摘要：本文首先分析了预应力混凝土接触网支柱裂纹产生的主要原因，并有针对性地提出了消除支柱裂纹的相关处理措施，如消除干缩裂纹、消除钢膜膨胀等，期望能够给相关领域技术人员提供一定理论参考。
关键词：预应力混凝土；接触网；支柱裂纹；产生；消除
0引言
自上世纪中叶，我国预应力混凝土工程建设以来，预应力混凝土接触网结构得到了广泛的应用。但是随着时间推移，支柱裂纹病害仍没有得到改观，这对于预应力混凝土接触网的生产厂商来说是一大难题，并影响着工程建设进度，给建筑工程结构安全造成了一定的危险隐患。
1 预应力混凝土接触网支柱裂纹产生的原因
在预应力混凝土接触网厂商生产作业过程中，支柱裂纹的产生是一个动态的过程，也是不连续的，并且是随机不可预见的。因此使得支柱裂缝的产生造成一定的复杂性，正是因为这些影响因素，导致多年以来支柱裂纹问题一直处于不断摸索和探索阶段，通过多年的实践及工作调研分析，总结出接触网支柱裂纹产生的主要影响因素有以下几个方面：
1.1接触网支柱结构会产生微裂纹
此类裂纹的产生主要是对于支柱后期养护不到位导致的。当外界环境中湿度逐步变小，会导致支柱内外部水分蒸发，随着蒸发量逐渐增加，会导致水泥石凝胶过程中水分丢失，失水的胶粒会由于水分的引力作用，导致胶粒的间距逐步的变小，进而逐步收缩。而当毛细水减少的过程中，由于毛细水管中水分内压增大，导致管壁结构受力不均，进而导致其内部压力随着内部环境温度增高而逐步的减小，两者之间呈现反比例关系，表现出混凝土表面龟裂。
1.2接触网大头翼缘结构产生纵裂
经过实际施工现场的观察，支柱出现纵向裂纹的几率相对较低，裂纹的产生主要是沿着支柱的长度而逐渐产生的，长度一般在100~200cm，且多靠近支柱底端，范围在3m以内，在蒸汽养护过程中，由于升温速度和效率的逐渐提高，会导致接触网支柱在灌注完以后处于静停状态，进而会导致混凝土初凝过程中得到一定的使用强度。但是其不能够达到钢模膨胀而引起的混凝土压应力，导致支柱产生纵向裂缝。对于混凝土来说，其膨胀系数为0.1×10-4，碳钢温度控制在20℃~100℃范围内，其温度膨胀系数为10.6×10-6~12.2×10-6，因为混凝土内部结构中存在不良导体，而钢模是热导体，当蒸养急剧升温的过程中，会导致混凝土吸收少量的热量，进而导致混凝土膨胀，使得体积相对变小，使得混凝土产生相应应力[1]。
钢模与混凝土的膨胀步调不一致，同时由于支柱上部结构受到混凝土受力的作用，导致其相同方向会产生一定的自由度，使得支柱表面上产生裂纹，钢模的底部结构与支柱的下面部位相互影响，进而造成后期约束，自由度受到较大的影响，造成混凝土受力作用，进而产生裂纹。
1.3实心裂纹
第一芯模孔处的裂纹主要是沿着长度方向进行演变的，同时在支柱端部结构会发生横向裂纹，而从小头端的裂纹长度一般控制在50~100mm，其宽度一般小于0.01mm，同时在小头的端部结构中，距离柱顶的距离一般在350mm，支柱的端部结构中，距离柱底截面处距离约为200mm，且裂纹的长度一般控制在50~200mm之间。
经过现场的调研分析得知，裂纹产生主要是在主筋拆模的过程中出现的，且在支柱拆模过程中，会造成外部环境的温度差值大于20℃，进而导致混凝土柱的温度值变高。
此外，当主筋在张拉的过程中，出现紊乱现象时，则会导致支柱弯曲变化程度加大，使得混凝土的极限抗拉强度发生变化，进而导致支柱发生裂纹。当混凝土强度较低时，会导致其抗裂性较差，进而形成应力集中，支柱产生裂纹。如下图1所示。
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图1 支柱变形截面处应力集中示意图
2消除预应力混凝土接触网支柱裂纹的措施
2.1 主筋加工
首先应严格的控制主筋下料长度的相对差值。在钢丝束的两端，采用墩头夹具，同一束的各个钢丝的下料长度及相对的差值应不大于钢丝束长度的1/5000，且应小于5mm，从中可以分析出主筋下料长度的相对差值直接影响到主筋张拉力分布。当主筋放张以后，混凝土接触网实施的过程中，应对支柱的合理应用进行分析，并结合能够引起支柱弯曲的裂缝进行分析，严格的控制主筋下料长度，在主筋下料时，可以引进新型的钢筋定长剪切机，其是解决此类问题的关键[2]。
2.2绑扎加强副筋网片
在主筋放张以后，由于主筋与混凝土握裹力的不同，而产生相对滑移的现象，这样会导致混凝土的局部受拉，超过混凝土的极限抗拉应力，进而产生裂缝。主筋与加强副筋片绑扎为一体，与混凝土的接触面积增大，在主筋放张以后，可增大其摩擦力，进而不产生相对滑移的现象，混凝土产生无局部受拉现象，进而减少裂缝的生产。
2.3对主筋进行张拉和调整
在进行张拉控制应力调整的过程中，对于长细比值较大的混凝土接触面来说，应结合接触网支柱的大小，若张拉过程中的应力值较大，则高强的钢丝易被拉断，导致不安全的因素增加，这种差异会导致混凝土接触网结构支柱的预应力严重分布不均，从而使得支柱结构产生较大的裂缝。实践表明，高强度的碳素钢丝的张拉控制应力应取最佳值为0.5fptk≤econ≤0.8fptk，。
2.4严格控制骨料质量
砂、石骨料主要起到骨架的作用。同时为了保证混凝土接触网结构支柱的质量，应将其均匀制成密实度高、强度大的混凝土结构，因此应严格控制支柱砂、石骨料的质量。
砂子的颗粒级别及砂子质量是一个重要条件，砂子的粗细程度应体现在总表面积上，同时其会影响混凝土水泥的用量，并易引起高水化热、高蠕变与收缩。导致支柱裂缝产生。
粗骨料石子颗粒级配的好坏，会直接影响到支柱裂缝的产生。混凝土接触网支柱混凝土的主要骨料，会影响到水泥的用量。经过相应实践表明，选择使用5~20mm的表面光滑的少棱角的河卵石，不仅强度高且级配良好，能够很好控制相关裂缝的产生[3]。
2.5振捣成型
在混凝土振捣的密实程度分析中，直接地影响混凝土强度的高低。可使用对应的振捣器系统进行振捣作业，并可结合混凝土拌合物的搅拌使其混凝土更加密实。在振捣成型过程中，可使混凝土表面结构呈现出泛浆，直至其不再下沉为止，这样通过振动，既能够减少了振动时间，同时又能够提高混凝土的密实度和减小孔隙率等，可以防止引起支柱裂缝的产生。
2.6养护
养护方法主要以自然养护和蒸汽养护为主，养护期间，重点关注混凝土的温度和湿度变化，尽量减少混凝土表面的外露时间，并对混凝土外露部分进行及时覆盖，保证表面水分不受蒸发的影响。在表面混凝土初凝时，应及时的卷起覆盖物，并利用抹子搓压表面结构二次及以上，直到表面结构平整以后再进行再次覆盖，直到混凝土处于终凝状态。蒸汽法的养护措施中主要包含四个环节，即静停、升温、恒温与降温，静停期间应保证周边温度高于5℃，灌注结束后4~6h后达到终凝后才可以升温。升温和降温的速度不宜大于10℃/h。
3结束语
综上所述，为了减少和消除预应力混凝土接触网支柱裂纹，应结合实际养护过程，在缓慢升温的过程中，充分地洒水、保湿养护，消除因钢模膨胀而引起的支柱裂纹；同时有序地放张主筋，并利用钢模倒角合理防止支柱端部裂纹的产生。
参考文献：
[1]陆宏芳.NG高速铁路接触网工程环形预应力混凝土支柱安装工序质量控制的研究[D].广西大学，2012.
[2]宋连持.环形预应力混凝土支柱的防纵裂技术研究[D].天津大学，2009.
[3]程宏.高铁施工中预应力混凝土连续梁质量控制探析[J].江西建材，2015（16）：139-139.
论文作者:谢树宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
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