黑龙江省宝泉岭农垦交通运输局 黑龙江鹤岗 154211
摘要：随着国家经济水平的不断提升，路桥工程得以快速的发展，桥梁建造技术在科学技术发展的情况下有了很大的进步，预应力混凝土预制箱梁在桥梁中的应用越来越广泛。然而在施工中其常常出现裂缝问题，严重的破坏了桥梁整体结构的质量。本文将对裂缝产生的主要原因及常见的裂缝种类进行分析，并提出相应的解决方案。
关键词：预应力；箱梁混凝土；裂缝；原因；控制
前言
目前，我国已有很多桥梁结构使用预应力混凝土预制箱梁，人们虽然对大体积的混凝土裂缝控制给予了高度的重视，但是在对桥梁中现浇预应力箱梁混凝土的裂缝的研究并没有给予足够的重视。这一现象无疑会阻碍桥梁工程的发展。
一、现浇预应力箱梁混凝土裂缝产生的原因
1、水泥水化热
在水泥浇筑后的2到5天，水泥水化过程会放出大量的热，使得混凝土的内部温度急剧升高，特别是针对预应力箱梁混凝土而言，温高的现象极为严重。混凝土内部散热的条件和外部散热的条件是有所区别的，这也就导致混凝土的中心温度很高，形成温度梯度，使得其内部产生压应力，而外部产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时其表面就会形成裂缝。
2、混凝土的收缩
混凝土收缩是指混凝土在空气中硬结时体积减小的现象。这是一种不受外界影响混凝土自发变形的现象，当其受到外部约束时在混凝土中产生拉应力，进而导致混凝土出现裂缝。
3、环境原因
混凝土产生裂缝还受到外界气温的影响，因预应力箱梁混凝土结构的施工大多在露天的环境中进行的。其内部的温度是由：浇筑温度、水泥水化热的绝热温升以及结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。同时，浇筑的温度又与外界气温有着直接的联系，当外界温度不断增高时，混凝土的浇筑温度也将不断的升高；相反，当外界温度下降时，又会加大预应力箱梁混凝土的内外温度梯度，同时，外界温度下降速度极快，必定会造成很大的温度应力，从而大大提升混凝土产生裂缝的概率。另外，混凝土裂缝的产生还和外界的湿度有关，外界湿度不断下降时，会加快混凝土干缩的速度，从而导致混凝土产生裂缝的现象。
4、施工工艺
施工前对支架地基的处理没有严格按照施工设计图纸的要求进行，造成在进行预应力箱梁混凝土施工后，会出现不均匀沉降的现象，载重导致混凝土出现裂缝。支架是混凝土浇筑中承力的主要部位，因不同地基承载力的不同，因而当支架地基处理不当时，就会造成支架的沉降不均匀，导致裂缝出现。
二、预应力箱梁裂缝的种类
1、收缩裂缝
（1）沉陷裂缝
当外界湿度减小时，梁体水份就会蒸发，引起凝胶失水，失去水膜的胶粒由于水分引力作用，使胶粒间距变小，产生收缩，由此引起的裂缝就是沉陷裂缝。其一般在浇筑后几个小时就发生。砼浇筑后若不及时养护，几小时内在梁体顶板产生的裂缝就是沉陷裂缝。
（2）干缩裂缝
当砼内毛细水减少时，会引起毛细管内压力增大，使管壁受到压力，其压力随着温度减小而增大，表现为体积的“干缩”。由于箱梁内部与外表温度不同，从而使内部与外表面干缩的速度也不一样，表面干缩比内部快，所以在外表面产生拉应力引起干缩裂缝。同时由于新的砼干缩比老的砼快，从而在接缝处新砼受老砼的约束，导致新面变化，在接缝的表面产生干缩裂缝（即施工缝）。
砼的干缩大小与水泥的品种、水泥的用量和单位用水量有关。在施工中水泥标号越高、水泥颗粒越细，水泥用量越多、单位用水量越大时，砼的收缩也越大。此外，砂石在砼中形成骨架，对裂缝有一定的抑制作用。砂石愈干净、捣固愈密实，砼的收缩量也就愈小。
2、温度裂缝
连续箱梁在施工时受到来自与主墩临时混凝土固结支座的约束，也受到来自钢筋及预应力不均匀作用的外部约束，同时受到来自箱梁内部顶板、腹板、底板的截面厚薄不一的内部约束，在有外部及内部约束的情况下，砼在升温及降温过程中将产生温度应力σt。
砼温度裂缝的引发条件是：σt≥ft（砼的抗拉强度）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了减免砼温度引起的收缩裂缝，需要控制砼拉应力（σt）不大于砼抗拉强度ft，控制温差ΔTm显然是最为有效并最为可行的。在砼浇筑后的温升期中（3-5天内），砼处于塑性-弹性转变阶段，Ee较小，不容易发生问题，砼峰温过后，弹性模量逐渐增大，温度裂缝大多出现在浇筑后的7-20天内。同时，连续梁在悬臂分块浇筑过程中，早已硬化的“老”砼块体可对新接浇块体的温度变形起到约束作用，并有可能在新块体中引发裂缝，这种由于新老混凝土温差所引发的温度裂缝，直接简明预防这种裂缝最有效可行的办法就是降低砼浇筑温度以减小温差。
3、预应力裂缝
预应力裂缝主要容易出现在端块锚下应力区以及梁底沿纵向预应力筋的纵向裂缝。张拉时砼的强度未达到，锚中局部应力由泊松效应产生横向环状拉应力，拉应力可以导致开裂；底板中部纵向预应力的泊松效应及施工过程中预应力管道周围砼的收缩不均匀，容易造成底板横桥向拉应力过大，导致底板纵向裂缝。
三、控制箱梁裂缝产生的措施
1、混凝土质量控制
（1）水泥的选择。水泥的品质影响水泥凝胶的组分、结构和数量，所以也影响水泥的毛细孔、凝胶孔的形状、尺寸和数量，并进而影响到砼的干缩性。
（2）骨料的选择。砂石一般不与水泥浆起化学反应，它们在砼中主要起到骨架作用，因而可以降低水化热，大大减少砼由于水泥浆硬化而产生的收缩，并起到抑制裂缝发展的作用。由于骨料在砼中起着重要作用，故砼中骨料应具有良好的颗粒级配，以尽量减小空隙率；砂石表面应干净，以保证与水泥浆更多地结合；应尽可能减少含有的杂质，以保证砼的耐久性。
（3）外加剂的选择。箱梁钢筋较密，再加上有波纹管，因此要求砼的流动性大，和易性好，故宜使用减水剂。减水剂可改善砼的和易性，减少水的用量，减慢水化初期水化热产生的速度，有利于改善砼的温度应力，减少开裂现象。
（4）配合比的选择。配置砼就是在满足砼和易性、强度、耐久性及尽可能经济等四项基本要求下，比较合理地确定水泥、水、砂子、石子四者的用量比例关系及外加剂的比例。在确保砼的工作性能的前提下，采用较少的拌合水量，较小的水灰比，较好的骨料级配以及较小些的坍落度，较低的拌合温度，都是有助于降低砼的干缩性的。
2、箱梁的施工工艺控制
（1）施工前地基处理
在施工前必须及早对地基（特别是南方软土地基）进行处理，可采用换填法和周围挖排水沟用井点法降水使地基固结，减少后期下沉量；支架安装后必须对支架和基础进行预压，消除支架非弹性变形。进而有效的控制因施工地基处理不当引起的混凝土裂缝。
（2）混凝土的浇筑
连续箱梁一般先浇筑底板，再浇筑腹板，最后浇筑顶板，并分别采用不同的坍落度控制。底板和顶板控制在14-16cm之间，腹板控制在16-18cm之间。砼的振捣以附着式为主，插入式振动棒为辅，且重视附着式振动器的设置。附着式振动器必须两边对称振动，控制振动时间。底板和顶板采用插入式振动棒捣固，要布点均匀，逐步振捣尤其是注意锚头位置和新老混凝土接缝位置的振捣，不可过振或漏振，保证砼的质量，抑制裂缝的产生。梁体顶板在浇筑后要二次收浆，抹面拉毛，防止沉陷裂缝的出现。
（3）养护
砼浇筑完成后即进行养生，能促进硬化作用得以充分发挥，防止干缩裂缝的出现。在施工中通常采用直接往砼表面浇水的方法，使砼表面保持绝对湿润，防止砼时干时湿，致使顶板开裂。
（4）预应力施工控制
预应力施工是一道关键工序，是保证整个梁体质量的重要环节，也将直接影响箱梁以后的承载力。施加预应力要求精度高，故在施工中易受各方面的不良影响，如锚头砼质量，锚下钢筋及弹簧筋的布置，张拉机具及施工人员的技术水平等。施工中，确保千斤顶、油表具有良好的工作状态；检查锚具、钢绞线的质量，控制不合格的产品进入施工现场；确保混凝土的强度和弹性；确保工作锚与锚垫板贴近且夹片安装均匀、打紧；加载卸载时要平稳、缓慢，不可过快产生冲击力；严格按照施工设计进行张拉顺序施工。
结束语
混凝土裂缝产生的原因有很多，混凝土原材料的性质、施工环节、施工工艺等都会对其造成一定的影响。因此，为了有效的保证工程的施工质量，必须对预应力混凝土预制箱梁裂缝进行有效的控制。本文对裂缝的原因进行分析，并提出了相应的控制措施，希望能为相关人士提供技术参考。
参考文献：
[1]周水兴；何兆益；邹益松；路桥施工计算手册；人民交通出版社；2001（03）
[2]夏志辉；预应力混凝土箱梁预制施工技术初探[J]；中国新技术新产品；2010（05）
论文作者:姜浩,刘万军
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/31
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 预应力论文; 温度论文; 应力论文; 水泥论文; 顶板论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;