劉 恒 馬占生 涂 波

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽421001）

0 前言

混凝土是脆性材料，而鋼筋卻是韌性材料，它們兩者在一起工作，彈性模量相差很大，而且兩者的強(qiáng)度差別就更大，因此兩種材料在一起共同發(fā)揮作用，要使鋼筋參加工作，混凝土勢必會開裂。大量的工程和理論分析表明鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的。裂縫一般分成不可見裂縫和可見裂縫?？梢娏芽p又分為無害裂縫和有害裂縫。有害裂縫在使用荷載或外界物理及化學(xué)作用下不斷產(chǎn)生和發(fā)展，引起混凝土碳化，保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕，直至影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命，必須加以控制。

1 預(yù)應(yīng)力箱梁裂縫的種類及起因分析

1.1 收縮裂縫

1.1.1 沉陷裂縫

當(dāng)外界濕度減小時，梁體水份就會蒸發(fā)，引起凝膠失水，失去水膜的膠粒由于水分引力作用，使膠粒間距變小，產(chǎn)生收縮，由此引起的裂縫就是沉陷裂縫。其一般在澆筑后幾個小時就發(fā)生。砼澆筑后若不及時養(yǎng)護(hù)，幾小時內(nèi)在梁體頂板產(chǎn)生的裂縫就是沉陷裂縫。

1.1.2 干縮裂縫

當(dāng)砼內(nèi)毛細(xì)水減少時，會引起毛細(xì)管內(nèi)壓力增大，使管壁受到壓力，其壓力隨著溫度減小而增大，表現(xiàn)為體積的“干縮”。由于箱梁內(nèi)部與外表溫度不同，從而使內(nèi)部與外表面干縮的速度也不一樣，表面干縮比內(nèi)部快，所以在外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力引起干縮裂縫。同時由于新的砼干縮比老的砼快，從而在接縫處新砼受老砼的約束，導(dǎo)致新面變化，在接縫的表面產(chǎn)生干縮裂縫(即施工縫)。

砼的干縮大小與水泥的品種、水泥的用量和單位用水量有關(guān)。在施工中水泥標(biāo)號越高、水泥顆粒越細(xì)，水泥用量越多、單位用水量越大時，砼的收縮也越大。此外，砂石在砼中形成骨架，對裂縫有一定的抑制作用。砂石愈干凈、搗固愈密實，砼的收縮量也就愈小。

1.2 溫度裂縫

連續(xù)箱梁在施工時受到來自與主墩臨時混凝土固結(jié)支座的約束，也受到來自鋼筋及預(yù)應(yīng)力不均勻作用的外部約束，同時受到來自箱梁內(nèi)部頂板、腹板、底板的截面厚薄不一的內(nèi)部約束，在有外部及內(nèi)部約束的情況下，砼在升溫及降溫過程中將產(chǎn)生溫度應(yīng)力σt。

砼溫度裂縫的引發(fā)條件是：σt≥ft(砼的抗拉強(qiáng)度)。為了減免砼溫度引起的收縮裂縫，需要控制砼拉應(yīng)力(σt)不大于砼抗拉強(qiáng)度ft，控制溫差ΔTm顯然是最為有效并最為可行的。在砼澆筑后的溫升期中(3-5天內(nèi))，砼處于塑性-彈性轉(zhuǎn)變階段，Ee較小，不容易發(fā)生問題，砼峰溫過后，彈性模量逐漸增大，溫度裂縫大多出現(xiàn)在澆筑后的7-20天內(nèi)。同時，連續(xù)梁在懸臂分塊澆筑過程中，早已硬化的“老”砼塊體可對新接澆塊體的溫度變形起到約束作用，并有可能在新塊體中引發(fā)裂縫，這種由于新老痛溫差所引發(fā)的溫度裂縫，機(jī)制簡明預(yù)防這種裂縫最有效可行的辦法就是降低砼澆筑溫度以減小溫差。

1.3 預(yù)應(yīng)力裂縫

預(yù)應(yīng)力裂縫主要容易出現(xiàn)在端塊錨下應(yīng)力區(qū)以及梁底沿縱向預(yù)應(yīng)力筋的縱向裂縫。張拉時砼的強(qiáng)度未達(dá)到，錨中局部應(yīng)力由泊松效應(yīng)產(chǎn)生橫向環(huán)狀拉應(yīng)力，拉應(yīng)力可以導(dǎo)致開裂；底板中部縱向預(yù)應(yīng)力的泊松效應(yīng)及施工過程中預(yù)應(yīng)力管道周圍砼的收縮不均勻，容易造成底板橫橋向拉應(yīng)力過大，導(dǎo)致底板縱向裂縫。

2 控制箱梁裂縫產(chǎn)生的措施

2.1 砼的質(zhì)量控制

2.2.1 原材料的選擇

1）水泥的選擇。水泥的品質(zhì)影響水泥凝膠的組分、結(jié)構(gòu)和數(shù)量，所以也影響水泥的毛細(xì)孔、凝膠孔德形狀、尺寸和數(shù)量，并進(jìn)而影響到砼的干縮性。

2）骨料的選擇。砂石一般不與水泥漿起化學(xué)反應(yīng)，它們在砼中主要起到骨架作用，因而可以降低水化熱，大大減少砼由于水泥漿硬化而產(chǎn)生的收縮，并起到抑制裂縫發(fā)展的作用。由于骨料在砼中起著重要作用，故砼中骨料應(yīng)具有良好的顆粒級配，以盡量減小空隙率；砂石表面應(yīng)干凈，以保證與水泥漿更多地結(jié)合；應(yīng)盡可能減少含有的雜質(zhì)，以保證砼的耐久性。石子的粒徑較大時，砼所需的水泥用量和用水量都減少，降低砼的水化熱，同時砼的干縮也較小。但石子太大，砼的攪拌和其他操作在施工中都將發(fā)生困難，而且易產(chǎn)生離析。針對以上情況，在施工中宜選用連續(xù)級配的碎石。使用砂子過粗易使新拌砼產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，影響砼的和易性；使用的砂子較細(xì)時，又會使砼粘聚性略大、保水性好、易于振搗，但干縮較大、表面容易產(chǎn)生干縮裂縫。結(jié)合施工經(jīng)驗，宜選用細(xì)度模數(shù)為2.6-2.9的中砂。

3）外加劑的選擇。箱梁鋼筋較密，再加上有波紋管，因此要求砼的流動性大，和易性好，故宜使用減水劑。減水劑可改善砼的和易性，減少水的用量，減慢水化初期水化熱產(chǎn)生的速度，有利于改善砼的溫度應(yīng)力，減少開裂現(xiàn)象。

4）配合比的選擇。配置砼就是在滿足砼和易性、強(qiáng)度、耐久性及盡可能經(jīng)濟(jì)等四項基本要求下，比較合理地確定水泥、水、砂子、石子四者的用量比例關(guān)系及外加劑的比例。在確保砼的工作性能的前提下，采用較少的拌合水量，較小的水灰比，較好的骨料級配以及較小些的坍落度，較低的拌合溫度，都是有助于降低砼的干縮性的。

2.1.2 混凝土的抗拉性能

砼溫度裂縫的引發(fā)條件是：σt(溫度應(yīng)力)≥ft(砼的抗拉強(qiáng)度)，砼的抗拉伸變形能力是制約砼裂縫的重要因素之一。

2.2 箱梁的施工工藝控制

2.2.1 混凝土的澆筑

連續(xù)箱梁一般先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑頂板，并分別采用不同的坍落度控制。底板和頂板控制在14-16cm之間，腹板控制在16-18cm之間。砼的振搗以附著式為主，插入式振動棒為輔，且重視附著式振動器的設(shè)置。附著式振動器必須兩邊對稱振動，控制振動時間。底板和頂板采用插入式振動棒搗固，要布點(diǎn)均勻，逐步振搗尤其是注意錨頭位置和新老混凝土接縫位置的振搗，不可過振或漏振，保證砼的質(zhì)量，抑制裂縫的產(chǎn)生。梁體頂板在澆筑后要二次收漿，抹面拉毛，防止沉陷裂縫的出現(xiàn)。

2.2.2 養(yǎng)護(hù)

砼澆筑完成后即進(jìn)行養(yǎng)生，能促進(jìn)硬化作用得以充分發(fā)揮，防止干縮裂縫的出現(xiàn)。在施工中通常采用直接往砼表面澆水的方法，使砼表面保持絕對濕潤，防止砼時干時濕，致使頂板開裂。

2.3 預(yù)應(yīng)力施工控制

預(yù)應(yīng)力施工是一道關(guān)鍵工序，是保證整個梁體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也將直接影響箱梁以后的承載力。施加預(yù)應(yīng)力要求精度高，故在施工中易受各方面的不良影響，如錨頭砼質(zhì)量，錨下鋼筋及彈簧筋的布置，張拉機(jī)具及施工人員的技術(shù)水平等。在施工中采取以下措施：（1）標(biāo)定千斤頂、油表使其處于良好的工作狀態(tài)；（2）檢查錨具、鋼絞線的質(zhì)量，杜絕不合格產(chǎn)品；（3）控制張拉時砼的強(qiáng)度和彈性模量；（4）使工作錨與錨墊板貼近，并且夾片安裝均勻、打緊；（5）加載卸載時要平穩(wěn)、緩慢，不可過快產(chǎn)生沖擊力；（6）張拉順序須嚴(yán)格按照設(shè)計張拉順序施工。

3 結(jié)語

混凝土裂縫本身是一個較復(fù)雜的問題，它涉及到混凝土的材性、構(gòu)性及施工環(huán)境等各方面的問題。實際工程結(jié)構(gòu)中的干縮變形和溫度變形是相伴發(fā)生，外部約束和內(nèi)部約束也時而是同時存在的，如果我們能通過分析裂縫成因而采取一些措施，還是可以減少預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫的。

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

［2］JTG H11-2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].