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预应力混凝土T梁裂缝分析及防范

陈修凡
摘要：预应力T梁常常由于材料选择、施工管理模式、养护不当而出现裂缝，这就对公路的安全使用产生了较大的负面影响，通过对裂缝原因的分析，研究防范裂缝的措施，才能预制出符合要求、质量优良的T梁，提高施工的经济效益以及社会效益。
关键词：预应力混凝土T梁施工；裂缝；防范
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前言
近些年来，随着交通建设的大力发展，在高速公路里程快速增长和危桥改造民生工程的推动下，预应力T梁由于施工简便，承载力高，养护方便，使用寿命长等优点，在桥梁建设中得到大力发展。在实际的使用过程中，预应力T梁存在着裂缝，如何采取行之有效的措施避免这些裂缝的产生、对裂缝采取相应的处理措施一直是广大施工人员和桥梁设计人员研究的重点课题之一。
一、裂缝原因的分析
1、材料因素的影响
预应力T梁大多使用的是C40以上普通混凝土，该种混凝土中水泥用量约为450kg/m3到500kg/m3，C40以上普通混凝土的水泥用量要远超C30以下普通混凝土，一般其水灰比介于0.34到0.38之间，在混凝土的施工过程中，水泥水化出现体积收缩情况要大于普通的混凝土，就导致裂缝的出现。裂缝产生的主要因素就是由于内部与外部水分蒸发情况不一致所导致，在外部情况的影响下，混凝土表面水分会在短时间内出现损失，但是内部湿度的变化却相对较小，这就会导致混凝土出现内部约束的情况，产生一定的拉应力，继而出现裂缝，一般情况下，相对湿度参数越小，越容易出现裂缝。此外，如果混凝土中砂泥块含量超标，混凝土与沙泥块收缩系数不同，也会导致裂缝的出现。
2、混凝土浇筑过程中漏浆严重
根据现场施工记录分析造成这种现象的原因有两点：a.没有合格立模，模板接缝处有缝隙或者没有用海绵条塞实外漏缝。横隔板没有采用独立底模。b.混凝土本身的配合比选用不当，用水量过大，甚至出现离析等现象。这样，在混凝土浇筑的过程中，由于浆体的大量流失，粗骨料就会显露出来，严重的会出现蜂窝、麻面等现象，接着在而后的梁体修补时修补不当或者修补不及时都会造成梁体出现横向裂纹，一般出现这种裂纹大致在梁体中部腹板靠近下八字的位置。
3、温度产生裂缝
混凝土浇筑完成后，硬化期间内部温度不断上升，由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度内高外低，形成了温度梯度，在表面T梁边缘产生拉应力，内部产生压应力；后期在降温过程中，由于受到基座约束，又会在混凝土内部出现拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。
由温度所引起的湿度问题也很重要，许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化时，如养护不到位、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束也往往导致裂缝的产生。因此在高温条件下施工时，要特别注重混凝土的养护，防止由于混凝土外表面失水产生过多的裂缝。在低温条件下施工时也要十分注重养护，避免由于冻融现象对混凝土造成的危害。早期拆除模板，表面温度下降很快，自然就引起温度梯度，从而在表面附加拉应力，并与水化热应力相叠加，再加上混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，产生干缩，表面拉应力达到很大的数值，也非常容易产生裂缝。
二、预应力混凝土T梁施工裂缝的防范措施
1、在设计方面
为了预防早期的裂缝主要需要考虑的是对于T型梁腹板的构造钢筋的设置问题。为了进一步的提高混凝土的抗开裂的能力，可以在设计的是时候，对于纵向的钢筋采用了加密的方式。
2、加强原材料的质量控制
为保证混凝土质量，首先要把好原材料关，混凝土施工所用原材料必须通过试验检测合格后才能使用。选用水泥、砂、碎石、钢筋、钢绞线等生产商时，首先质量必须合格，然后是生产量能满足施工需要，最后确定价格是在同等条件下运到工地最低。材料的质量对成品影响很大，作为试验人员和质检人员要严把质量关，按抽检频率进行检测，对不合格材料及时通知材料人员，换料或降级为其他适合的工程使用。我们管质量要从源头抓起，加强管理和现场监督，每个人各负其责，这样才能防止施工中不合格材料滥竽充数，才能保证材料的质量满足施工要求。
3、混凝土的拌合满足施工要求
混凝土拌合是质量控制中重要的一环，它影响混凝土的内在质量和外观形象。计量不准、拌合不匀对混凝土的强度影响大，在施工前，试验人员要进行配合比设计，确定工地施工配合比，对拌和机操作手进行技术交底，使其掌握操作要领，掌握拌合料的稠度以及出现问题后及时通知试验人员。搅拌机要加强维修和保养，停拌后及时清理拌合机中混凝土。防止搅拌中机械故障，影响混凝土的拌合。水泥、砂、碎石在搅拌机中采用电脑计量控制，但随着砂、碎石含水量的变化要进行相应调整，否则会影响混凝土稠度。现场施工人员发现混凝土料不合格应及时通知试验人员，对料及时调整和补救。
4、做好混凝土的振捣工作
为了保证混凝土的振捣质量，附着式振动器要与插入式振捣器结合使用，在使用插入式振捣器进行振捣时，要快插慢拔，控制振捣间距，间距不宜超过振捣器工作半径的1.5倍，在振捣过程中，应该控制好气泡的出现，待表面出现泛浆时，可以边进行振动边提出振动棒，防止过振情况的出现。在具体的振捣过程中，不能触碰到预埋件和钢筋，同时要保证波纹管不会出现移位和碰动的情况。
5、模板制作要有足够强度和平整度，保证混凝土的几何尺寸和外观
T梁模板采用钢模板，与木模相比，能增加模板强度和周转次数。钢模板由正规生产商按设计尺寸进行加工，加工好的模板进场后，进行试拼和打磨，对不合适部位进行再次细加工，保证模板结合紧密，模板内表面平整光洁。另外，考虑到施工方便，便于模板拆装和移运，每块模板长度和重量要根据自己的施工能力和现场情况确定。
6、预张拉的措施
对于T型梁来说预张拉是一种从外面施加压力的措施，这个是在松开模板、混凝土强度设计强度的50%时，预先张拉部分的约束应力束，这可以使混凝土预先受到压力用来抵抗约束的应力。当混凝土的强度达到设计强度的80%之后，补充施加全部的预应力。这种使用预张拉的措施能够很好地弥补在强度形成的过程之中的混凝土的自身抵抗拉应力强度的不足。对于早期的裂缝来说，往往在开始阶段肉眼很难察觉，但是在拆除模板之后裂缝便迅速扩展，等到相关的约束应力完全释放的时候，裂缝才会达到稳定。采取了预张拉的措施之后，混凝土在模板开裂之前就用外界的预先加载的力以及混凝土自身一同抵抗约束的应力，这样在模板拆除之后，混凝土就不会出现开裂的情况，很好地预防了裂缝发生。
7、养护措施
在预制梁场的附近必须要设置好搅拌站，这样就能够很好的缩短混凝土的运输距离，在实施浇筑工作前，必须由专人进行负责，同时，还要安排专业技术人员在浇筑完成的12h内做好相应的洒水养护工作，保证混凝土表面的湿润程度，在风力大于4级或者温度高于35℃时必须要在表面覆盖薄膜，并喷洒专用的养护液，在养护过程中，要特别注意T梁侧面的养护，防止水分的继续蒸发。如果在昼夜温差较大的天气下进行施工，应该尽量的避开高温时段，在日间做好遮盖养护工作，对于使用的石料和砂要做好洒水、遮阳等措施，可降低拌合温度。此外，为了保证温度可以处在受控状态，要做好测温记录工作，如果混凝土表面温度与户外温度温差超过20℃，必须采取紧急处理措施。
8、预应力砼T梁张拉结构裂缝处理
收缩裂缝一旦产生，就会增加混凝土的渗透性，增加混凝土表面暴露于易损伤的环境，使混凝土早期老化。裂缝的产生使混凝土渗水性增大，严重降低混凝土强度，从而影响其耐久性，缩短使用寿命，所以必须进行相应的处理：
采用多点同时低压加压灌注，加压时间一般控制在10-20分钟。由于采用了低压多点的灌注方法，避免了胶液从V形裂缝表层串浆，加强了胶液向混凝土深层移动，并能保证胶液有足够的浸润时间。因此，恒压灌注法是一种能够保证灌注密封处理效果的灌注方法。
裂缝表面贴碳纤维：第一步，表面处理，用角磨机、凿子、砂纸沿裂缝方向两侧各大于50cm范围内除去表面油污，浮浆等杂物，表面清理干净并有一定粗糙度。第二步，涂刷底层灌注胶，要求涂刷均匀。第三步，粘贴碳纤维，将碳纤维粘贴在处理好的裂缝表面。第四步，美化处理，在碳纤维表面用白水泥或其他材料修面，使之与梁体颜色尽量一致，以保持梁体外表的美观度。
结束语
混凝土T型梁裂缝的形式多种多样，原因也各不相同。通过从原材料控制、配合比控制以及施工质量方面来预防和解决裂缝问题，在梁预制生产中早期裂缝减少效果非常明显，最终达到规范要求，提升了工程质量。
参考文献
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