魏志霞

（甘肅省蘭州公路總段 工程處，甘肅 蘭州 730046）

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

裂縫對混凝土外觀質(zhì)量來說是一種缺陷，有些裂縫影響外觀質(zhì)量，有些裂縫則直接影響構(gòu)件的安全使用?；炷脸霈F(xiàn)裂縫是一個(gè)很普遍的現(xiàn)象，一般將其分為兩類，一類是在外荷載作用下產(chǎn)生的裂縫，

即結(jié)構(gòu)性裂縫。另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，產(chǎn)生這類裂縫的原因是由于混凝土變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過混凝土允許拉應(yīng)力時(shí)，導(dǎo)致混凝土開裂。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性裂縫的原因很多，如溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、原材料不合格、模板變形、基座不均勻沉降、施工操作過程不規(guī)范等等。下面重點(diǎn)就溫度對混凝土產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行分析。

2 溫度對預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生裂縫的原因

工程施工中，由于水泥用量多、水泥所釋放出的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化，同時(shí)又養(yǎng)護(hù)不到位，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

2.1 溫度應(yīng)力的形成過程

初期：從澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束一般約30d。這個(gè)階段有兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝土彈性模量急劇變化，由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止。這個(gè)時(shí)期溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相融合。在此期間混凝土上的彈性模量變化不大。

晚期：混凝土完全冷卻以后溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。

2.2 溫度產(chǎn)生裂縫的機(jī)理

混凝土澆筑完成后，硬化期間內(nèi)部溫度不斷上升，由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度內(nèi)高外低，形成了溫度梯度，在表面T梁邊緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力；后期在降溫過程中，由于受到基座約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

由溫度所引起的濕度問題也很重要，許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化時(shí)，如養(yǎng)護(hù)不到位、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束也往往導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因此在高溫條件下施工時(shí)，要特別注重混凝土的養(yǎng)護(hù)，防止由于混凝土外表面失水產(chǎn)生過多的裂縫。在低溫條件下施工時(shí)也要十分注重養(yǎng)護(hù)，避免由于凍融現(xiàn)象對混凝土造成的危害。早期拆除模板，表面溫度下降很快，自然就引起溫度梯度，從而在表面附加拉應(yīng)力，并與水化熱應(yīng)力相疊加，再加上混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水時(shí)，產(chǎn)生干縮，表面拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，也非常容易產(chǎn)生裂縫。

3 溫度產(chǎn)生裂縫的實(shí)例分析

在早晚溫度變化比較大的地區(qū)施工時(shí)，應(yīng)特別注意溫度對于預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的影響，很可能在腹板處產(chǎn)生橫向裂縫。在預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁拆模后，腹板上陸續(xù)出現(xiàn)橫向裂縫并發(fā)展。一般T梁裂縫分布情況有2種:①為豎向裂縫僅分布在腹板上,并未延伸到馬蹄或者翼板;②為豎向裂縫為環(huán)向貫通裂縫,延伸到馬蹄或者翼板。在先后通過對施工現(xiàn)場的混凝土質(zhì)量、所用的施工工藝、同樣的預(yù)制場地和溫度的分析后，排除了前三種情況造成裂縫的可能，最終確定是由于溫差過大導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

下面首先從預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生的未貫通裂縫來看,裂縫分布在端橫隔板和中橫隔板之間,呈豎向平行,裂縫最高的在腹板與翼緣板交接處,最低的在腹板與馬蹄交接處,而翼緣板和馬蹄部分均未發(fā)生開裂。原因是混凝土澆筑完成后,夜間溫度下降很快,溫度的下降造成混凝土表面收縮。對翼緣板部分而言,由于其表面寬與外界接觸面積大,同時(shí)翼緣板的厚度相對來說比較小,加上其位于結(jié)構(gòu)最上方,表面與外界接觸,濕度大,當(dāng)溫度下降時(shí),翼緣板變形收縮小,且為整體收縮,所以未產(chǎn)生裂縫;對馬蹄部分,其位于結(jié)構(gòu)的最下端,底面與預(yù)制臺(tái)座接觸,底面受到預(yù)制臺(tái)座的彈性約束,其橫向?qū)挾容^腹板大,溫度下降時(shí),混凝土的收縮時(shí)受到底座的約束,馬蹄受到溫度的影響比腹板的要小,產(chǎn)生的拉應(yīng)力不足以產(chǎn)生裂縫。溫度下降時(shí)，腹板部分介于翼緣板與馬蹄之間,由于其濕度和溫度未得到很好的保障,,加上剛度較馬蹄小,表面混凝土收縮時(shí)又受到馬蹄部分及其內(nèi)部混凝土的約束,表面混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力過大,因此將會(huì)產(chǎn)生裂縫。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生縱向裂縫的影響

產(chǎn)生縱向裂縫的原因：

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁產(chǎn)生沿預(yù)應(yīng)力束的縱向裂縫是一個(gè)比較普遍的問題，所產(chǎn)生的原因也多種多樣，大概有以下幾種原因：

1）施工偏差

在施工中預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)可以有一定的偏差，但對于預(yù)應(yīng)力混凝土T梁,因T梁下馬蹄尺寸較小,馬蹄部分配筋復(fù)雜，致使混凝土澆注時(shí)不容易振搗密實(shí),從而成為薄弱環(huán)節(jié)，預(yù)應(yīng)力T梁的容易產(chǎn)生縱向裂縫。并且在張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，由于兩端張拉難免會(huì)產(chǎn)生偏心的作用，同樣也可能產(chǎn)生縱向裂縫。

2）設(shè)計(jì)偏差

設(shè)計(jì)中通常很關(guān)注混凝土梁體所需要的縱向預(yù)壓應(yīng)力是否足夠,但在張拉后預(yù)應(yīng)力鋼束對因梁體上拱變形引起的反向作用力和縱向預(yù)壓應(yīng)力下混凝土因泊松效應(yīng)在橫向產(chǎn)生的拉應(yīng)變的不利作用未進(jìn)行專門考慮;另外,在設(shè)計(jì)時(shí)為了節(jié)約成本,減少材料用量和減輕結(jié)構(gòu)自重,預(yù)應(yīng)力T梁的下馬蹄部分尺寸常常設(shè)計(jì)得較小,實(shí)際施工中的預(yù)應(yīng)力管道的保護(hù)層厚度局部區(qū)段可能明顯偏小,這也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層厚度不足從而引起T梁的縱向裂縫。當(dāng)保護(hù)層厚度較薄時(shí)，一旦產(chǎn)生裂縫對預(yù)埋波紋管周邊的混凝土?xí)a(chǎn)生部分彎矩作用，對結(jié)構(gòu)受力十分不利。

5 防止混凝土產(chǎn)生裂縫的措施

（1）在溫差較大的預(yù)制場預(yù)制T梁時(shí)要注意溫度或風(fēng)力影響,做好保溫養(yǎng)護(hù)工作。特別是澆筑完混凝土的最初幾天更為重要。混凝土的養(yǎng)生應(yīng)該同季節(jié)和天氣結(jié)合起來,注意周圍溫度、濕度的變化，養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高，氣溫越低，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，則混凝土收縮越小。

（2）加密腹板和馬蹄內(nèi)的豎向及橫向鋼筋,起到溫度分布鋼筋的作用。構(gòu)造鋼筋對于防止結(jié)構(gòu)開裂及耐久性具有很重要的作用。

（3）采用合理的施工工藝,澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，同時(shí)在施工時(shí)，應(yīng)盡量選擇溫度適宜的時(shí)間澆注，熱天澆注混凝土?xí)r應(yīng)降低水溫拌制，或者利用早、晚進(jìn)行施工，選用水化熱小和收縮小的水灰比，合理使用減水劑，加強(qiáng)振搗以減少水化熱。

（4）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。夏季一般選在早晨或傍晚，盡量避開中午高溫時(shí)間；做好養(yǎng)護(hù)工作,確保養(yǎng)生溫度濕度。

6 總結(jié)

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫對于構(gòu)件的正常使用會(huì)產(chǎn)生很多安全隱患，當(dāng)裂縫開展以后空氣中的水、氧氣同鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生鐵銹，使鋼筋體積急劇增大，使混凝土體積膨脹，裂縫寬度繼續(xù)增加，鋼筋在空氣中進(jìn)一步被氧化，如此惡性循環(huán)。這對結(jié)構(gòu)來說是非常大的安全隱患。在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后，可以用注射器將環(huán)氧樹脂溶液粘結(jié)劑注入裂縫內(nèi)；注射時(shí)宜在干燥、有陽光的時(shí)候進(jìn)行；裂縫部位應(yīng)干燥，從裂縫的下端開始，針頭應(yīng)插入縫內(nèi)，緩慢注入；使縫內(nèi)空氣向上逸出，粘結(jié)劑在縫內(nèi)向上填充。

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫并不是單獨(dú)開展的，往往是相互影響、相互作用，所以在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫的防治方面需要我們進(jìn)行綜合、全面、仔細(xì)的考慮。