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预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范

2004-12-06 互联网 朱国娟 11650

预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范

朱国娟

【丹徒县公路管理处　镇江市　２１２００２】

　

摘要：在预应力空心板冬季“蒸养”过程中，混凝土初期养护管理、升降温梯度、板梁上下散热速度差以及大梁内是否配置防裂钢筋等都将对大梁的浇注质量产生影响，本文以南京禄口高架桥为例，对大梁的“蒸养”裂纹作了详细分析，提出了相应的防范措施。
关键词：桥梁　空心板　裂纹　防止

　　在现代桥梁工程中，预应力混凝土空心板梁由于其自重轻、结构性能好、施工方便等诸多有利因素而被广泛使用，在我省已完工的沪宁高速公路、禄口机场高速公路、宁马高速公路等许多桥梁中就普遍采用了这种结构，取得了良好的社会、经济效益。但在冬季施工过程中，特别是当板梁的预制采用蒸汽养护时，梁体经常会出现“蒸养”裂纹。下面就以南京机场高速公路禄口高架桥为例，对空心板梁“蒸养”裂纹产生的原因及防范措施作一分析，供桥梁工程师们参考：
１　问题的产生
　　禄口高架桥是南京新场高速公路的重点工程，全长２３８０ｍ，其中６０％以上的上部结构采用了先张法预应力混凝土空心板梁。该桥设计荷载为汽车一超２０，挂车－１２０，梁体混凝土标号为５０号，板梁长１９?９６ｍ，宽９９ｃｍ，高８５ｃｍ，其断面尺寸如图所示。大梁的预制于年底开始，为保证质量，缩短养护周期，加快施工进度，对板梁采用了蒸气养护法。元月，气温骤降５～１０℃，日均温度在０～５℃左右。当时大梁已经过静养、升温、恒温、降温等养护过程，揭开油布冷却，发现很多梁顶部出现了裂纹，裂纹１～４条不等，裂纹宽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跨处的顶板。
２　原因分析
２．１　混凝土内外温差所致。
　　在冬季施工过程中，因为外界温度较低，而大梁混凝土中由于水化热的原因产生很大的热量，根据经验公式：
ｔｍａｘ＝ｔｏ＋Ｑ／１０
　　其中：ｔｍａｘ——混凝土内部最高水化热　　?℃?；
　　ｔｏ——混凝土浇筑温度　　?℃?
　　Ｑ——每立方混凝土中水泥用量　　ｋｇ／ｍ３；
　　可计算出混凝土内部最高温度ｔｍａｘ＝５℃＋４６２／１０＝５１?２℃
　　本例混凝土配比中水泥用量为４６２ｋｇ／ｍ３?
　　当油布掀开后，混凝土表面遇冷将发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，导致混凝土表面产生裂缝。
２．２　梁体顶板与底板收缩不一致
大梁横断面尺寸可以看出，顶板较薄，一般为７～８ｃｍ，而下底板较厚，一般为１５～１６ｃｍ，当油布掀开后，上顶板的冷却将快于下底板、收缩也将大于、快于下底板，而此时埋设于大梁底部的钢铰线尚未剪索，梁体预应力尚未得到再加上上顶板布筋少，抵不住这种大的拉应力，从而导致了顶部裂缝的产生。
２．３　养护时降温梯度过快。
　　据当时的施工记载和监理抽测，部分大梁降温时降温梯度在１０～１５℃，而根据《公路桥涵施工技术规范》明确规定，当表面系数等于或大于６时，降温速度不得超过５℃，而在该例中，大梁表面系数已达１１?９１ｍ２／ｍ３，降温梯度明显高于规范要求。?表面系数为结构冷却面积与结构体积之比?
３　防范措施
３．１　加强混凝土梁的养护管理。在梁体混凝土温度冷却至与外界温度相近时，方可拆除加热养护结构的模板和保温层?如油布?；当混凝土与外界气温相差大于２０℃而要拆除模板时，混凝土表面应加以覆盖，并使其缓慢冷却，严禁提前掀开油布。
３．２　大梁冬季施工采用蒸汽养护时，应适当增加大梁内的抗裂钢筋。可在大梁的顶部及两侧适当增加纵向非预应力钢筋，以提高这部分混凝土的抗拉能力，防止裂纹的出现。施工时可考虑在大梁的顶部增加２根Φ１２钢筋，在大梁两侧增加４根Φ８的钢筋。
３．３　提前释放预应力。在大梁梁体冷却至５～１０℃时应立即拆模，当混凝土强度达到设计强度的９０％时，应剪索，完成对大梁施加的予应力。
３．４　严格控制升降温梯度。严格按规范规定，控制升降温梯度。当表面系数大于６时，升温速度不超过１０℃；恒温温度不超过６０℃；降温速度不超过５℃，从而避免升温过程中的膨胀裂缝和降温过程中的收缩裂缝。
４　结束语
　　事实表明，采用了以上防范措施后，禄口高架桥在后来施工的近千块板梁中再未出现裂纹，从而有效地解决了预应力板梁的冬季蒸养裂纹的问题。

参考文献

〔１〕公路桥涵施工技术规范．人民交通出版社
〔２〕严家亻及．道路建筑材料．人民交通出版社
〔３〕邬晓光，俞向东．桥梁施工技术．西北工业大学出版社

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