从原材料质量、混凝土拌和、浇注、养护和芯模等几项措施入手。

关键词：预应力混凝土 空心板 裂缝

中图分类号:T U 3 7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2006)11(b)-0046-01

　　本文以先张法预应力混凝土空心板为例，探讨裂缝形成的一些问题。预应力空心板施工的有关参数：混凝土设计强度为50MPa;混凝土配合比为水泥：砂：碎石:水:减水剂＝1:1.42:2.58:0.4:0.01。空心板在混凝土浇筑完成拆模后，沿连接筋竖向产生长度为50~150mm，宽度为0.02~0.08mm 的裂缝，顶面也出现长50~100，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，但考虑预应力钢铰线放张后，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，易产生震动裂缝、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的环境中，这使混凝土早期老化，裂缝的产生也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。

1 裂缝产生的原因分析

　　鉴于预应力混凝土空心板产生裂缝，技术人员应对施工中的各个环节各种因素进行具体的分析。

1.1 原材料原因

　　水泥采用天山P.O52.5R ，经检验符合规范要求，水泥用量为500kg/m3。高强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。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。

　　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，将加大混凝土的最高温升，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。由于高强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发引起的干缩也将大于普通混凝土。

　　碎石采用和静21 团料场碎石，级配符合规范要求，压碎值8.3% 小于12%（规范指标），含泥量0.7% 为不符合规范要求。砂采用开都河正英中砂，含泥量2.2% 小于3%，符合规范要求，细度模数Mx ＝ 2.7，级配符合规范要求。水采用机井水，属饮用水。减水剂为湛江生产的UNF-1，符合规范要求。碎石和砂含泥量超标，对混凝土表面裂缝有一定影响，水泥用量过大，达到了规范要求的最高限，这是混凝土表面产生裂缝的主要因素。

1.2 设备原因

　　对张拉设备进行校验，如果张拉用的千斤顶油表度数不准，张拉力超过设计值，会造成台座变形位移，假如浇注完混凝土后，台座发生变形，混凝土表面就会产生裂纹。经检查，设备符合要求，台座地基满足要求，没有发现台座变形、位移、下沉现象。

1.3 施工工艺原因

　　第一，混凝土拌制。拌和设备是500 型强制式搅拌机，操作方面，拌和时间为1min左右，时间过短，从而影响混凝土的均匀性，取其坍落度为3.5，判定水灰比超过了设计用量，水灰比过大，混凝土干缩量加大，产生干缩裂缝。

　　第二，混凝土浇注。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。

　　第三，混凝土养生。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35℃，加快了水份的蒸发，致使表面干缩裂缝。

1.4 混凝土内箍筋的原因

　　由于钢筋和混凝土膨胀率的差异，钢材的膨胀率大于混凝土的膨胀率，混凝土表面的拉应力小于钢筋膨胀所产生的应力，从而使混凝土表面拉裂。

1.5 混凝土自身应力原因

　　第一，收缩裂缝。混凝土凝固时，一些水份与水泥颗粒结合，使体积减少，称为凝缩；另一些水份蒸发，使体积减小，称为干缩，凝缩和干缩合称为收缩。混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度。因此产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力，内部混凝土承受压力。当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

　　第二，温度裂缝。混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土抗拉强度时，即产生裂缝。可以初步推断是由于水化热过大引起的温度裂缝。由于水化热作用，使混凝土内部与外表面温差过大，这时内部混凝土受压应力，表面混凝土受拉应力。由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度，表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度，而产生间距大致相等的直线裂缝（称温差裂缝）。

2 预防混凝土空心板裂缝的几个关键环节

2.1 原材料质量

　　进场材料必须严格检验后方能使用，对高标号混凝土使用高标号水泥，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。

2.2 混凝土拌和

　　细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。混凝土拌和时间控制在2min，不能过短，也不能过长。搅拌时间短混合料不均匀，时间过长，会破坏材料的结构。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。

2.3 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、泛浆为止，边振动边徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离析。

2.4 混凝土养护

　　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。混凝土浇注收浆完成后，尽快用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。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，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、体积膨胀过大而在冷却后由于体积收缩过大而产生裂缝，养护时间不少于两周。

2.5 芯模

　　充气胶囊在使用前应经过检查，不得漏气，有些空心板混凝土顶面裂缝就是由于混凝土在未达到2.5MPa 时，芯模漏气，致使顶面混凝土开裂。因此，预制之前检查芯模是否完好格外重要。

　　在预制过程前，一定要制定出施工工艺规程，对所有参与施工的人员进行技术交底，掌握关键工序的技术要点，严格按规范要求检测各项指标，发现异常，及时找出问题产生的原因，采取合理的处理措施加以解决，确保混凝土空心板的预制质量。