预应力空心板梁施工裂缝的分析与防治措施

2022-09-11

随着时代的发展, 各种机动车辆的大量增加, 城市道路交通成了当前制约社会发展首要问题。目前国家投入大量资金改善城市道路的拥堵状况, 新建、改建大型桥梁工程、这对于建筑施工企业来说是难得的机遇, 质量是企业的生命, 控制混凝土裂缝是严把质量的关键一关。采用相应的技术措施, 妥善处理混凝土施工中的温差值以合理消除温度应力和荷载应并控制裂缝发展。

1 混凝土裂缝的原因分析

混凝土结构产生裂缝主要有:温差、收缩和荷载引起的裂缝。产生的主要原因和特征如下。

1.1 温度裂缝

由于混凝土结构强度高, 水泥用量大, 水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化会使混凝土发生膨胀或收缩, 产生温度应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度时产生温度裂缝。混凝土内部温差除水泥水化热引起以外, 还受外界温度变化的影响, 以及混凝土处在聚热聚冷状态等原因造成。

1.2 收缩裂缝

混凝土在养护过程中, 会出现毛细收缩、化学收缩及干燥收缩。这时会在混凝土表面呈现出细而浅的裂缝。具体分析如下。

(1) 收缩裂缝与养护条件有关。混凝土尚未完成硬化前, 若养护不到位, 风吹、日晒和高温等因素使混凝土的快速收缩而导致表面龟裂, 这种收缩裂缝一般很细小且分布不规则。如及时发现, 压抹密实, 养护得当则可以愈合。混凝土中的水泥终凝前后, 由于养护不当会产生较宽较深的裂缝, 有时是从钢筋或骨料边缘开始发展, 此时混凝土尚未与钢筋或石子牢固结合, 裂缝宽度由外向内减少。

(2) 收缩裂缝还与混凝土的级配、浇注过程振捣的密实程度、水灰比和混凝土的几何尺寸有关。

1.3 荷载引起的裂缝

混凝土裂缝有些并不是由于温度和收缩引起的, 而是由外来荷载作用引起的。外荷载即按常规计算的主要应力和结构次要应力, 即结构的实际工作状态一计算假设模型的应力差异等荷载作用引起的。主要是由于施工过程中, 因不按操作规程和混凝土设计要求进行施工, 使混凝土处在不利的受力状态而引起裂缝。

2 预应力混凝施工裂缝的防治措施

总结混凝土施工经验, 在施工过程中可按下列方式控制和减少裂缝的产生如下。

2.1 原材料的控制

(1) 粗骨料。采用5mm~40mm的卵石, 含泥量不大于1%, 选用粒径较大, 级配良好的石子配置混凝土, 其和易性好, 抗压强度高, 同时可以减少用水量, 从而使水泥水化热减少而降低混凝土升温。

(2) 细骨料。采用中砂, 平均粒径大于0.5mm。含泥量不大于3%。

(3) 水泥。因地制宜选择水化热较低的水泥品种。最好选用硅酸盐水泥。

(4) 外加剂。预应力混凝土为了保证强度达到设计强度而进行的下一道工序的进行。选用FDN高效减水剂。

(5) 保湿、养护材料选择:施工现场准备好满足覆盖面积的塑料薄膜、草帘或毛毡等, 以便于混凝土表面进行覆盖进行保湿及养护。

2.2 合理选择施工方案

依据混凝土浇灌前后半个月的当地气象局提供的气象资料, 结合所选材料, 利用混凝土的3天和7天的强度试配, 并最终确定配合比, 以满足减少水泥用量, 从而达到降低水化热的要求。在此基础上制定合理的施工方案。

2.2.1 混凝土的供应

预应力混凝土由于要求早期强度高, 宜采用现场搅拌, 现场搅拌混凝土可以自己掌握混凝土的和易性和水灰比, 控制原材料的质量及配合比的准确度, 还可以根据现场原材料的变化随时对配合比进行控制。

2.2.2 严格控制施工工艺

(1) 混凝土的拌制:拌制混凝土的时间, 普通混凝土的拌制时间为2min, 而掺有外加剂的混凝土的拌制时间为3min。

(2) 降低混凝土的入模温度:尽量避开炎热天气浇注预应力混凝土。如在炎热夏季浇注预应力混凝土, 也要避开高温时间尽量选择在阴天、清晨、夜间或下午浇注混凝土。也可采用低温水或冰水搅拌混凝土, 也可对骨料喷冷水雾或吹冷气进行预冷, 起码应对骨料进行遮盖, 以避免日光直晒;运输工具最好也加以遮盖, 使其温度不超过拌合物的入模温度。混凝土入模时, 应采取通风降温措施, 以加快模内热量的散发。

(3) 浇注方法:混凝土应分层浇注, 在不留施工缝的原则下, 利用两台吊车, 从一端向另一端分层浇注混凝土, 浇注每榀预应力混凝土梁的时间应保证在60min内完成, 这样就能够确保混凝土在初凝前就已经浇注完毕。

(4) 加强振捣:一般预应力混凝土的钢筋较密, 应在混凝土浇注前选择一些素质较高的振动棒手, 布置在相应的区域负责各层混凝土振捣, 下层垂直于浇注方向自上而下, 上层振捣自下而上, 严格控制振动棒移动的距离, 插入深度和振捣时间, 避免各浇带交接处漏振。加强振捣可有效的排除混凝土拌合物中的空气。降低空隙率, 使混凝土密度增加, 提高极限抗拉强度, 有效改善混凝土的密实性。

(5) 混凝土表面的处理:混凝土表面水泥浆较厚在混凝土初凝前应进行拍打振实, 并用木抹抹平赶走表面泌水, 初凝养护前用木抹拉毛, 以闭合表面干缩裂缝。

(6) 预应力混凝土板梁内部是空心的在混凝土浇注完成初凝后、终凝前抽出气囊。抽气囊的时机一定要把握好, 气囊抽早了混凝土没有凝固、强度低, 表面混凝土会因为自重而产生裂纹或坍塌, 气囊抽晚了混凝土完全凝固气囊就抽不出来了。

2.3 混凝土的养护、模板拆除及放张

(1) 混凝土的养护:混凝土浇筑后为防治表面裂缝混凝土初凝后表面应及时覆盖毛毡或草帘, 等到终凝或气囊抽出后, 预应力空心板梁两头用黄土袋堵死中间灌满水, 起到了既降低混凝土产生水化热温度, 又达到养护混凝土的作用。混凝土浇注完成后将混凝土表面覆盖毛毡, 混凝土侧面用塑料薄膜包裹, 每个两小时洒水一次, 保证混凝土表面始终处于湿润状态。

(2) 侧边面模板的拆除:在混凝土浇注12小时后, 混凝土强度达到设计强度后侧面可以拆除, 拆除模板时一定要小心, 不要碰撞坏混凝土。模板拆除后要随拆随用塑料薄膜覆盖侧面洒水养护。

(3) 预应力混凝土的放张:预应力混凝土在混凝土达到设计要求后可以放张, 放张时要用千斤顶进行放张, 不允许强行放张。强行放张对混凝土强度影响很大产生的裂纹也多。