胡 德

1 工程概況

略陽(yáng)縣西漢水大橋位于距略陽(yáng)縣城約 30 km的西漢水和嘉陵江交匯處，是縣城通往馬蹄灣鎮(zhèn)、白水江鎮(zhèn)沿江公路的一座重要橋梁。該橋于 2002年 10月開工，2003年 5月竣工。橋梁全長(zhǎng)253m，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，雙柱式墩臺(tái);上部結(jié)構(gòu)采用12m×20m先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁。設(shè)計(jì)荷載:汽—20級(jí);掛車—100級(jí)。梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C40，設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力σk=0.75Rbγ=1 395MPa，單根鋼絞線張拉力為137.7 kN，最大超張拉力 146.8 kN。該橋中板截面尺寸如圖 1所示。秦巴山區(qū)由于山高路陡，交通極其不便，為了施工和吊裝的方便，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)選用這種結(jié)構(gòu)形式。

由于西漢水上游葫蘆頭電站間斷性放水，河水水位隨時(shí)變化，工期受到很大限制，加之施工時(shí)值冬期，為加快進(jìn)度，在空心板預(yù)制時(shí)采用了蒸汽養(yǎng)護(hù)。

2 蒸汽養(yǎng)護(hù)的原理和步驟

2.1 蒸汽養(yǎng)護(hù)原理

蒸汽養(yǎng)護(hù)是縮短混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)時(shí)間、提高混凝土質(zhì)量的有效途徑之一。橋梁施工由于受季節(jié)的限制，蒸汽養(yǎng)護(hù)方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡(jiǎn)便易行，所以在冬期施工中被廣泛采用。蒸汽養(yǎng)護(hù)一般宜用 65℃左右的溫度蒸養(yǎng)，混凝土在較高濕度和溫度條件下，可快速達(dá)到要求的強(qiáng)度。由于施工現(xiàn)場(chǎng)的條件限制，現(xiàn)澆預(yù)制構(gòu)件一般可采用臨時(shí)性地面或地下的養(yǎng)護(hù)坑或養(yǎng)護(hù)棚，覆蓋養(yǎng)護(hù)罩或用簡(jiǎn)易的帆布、油布覆蓋，覆蓋時(shí)應(yīng)緊貼四周，用砂袋或其他重物壓緊蓋嚴(yán)，防止被風(fēng)吹開，影響?zhàn)B護(hù)效果。塑料薄膜采用搭接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于 30 cm。根據(jù)試驗(yàn)，常溫下只蓋一層塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)最高溫度達(dá) 65℃，混凝土構(gòu)件在 1.5 d～3 d內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，縮短養(yǎng)護(hù)周期40%以上。

2.2 蒸汽養(yǎng)護(hù)分四個(gè)階段

1)靜停階段:指混凝土澆筑完畢至升溫前在自然溫度下先放置一段時(shí)間。這主要是為了增強(qiáng)混凝土對(duì)升溫階段結(jié)構(gòu)破壞作用的抵抗能力，一般需2h～6h。2)升溫階段:指混凝土原始溫度上升到恒溫階段。溫度急速上升，會(huì)使混凝土表面因體積膨脹太快而產(chǎn)生裂縫。因而必須控制升溫速度，一般不超過(guò) 10℃/h。3)恒溫階段:是混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段。恒溫的溫度應(yīng)隨水泥品種不同而異，普通水泥的養(yǎng)護(hù)溫度不得超過(guò) 80℃，礦渣水泥、火山灰水泥可提高到 85℃～90℃。恒溫加熱階段應(yīng)保持90%～100%的相對(duì)濕度。4)降溫階段:在降溫階段內(nèi)，混凝土已經(jīng)硬化，如降溫過(guò)快，混凝土?xí)a(chǎn)生表面裂縫，因此降溫速度應(yīng)加以控制。一般情況下，構(gòu)件厚度在10 cm左右時(shí)，降溫速度每小時(shí)不大于 20℃～30℃。

3 蒸養(yǎng)過(guò)程中梁板混凝土出現(xiàn)的問(wèn)題

梁板于 2003年 1月初開始大量預(yù)制，日平均氣溫在-5℃～5℃。由于秦巴山區(qū)晝夜溫差大，為了保證梁板質(zhì)量，降低成本、提高張拉臺(tái)的利用率，我們采取了鍋爐蒸汽養(yǎng)護(hù)的施工措施。在梁板混凝土澆筑完成后，隨即用加厚的帆布棚把梁板進(jìn)行覆蓋，3h后開始用鍋爐加熱送蒸汽。其步驟是:構(gòu)件成型后 6 h，開始送汽升溫，經(jīng)過(guò)5 h～6 h升溫到60℃，再恒溫48 h左右，停止供氣，自然降溫，降溫速度為10℃/h～15℃/h，達(dá)常溫后，揭開覆蓋膜，通過(guò)對(duì)試件做抗壓試驗(yàn)，其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，然后拆除模板，對(duì)鋼絞線進(jìn)行放張。起初幾片板梁，從揭開膜到冷卻完成，發(fā)現(xiàn)部分板梁出現(xiàn)了數(shù)條裂縫。裂縫間距 5m～6m不等。用高倍放大鏡觀察，裂縫寬0.1mm～0.2mm。用酚酞試劑滴淀，裂縫的長(zhǎng)度在板頂面為全寬，在肋板從上向下為 50 cm左右。沿著裂縫的走向人工鑿開，其深度達(dá)1 cm～3 cm。

4 原因分析

1)梁體本身的上下部收縮不一致。經(jīng)過(guò)蒸養(yǎng)之后梁體內(nèi)溫度升高，而掀開膜后梁上部頂板的混凝土厚度較薄，與外界氣溫交換速度快從而迅速收縮，而梁的下部底板較厚與外界氣溫交換速度慢，冷卻較慢，上部收縮較大而下部收縮較小，自然會(huì)產(chǎn)生上撓現(xiàn)象。但由于下部鋼絞線的束縛，限制了這種上撓現(xiàn)象的產(chǎn)生，再加上板梁頂部布筋過(guò)少，不能約束這種變形拉力，因此產(chǎn)生裂縫。經(jīng)多次觀察，確定裂縫不在掀開膜的當(dāng)時(shí)發(fā)生，而一般發(fā)生在掀開膜后的冷卻過(guò)程中，證實(shí)了裂縫是由于梁體溫度上下變化不一致引起的。2)降溫的速度過(guò)快。空心板梁屬薄壁構(gòu)件，其頂板混凝土厚7 cm，肋板最薄處為8.5 cm，表面系數(shù)為11.91m2/m3。按JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范14.2.4-1表中規(guī)定，混凝土構(gòu)件表面系數(shù)不小于 6時(shí)，混凝土降溫速度不得超過(guò) 5℃/h。實(shí)際施工時(shí)，降溫速度為 10℃/h～15℃/h，這種快速降溫使混凝土收縮不一致也是形成裂縫的因素。3)混凝土構(gòu)件自身水化熱在空心梁體產(chǎn)生溫差不一致，由于空心梁底面與地胎膜接觸，在養(yǎng)生過(guò)程中熱損失快，溫度相對(duì)其他部位較低，底面混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)慢于頂面強(qiáng)度，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，收縮比不一致，加之鋼絞線的拉力，促使裂縫形成。

5 減小裂縫的控制措施

1)適當(dāng)增加抗裂鋼筋。在頂板及側(cè)面適當(dāng)增加縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋，并加密箍筋，來(lái)提高這部分混凝土的抗拉能力，防止裂縫出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)我們對(duì)梁頂面增加 2根 φ12鋼筋，兩側(cè)各加4根φ8的鋼筋，同時(shí)增加 12根 φ8的箍筋。2)嚴(yán)格控制升降溫的速度。升溫速度不大于 10℃/h，恒溫不超過(guò) 60℃，降溫速度不超過(guò) 5℃/h。以避免升溫過(guò)程中的膨脹裂縫及降溫過(guò)程中的收縮裂縫。3)提前施加預(yù)應(yīng)力。蒸養(yǎng)過(guò)程應(yīng)連續(xù)均勻，中途不得停氣，確保其強(qiáng)度一次到位。冷卻到 5℃～10℃時(shí)，立即拆模并松束。盡早解除預(yù)應(yīng)力臺(tái)座對(duì)鋼絞線的約束，不給梁體產(chǎn)生裂縫的時(shí)間。4)縮小空心梁局部溫差，應(yīng)設(shè)置控制溫度的自動(dòng)裝置及用電安全保險(xiǎn)裝置，若控溫裝置為手工操作，應(yīng)設(shè)專人值班測(cè)溫，隨時(shí)調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)溫度。蒸養(yǎng)過(guò)程中將送氣的鍍鋅鋼管敷設(shè)在梁的底面，達(dá)到熱氣的均勻?qū)α鳎冧\鋼管表面鉆孔也作了改進(jìn)，距鍋爐近端孔徑小于遠(yuǎn)端，調(diào)節(jié)氣量來(lái)縮小溫差。5)蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土宜優(yōu)先選用礦渣水泥，水灰比不宜大于 0.6，混凝土拌制過(guò)程中盡量降低含水率，避免混凝土在凝固中自身產(chǎn)生的變形，縮小混凝土構(gòu)件凝固過(guò)程中形成的裂縫。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取以上措施，我們繼續(xù)施工，在 2月份～3月份期間，共制作了 80片梁，裂縫的數(shù)量和寬度得到了有效控制，解決了冬期蒸養(yǎng)薄壁構(gòu)件裂縫的問(wèn)題，為今后冬期蒸養(yǎng)混凝土構(gòu)件積累了經(jīng)驗(yàn)，在我們隨后施工的同類橋梁中，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的薄壁構(gòu)件得到了廣泛的應(yīng)用，取得很好的效果。

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG F801-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 楊文淵，徐 D.橋梁施工工程師手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，1995.