|
預應力混凝土空心板“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：在預應力空心板冬季“蒸養(yǎng)”過程中，混凝土初期養(yǎng)護管理、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)”裂紋作了詳細分析，提出了相應的防范措施。
關鍵詞：橋梁 空心板 裂紋 防止
在現(xiàn)代橋梁工程中，預應力混凝土空心板梁由于其自重輕、結構性能好、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構，取得了良好的社會、經(jīng)濟效益。但在冬季施工過程中，特別是當板梁的預制采用蒸汽養(yǎng)護時，梁體經(jīng)常會出現(xiàn)“蒸養(yǎng)”裂紋。下面就以南京機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％以上的上部結構采用了先張法預應力混凝土空心板梁。該橋設計荷載為汽車一超２０，掛車－１２０，梁體混凝土標號為５０號，板梁長１９?９６ｍ，寬９９ｃｍ，高８５ｃｍ，其斷面尺寸如圖所示。大梁的預制于年底開始，為保證質(zhì)量，縮短養(yǎng)護周期，加快施工進度，對板梁采用了蒸氣養(yǎng)護法。元月，氣溫驟降５～１０℃，日均溫度在０～５℃左右。當時大梁已經(jīng)過靜養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫等養(yǎng)護過程，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，而此時埋設于大梁底部的鋼鉸線尚未剪索，梁體預應力尚未得到再加上上頂板布筋少，抵不住這種大的拉應力，從而導致了頂部裂縫的產(chǎn)生。
２．３ 養(yǎng)護時降溫梯度過快。
據(jù)當時的施工記載和監(jiān)理抽測，部分大梁降溫時降溫梯度在１０～１５℃，而根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》明確規(guī)定，當表面系數(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１１?９１ｍ２／ｍ３，降溫梯度明顯高于規(guī)范要求。?表面系數(shù)為結構冷卻面積與結構體積之比?
３ 防范措施
３．１ 加強混凝土梁的養(yǎng)護管理。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)護結構的模板和保溫層?如油布?；當混凝土與外界氣溫相差大于２０℃而要拆除模板時，混凝土表面應加以覆蓋，并使其緩慢冷卻，嚴禁提前掀開油布。
３．２ 大梁冬季施工采用蒸汽養(yǎng)護時，應適當增加大梁內(nèi)的抗裂鋼筋。可在大梁的頂部及兩側適當增加縱向非預應力鋼筋，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，在大梁兩側增加４根Φ８的鋼筋。
３．３ 提前釋放預應力。在大梁梁體冷卻至５～１０℃時應立即拆模，當混凝土強度達到設計強度的９０％時，應剪索，完成對大梁施加的予應力。
３．４ 嚴格控制升降溫梯度。嚴格按規(guī)范規(guī)定，控制升降溫梯度。當表面系數(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應力板梁的冬季蒸養(yǎng)裂紋的問題。
參考文獻
〔１〕公路橋涵施工技術規(guī)范．人民交通出版社
〔２〕嚴家亻及．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．西北工業(yè)大學出版社
| |
2004-12-06
互聯(lián)網(wǎng) 朱國娟 10220
