預(yù)應(yīng)力混凝土空心板“蒸養(yǎng)”裂紋產(chǎn)生與防范 

朱國娟 

【丹徒縣公路管理處　鎮(zhèn)江市　２１２００２】

　

摘 要：在預(yù)應(yīng)力空心板冬季“蒸養(yǎng)”過程中，混凝土初期養(yǎng)護(hù)管理、升降溫梯度、板梁上下散熱速度差以及大梁內(nèi)是否配置防裂鋼筋等都將對大梁的澆注質(zhì)量產(chǎn)生影響，本文以南京祿口高架橋為例，對大梁的“蒸養(yǎng)”裂紋作了詳細(xì)分析，提出了相應(yīng)的防范措施。
關(guān)鍵詞：橋梁　空心板　裂紋　防止


　　在現(xiàn)代橋梁工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁由于其自重輕、結(jié)構(gòu)性能好、365JT施工方便等諸多有利因素而被廣泛使用，在我省已完工的滬寧高速公路、祿口機(jī)場高速公路、寧馬高速公路等許多橋梁中就普遍采用了這種結(jié)構(gòu)，取得了良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。但在冬季施工過程中，特別是當(dāng)板梁的預(yù)制采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時，梁體經(jīng)常會出現(xiàn)“蒸養(yǎng)”裂紋。下面就以南京機(jī)場高速公路祿口高架橋為例，對空心板梁“蒸養(yǎng)”裂紋產(chǎn)生的原因及防范措施作一分析，供橋梁工程師們參考：
１　問題的產(chǎn)生
　　祿口高架橋是南京新場高速公路的重點工程，全長２３８０ｍ，其中６０％以上的上部結(jié)構(gòu)采用了先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁。該橋365JT設(shè)計荷載為汽車一超２０，掛車－１２０，梁體混凝土標(biāo)號為５０號，板梁長１９?９６ｍ，寬９９ｃｍ，高８５ｃｍ，其斷面尺寸如圖所示。大梁的預(yù)制于年底開始，為保證質(zhì)量，縮短養(yǎng)護(hù)周期，加快施工進(jìn)度，對板梁采用了蒸氣養(yǎng)護(hù)法。元月，氣溫驟降５～１０℃，日均溫度在０～５℃左右。當(dāng)時大梁已經(jīng)過靜養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫等養(yǎng)護(hù)過程，揭開油布冷卻，發(fā)現(xiàn)很多梁頂部出現(xiàn)了裂紋，裂紋１～４條不等，裂紋寬０?１～０?２ｍｍ，深度在１～３ｃｍ，基本分布在大梁的跨中、１／４跨和３／４跨處的頂板。
２　原因分析
２．１　混凝土內(nèi)外溫差所致。
　　在冬季施工過程中，因為外界溫度較低，而大梁混凝土中由于水化熱的原因產(chǎn)生很大的熱量，根據(jù)經(jīng)驗公式：
ｔｍａｘ＝ｔｏ＋Ｑ／１０
　　其中：ｔｍａｘ——混凝土內(nèi)部最高水化熱　　?℃?；
　　ｔｏ——混凝土澆筑溫度　　?℃?
　　Ｑ——每立方混凝土中水泥用量　　ｋｇ／ｍ３；
　　可計算出混凝土內(nèi)部最高溫度ｔｍａｘ＝５℃＋４６２／１０＝５１?２℃
　　本例混凝土配比中水泥用量為４６２ｋｇ／ｍ３?
　　當(dāng)油布掀開后，混凝土表面遇冷將發(fā)生急劇收縮，而內(nèi)部混凝土因水化熱尚未完全消失而發(fā)生較大的內(nèi)外溫差，從而形成一種內(nèi)脹外縮的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。
２．２　梁體頂板與底板收縮不一致
大梁橫斷面尺寸可以看出，頂板較薄，一般為７～８ｃｍ，而下底板較厚，一般為１５～１６ｃｍ，當(dāng)油布掀開后，上頂板的冷卻將快于下底板、收縮也將大于、快于下底板，而此時埋設(shè)于大梁底部的鋼鉸線尚未剪索，梁體預(yù)應(yīng)力尚未得到再加上上頂板布筋少，抵不住這種大的拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致了頂部裂縫的產(chǎn)生。
２．３　養(yǎng)護(hù)時降溫梯度過快。
　　據(jù)當(dāng)時的施工記載和監(jiān)理抽測，部分大梁降溫時降溫梯度在１０～１５℃，而根據(jù)《公路橋涵施工365JT技術(shù)規(guī)范》明確規(guī)定，當(dāng)表面系數(shù)等于或大于６時，降溫速度不得超過５℃，而在該例中，大梁表面系數(shù)已達(dá)１１?９１ｍ２／ｍ３，降溫梯度明顯高于規(guī)范要求。?表面系數(shù)為結(jié)構(gòu)冷卻面積與結(jié)構(gòu)體積之比?
３　防范措施
３．１　加強(qiáng)混凝土梁的養(yǎng)護(hù)管理。在梁體混凝土溫度冷卻至與外界溫度相近時，方可拆除加熱養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)的模板和保溫層?如油布?；當(dāng)混凝土與外界氣溫相差大于２０℃而要拆除模板時，混凝土表面應(yīng)加以覆蓋，并使其緩慢冷卻，嚴(yán)禁提前掀開油布。
３．２　大梁冬季施工采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)適當(dāng)增加大梁內(nèi)的抗裂鋼筋。可在大梁的頂部及兩側(cè)適當(dāng)增加縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋，以提高這部分混凝土的抗拉能力，防止裂紋的出現(xiàn)。施工時可考慮在大梁的頂部增加２根Φ１２鋼筋，在大梁兩側(cè)增加４根Φ８的鋼筋。
３．３　提前釋放預(yù)應(yīng)力。在大梁梁體冷卻至５～１０℃時應(yīng)立即拆模，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的９０％時，應(yīng)剪索，完成對大梁施加的予應(yīng)力。
３．４　嚴(yán)格控制升降溫梯度。嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定，控制升降溫梯度。當(dāng)表面系數(shù)大于６時，升溫速度不超過１０℃；恒溫溫度不超過６０℃；降溫速度不超過５℃，從而避免升溫過程中的膨脹裂縫和降溫過程中的收縮裂縫。
４　結(jié)束語
　　事實表明，采用了以上防范措施后，祿口高架橋在后來施工的近千塊板梁中再未出現(xiàn)裂紋，從而有效地解決了預(yù)應(yīng)力板梁的冬季蒸養(yǎng)裂紋的問題。

參考文獻(xiàn)

〔１〕公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范．人民365JT交通出版社
〔２〕嚴(yán)家亻及．道路建筑材料．人民交通出版社
〔３〕鄔曉光，俞向東．橋梁施工技術(shù)．西北工業(yè)大學(xué)出版社