摘 要：混凝土箱梁在現(xiàn)代建筑中廣泛采用，其裂縫現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生。筆者通過自身工作經(jīng)驗和參考大量文獻資料，分析了混凝土箱梁施工中產生裂縫的原因，并且提出了對策。
關鍵詞：混凝土 箱梁 裂縫 成因 對策
中圖分類號：TU755.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2007）01-0102-02
隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，建筑物的規(guī)模越來越大，建筑物各個力點跨距越來越大，混凝土箱梁使用越來越普遍，而且長度也在增加；如此同時，混凝土箱梁裂縫也經(jīng)常發(fā)生，帶來了極大的生命財產安全隱患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂縫產生主要類型、原因，并提出了防治對策。
一、混凝土箱梁施工中裂縫客觀因素
1.施工過程中最為常見的多是因溫度而引起的裂縫
混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10 左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×10－4， 長期加荷時的極限拉伸變形也只有（1.2～2.0）×10－4。由于原材料不均勻、水灰比不穩(wěn)定及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，同一塊混凝土中抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝土的邊緣部位如果結構內出現(xiàn)了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
2.施工中所用的混凝土材料的作用因素
研究表明，混凝土材料是影響混凝土箱梁收縮裂縫的主要因素，因此有必要在混凝土箱梁施工中處理混凝土材料。
?。?）水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。例如，為了提高混凝土的強度，施工時經(jīng)常采用強行增加水泥用量的做法，結果收縮應力明顯加大。（2）骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。（4）外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。
3.最大限度地降低溫差和減少收縮。
（1）走出采用高早強水泥的誤區(qū)。水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF四種礦物組成的。 四種礦物的水化熱和收縮率請見表1、表2：
由表1 和表2 可見：①水化熱：一年內五個齡期都是:C3A>C3S+C2S+C4AF;C3S 在28 天內的三個齡期也是C2S的數(shù)倍;②收縮率也是C3A>C3S+C2S+C4AF。據(jù)此可以斷定：采用高早強水泥對大體積混凝土裂縫的控制，必然是南轅北轍，事與愿違! （2）用中強偏低硅酸鹽水泥，摻入適量粉煤灰和適量相容的高效減水劑, 將水膠比降到0.3 左右，能夠配制出高性能的混凝土。例如：加拿大礦產與能源技術中心自1985 年以來，進行了深入而廣泛的研究。它以水泥150kg/m3、粉煤灰200 kg /m3，通過高效減水劑將水膠比降0.3 左右，所配的混凝土抗壓強度：28 天為30～40MPa；90 天為40～50MPa；1 年為50～60MPa。大摻量粉煤灰混凝土的試驗成功,使得在渥太華附近的大衛(wèi)伏勞瑞達實驗室利用CANMET了一個重達360 噸的混凝土平臺。
二、混凝土箱梁施工中裂縫人為因素
1.箱梁底板在沿預應力鋼束波紋管位置出現(xiàn)的縱向裂縫
?。?）成因：1）預應力鋼束的保護層厚度偏薄，加上采用的高標號水泥用量偏多，水泥漿含量偏大，導致較大的收縮變形。由于箱梁結構的內約束，包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束作用，導致較大的混凝土收縮應力，超過了當時混凝土的抗拉強度，從而出現(xiàn)了沿波紋管縱向的收縮裂縫；2）箱梁底板橫向分部鋼筋間距偏大；3）箱梁底板預應力鋼束布置不夠合理；4）混凝土振搗不密實，養(yǎng)護措施不到位；5）張拉預應力束時的混凝土齡期偏小。（2）
預控措施：1）改進泵送混凝土的級配，優(yōu)選降低混凝土收縮變形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加劑等；2）采取技術措施，確保預應力波紋管保護層的厚度，一般不小于5cm；3）對底板構造鋼筋和底板預應力鋼束的間距采取合理布置；4）加強對箱梁底板混凝土外表面的養(yǎng)護工作；5）適當放長混凝土張拉齡期。
2.箱梁拆模后在腹板與底板承托部位出現(xiàn)空洞、蜂窩、麻面
?。?）成因：1）箱梁腹板較高，厚度較薄，在底板與腹板連接部位鋼筋密，又布置有預應力筋使得腹板混凝土澆注時不易振實，也有漏振情況，造成蜂窩；2）澆注混凝土時，若氣溫較高，混凝土塌落度小，模板濕水不夠，局部鋼筋太密，振搗困難，使混凝土出現(xiàn)蜂窩，不密實；3）箱梁混凝土澆注量大，若供料不及時，易造成混凝土振搗困難，出現(xiàn)松散或冷縫；4）模板支撐不牢固，接縫不密貼，發(fā)生漏漿、跑模、使混凝土產生蜂窩、麻面；5）施工人員操作不熟練，振搗范圍分工不明確，未能嚴格做到對相臨部位交叉振搗，從而發(fā)生漏振情況，使混凝土出現(xiàn)松散、蜂窩。
?。?）預控措施：1）箱梁混凝土澆注前做好合理組織分工，對操作人員進行技術交底，劃分振搗范圍，澆注層次清除，相互重復振搗長度取50cm 左右；2）合理組織混凝土供料，現(xiàn)場須有臨時備用攪拌設備，以便當混凝土因運輸或其它原因帶來供料中斷時臨時供料；3）根據(jù)氣溫，合理調整混凝土塌落度和水灰比，當氣溫高，做好模板濕潤工作；4）對箱梁底板與腹板承托處及橫隔板預留人孔處，重點進行監(jiān)護，確?；炷翝沧①|量。
3.混凝土表面蜂窩、麻面
（1）成因：1）混凝土拌和不均勻，或振搗時間不夠、漏振，造成缺漿；2）模具組裝不嚴，拼縫過大，無止?jié){措施，由漏漿而引起蜂窩、麻面；（2）預控措施：1）混凝土拌和均勻，拌和好的混合物及時使用；2）均勻振搗；3）模具拼裝密封無縫，拼縫過大時宜采用密封條鎖緊。
4.規(guī)格尺寸超標
（1）成因：1）模具磨損變形，組裝不牢固；2）采用快速脫模工藝生產時，混凝土的坍落度偏大或脫模過早，混凝土自行坍塌；（2）預控措施：1）加強模具維護保養(yǎng)，及時檢修模具；2）采用快速脫模工藝生產時，模具的拆除時間根據(jù)氣溫而定，控制在混凝土不發(fā)生塌落變形時為止；3）嚴格控制混凝土的坍落度。
5.混凝土出現(xiàn)裂縫。
?。?）成因：大體積混凝土的配合比沒有采用低熱化水泥，降溫措施不利。（2）預控措施：采用礦渣水泥等低水化熱、凝結時間長的水泥進行混凝土配制，外部氣溫高時采取采用預埋管道進行降溫.
三、案例分析
我們在施工中對20 米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是：
1.裂縫的控制方案：A：在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力鋼筋，根數(shù)為原設計的一倍。 B：控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度，安排在早、晚或溫度低的時候進行澆注。 C：及時養(yǎng)護并用塑料布進行覆蓋，經(jīng)常保持混凝土濕潤。 D：在腹板處每隔5 米留一個通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱，保持體內外溫度基本一致。 E：及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就及時拆模；當混凝土強度達到設計張拉強度時就及時張拉壓漿。
2.裂縫的處治措施： 用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25 的配合比進行修補。將裂縫周圍5 厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結構的使用壽命。
通過以上的控制方案和處治措施，在以后的箱梁預制過程中再沒有出現(xiàn)裂縫，通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。
