陳濤
北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000
在某高速公路A2標(biāo)段,溪坂洋大橋?yàn)?9孔30m預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁,預(yù)制30mT梁95片,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。在前期預(yù)制過程中,T梁模板拆除一側(cè)后發(fā)現(xiàn)T梁腹板及馬蹄口位置有裂縫,共計(jì)6條,長(zhǎng)度為馬蹄口位置至腹板14cm~49cm。現(xiàn)場(chǎng)用小釘子對(duì)裂縫長(zhǎng)度方向進(jìn)行標(biāo)注,模板全部拆除后,裂縫長(zhǎng)度沒有進(jìn)行發(fā)展,裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)?,F(xiàn)場(chǎng)對(duì)裂縫深度進(jìn)行觀測(cè),采用小鑿子對(duì)裂縫位置進(jìn)行鑿深,裂縫深度為0.6~0.8cm,為淺層裂縫。裂縫寬度經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)為0.16mm左右。出現(xiàn)這種情況后,引起各方高度重視,分析出開裂的原因,制定方案加以預(yù)防,避免類似問題再次出現(xiàn)[1]。
水泥采用建福P0.52.5,符合規(guī)范要求,水泥用量:413kg/m3。高強(qiáng)混凝土水泥用量在(400~500kg/m3)左右,是普通混凝土的1.5~2倍。水泥水化過程中放出大量的熱,主要集中在澆筑后的2天左右,單位放熱量危500J/克,常規(guī)C50混凝土水泥約500kg/m3,熱量將放出25000KJ,致使混凝土內(nèi)部溫度將升高(可達(dá)70℃左右,甚至更高)?;炷羶?nèi)外散熱條件不同,混凝土中心溫度較高,進(jìn)而會(huì)形成溫度差,混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。碎石采用格仔石料場(chǎng)碎石,31.5mm篩孔篩余2%,滿足規(guī)范要求,針片狀含量17%,含泥量0.8,不滿足規(guī)范要求。砂采用南安溪美河沙(中粗),含泥量3.9>3,不滿足規(guī)范要求,細(xì)度模數(shù)Mx=2.7,符合規(guī)范要求。水采用山泉水。減水劑為廈門宏發(fā)聚羧酸高效減水劑,符合規(guī)范要求。碎石和砂含泥量超標(biāo),水泥與其膠結(jié)力降低,造成混凝土的抗?jié)B性和強(qiáng)度降低,造成裂縫。集料顆粒級(jí)配不良,容易造成混凝土收縮的增大,誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。針片含量越大,混凝土單方用水量增多,收縮性增大。
經(jīng)核查,模板、設(shè)備滿足規(guī)范要求,T梁臺(tái)座地基無位移、不均勻沉降、變形、裂縫等現(xiàn)象。
(1)混凝土的拌制。拌和設(shè)備是強(qiáng)制式攪拌機(jī),各種材料配料設(shè)置自動(dòng)計(jì)量裝置、混凝土攪拌時(shí)間為120s,施工過程坍落度抽查記錄和混凝土和易性滿足規(guī)范要求,排除產(chǎn)生裂縫因素。
(2)混凝土澆筑。混凝土澆筑振搗過程中順利,無漏振,搗固充分,拆模后混凝土表面無蜂窩麻面?;炷翝仓r(shí)第1車混凝土外加劑為1.2%時(shí),現(xiàn)場(chǎng)坍落度為165mm,偏小,現(xiàn)場(chǎng)添加外加劑調(diào)整后進(jìn)行澆筑。第3~4車混凝土外加劑為1.3%時(shí),混凝土性能較好,但混凝土初凝時(shí)間較短,澆筑第3車混凝土?xí)r,第1車混凝土已開始初凝,混凝土產(chǎn)生水化熱加大,分析是T梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因之一。
(3)混凝土養(yǎng)生?;炷翝仓瓿跄?,只對(duì)T梁頂板進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù),因混凝土初凝時(shí)間較短,混凝土初期的水化熱加大,模板拆除前未對(duì)T梁的腹板、馬蹄口進(jìn)行灑水降溫;另模板于第二天8點(diǎn)開始拆模,間隔時(shí)間為13小時(shí),且模板拆除時(shí)已發(fā)現(xiàn)裂縫,說明裂縫在模板拆除前裂縫已產(chǎn)生,模板拆除時(shí)間過晚,腹板及馬蹄口養(yǎng)護(hù)過晚,分析是T梁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因之一。
(4)混凝土自身應(yīng)力因素。因C50混凝土水泥用量較大,混凝土凝結(jié)過程中,放出大量水花熱,加速混凝土內(nèi)部溫度升高,使其溫度收縮應(yīng)力加大。在其他因素疊加下,導(dǎo)致溫度收縮裂縫。
(5)收縮裂縫?;炷聊Y(jié)過程中,一些水泥顆粒與水分結(jié)合,體積減小,稱為凝縮。另一部分水分蒸發(fā),體積減小,稱為干縮,凝縮和干縮統(tǒng)稱叫收縮。混凝土的干燥過程是由表面逐漸到內(nèi)部,使得混凝土內(nèi)出現(xiàn)含水梯度。因此產(chǎn)生內(nèi)部收縮小,表面收縮大的不均勻收縮,致使內(nèi)部混凝土承受壓力,表面混凝土承受拉力。當(dāng)表層混凝土產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí),縮裂縫產(chǎn)生。
(6)溫度裂縫。因水化熱效應(yīng),混凝土內(nèi)外面產(chǎn)生溫差,表面混凝土受拉應(yīng)力,內(nèi)部混凝土受壓應(yīng)力。當(dāng)表層混凝土產(chǎn)生的拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)生間幾乎于等間距的直線裂縫或稱稱溫差裂縫[2]。
減少水泥用量,控制水灰比,保證用水量控制在規(guī)范之內(nèi),摻入適量摻和料和減水劑,控制混凝土的收縮和水化熱,避免因收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起的開裂。
混凝土拌和時(shí)間控制在120s左右,確?;炷恋暮鸵仔?,用水量嚴(yán)格控制,坍落度隨時(shí)檢測(cè),確?;炷梁鸵仔赃_(dá)到良好效果。
澆注時(shí)間盡量選擇在每天中低溫時(shí)候進(jìn)行,振搗要充分。插入式振搗器振搗移動(dòng)間距不應(yīng)超過其作用半徑的1.5倍,避免過振、漏振。
T梁澆筑收漿完成后,立即進(jìn)行噴淋和覆蓋養(yǎng)護(hù),混凝土表面始終要保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。因?yàn)樵跐仓蟮?天內(nèi)水泥會(huì)放出大量熱量,因此必須在T梁腹板外噴水降溫,避免內(nèi)外溫差過高,產(chǎn)生裂縫[3]。
在執(zhí)行上述措施后,T梁預(yù)制質(zhì)量達(dá)到了很好的效果。T梁預(yù)制是一道系統(tǒng)工序,應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境因素,制定有效的預(yù)防措施,既滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,又防止不必要的經(jīng)濟(jì)損失。