摘要結合石武客運專線中平跨京珠高速公路特大橋懸澆連續箱梁施工
實踐，對預應力混凝土裂縫成因進行了歸納分析，並對混凝土裂縫的預防及
施工控制進行初步探索。
關鍵詞大跨連續箱梁預應力混凝土裂縫預防施工控制
1 工程概況
石武客運專線中平跨京珠高速公路特大橋懸澆箱梁跨度（70+128+70）m，截面採用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。箱梁頂寬12.0m，底寬7.
0m。頂板厚度除樑端附近外均採用450~650mm，按折線變化；腹板厚度640~1100mm，按折線變化；底板厚由跨中的520mm按二次拋物線變化至根部的1200mm。全聯在端支點、中跨中及中支點處共設定5個橫隔板，隔板厚度：
邊支座處1.5m，中跨中0.8m，中支點處3.
0m。橫隔板設有孔洞，供檢查人員通過。箱梁混凝土採用c50混凝土，設縱向、橫向、豎向三向預應力。
2 預應力混凝土裂縫成因分析
2.1 幫浦送混凝土產生早期收縮裂縫的原因
⑴最近幾年水泥改用國家新標準生產以後水泥的物化性質有所改變，具體表現在水泥的比表面積增大，部分水泥的0.09mm篩餘量在0％～2％之間，造成水泥水化速度加快、水化熱集中、需水量增加；部分水泥熟料剛出窯就立即細磨，且不需停放，只要檢驗合格隨即出廠使用，這些過熱水泥配製混凝土，一方面水化速度快、需水量大，如果處於乾燥環境混凝土極易造成收縮裂縫,另一方面混凝土強度亦要降低8％左右。
⑵受幫浦送條件的限制,混凝土需要增大膠凝漿體和拌和水用量,增大砂率,降低碎石用量,一方面導致混凝土抗拉效能下降,表面結構脫水變鬆散; 另一方面砂率增大亦增加拌和水用量，加上過多的膠凝漿體造成混凝土的收縮應力增加,一旦收縮應力大於混凝土的抗拉強度,收縮裂縫將不可避免地出現。
⑶混凝土外加劑的應用可以降低混凝土拌和物的用水量，但有些外加劑的成分如早強成分會加大混凝土的乾縮，，因此使用前需對外加劑和水泥的適應性進行檢測並確定外加劑的有效成分的種類。另外在使用水化熱較高水泥和緩凝性減水劑配製的混凝土由初凝階段進入終凝階段的時間減短，短暫時間內急需水分補充，否則表面裂縫很快就會形成。
⑷配合比設計中砂率、水灰比選擇不當、減水劑的有效減水率不夠造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離淅、泌水、保水性不良，增加收縮值。
⑸配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當，尤其摻入膨脹劑後混凝土養護不到位，膨脹劑不僅起不到補償混凝土收縮的功能，反而會增加混凝土的收縮。
2.2 施工及現場養護原因產生的裂縫
⑴混凝土澆築的勻質性可減少裂紋裂縫的產生，特別是幫浦送工藝的應用，為保證特大橋梁部重點部位混凝土質量，一方面考慮施工速度等原因外，另一主要原因是盡量保證澆築混凝土的勻質性。在現場澆築混凝土時，如振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽拔過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
⑵大體積混凝土澆築，對水化熱計算誤差、現場混凝土降溫及保溫工作不
到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
⑶高空澆築混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
⑷對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。
⑸現場養護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
⑹現場模板拆除不當或拆模過早引起拆模裂縫。
⑺現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。
2.3 結構應力產生的裂縫
⑴塊段之間橫向裂縫
塊段之間的橫向裂紋，一般是由於塊段接茬混凝土的聯結強度偏低，或掛籃下沉量過大造成的，或塊段接茬不平順造成的。
塊段接茬混凝土的聯結強度偏低，是由於混凝土表面鑿毛不徹底，或新澆築混凝土水分向老混凝土過多擴散水分，產生乾裂裂縫。
在混凝土澆築過程中，掛籃下沉量過大，對已初凝混凝土造成擾動，降低接茬混凝土強度，產生裂縫。
塊段接茬不平順，形成錯台現象，形成應力集中部位，產生裂縫。
⑵在1/4跨度附近斜向裂縫
這種裂縫一般是由於剪應力過大，主拉應力超過混凝土的抗拉強度而造成的，有時也與構造鋼筋的布置有關。當荷載增大時，裂縫會逐漸向受壓區發展。在開裂嚴重的情況下，裂縫可能沿腹板貫通。
⑶腹板下彎束位置貫通裂縫
這種裂紋一般是由於預應力或截面尺寸設計不合理，導致混凝土壓應力過大，腹板的抗剪強度偏低造成，有也與施工質量有關。
⑷縱向預應力錨下位置縱向貫通裂縫
這種裂紋一般是由於預應力設計噸位過大或截面尺寸不合理，錨下混凝土應力過於集中造成的，有時也與施工質量有關。
⑸底板縱向預應力齒板位置的腹板斜向裂縫
這種裂紋一般是由於設計不合理造成，底板縱向預應力與腹板預應力布置時，形成集中力後的混凝土受拉區應力疊加，形成斜向裂縫。
⑹合攏段橫向收縮裂縫
這種裂縫一般是由於混凝土在邊界混凝土約束條件下，混凝土在空氣中水化收縮，形成沿塊段接茬處的收縮裂紋。
3 預應力混凝土裂縫的預防和施工控制
3.1 幫浦送混凝土產生早期收縮裂縫的的預防和施工控制
⑴根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免採用早強高水化快的水泥。中平跨京珠高速公路特大橋懸澆箱梁混凝土所選用的中聯牌水泥物化資料為：c3s含量平均為48％～52％，c3a含量平均為6％～7％, c2s含量平均為21％～27％,其主要礦物成分含量適宜配製連續剛構梁部的混凝土。
為保證水泥活性穩定，在有限的場地中力爭增加庫房面積以增長水泥庫存時間，採取通風散熱有效降低袋裝水泥的溫度，限定水泥在現場儲存7天以上且其溫度降至環境溫度附近後方可使用。
⑵選用級配優良的砂、石原材料，含泥量符合規範要求,所選用集料的鹼活性檢測試件膨脹率為0.08％，為非活性集料。
⑶積極採用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第
五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作效能和降低混凝土成本的作用，但要堅決避免使用早強型外加劑。尤其從生產源頭加強外加劑的質量控制，保證外加劑的有效減水成分必須為萘系與氨基磺酸鹽複合物且有效減水率達到28%～30%、緩凝成分必須為三聚磷酸鈉與聚乙烯醇、引氣成分必須為松香熱聚物，防止混入其它廉價替代品增加質量隱患。合理摻用外加劑盡量降低水灰比，水灰比越小，混凝土的收縮值越小，相應的收縮應力降低，提高了混凝土的整體抗裂效能。
⑷配合比設計人員應深入施工現場，依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比，協助現場搞好構件的養護工作。杜絕泥、風化石、山皮等含量超標的地材進場。
⑸正確掌握好昆凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。
⑹對配合比試配完畢的混凝土進行抗裂性試驗，使用紅外線、電扇模擬光照、風吹的極限環境下檢測水泥混凝土的抗裂效能。
3.2 施工及現場養護原因產生的裂縫的預防和施工控制
⑴澆搗工作：澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，採用二次振搗技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。規定在混凝土初凝臨近結束終凝到來前進行二次抹面有效降低表面裂縫的產生。
⑵混凝土養護：在混凝土裂縫的防治工作中，加強對新澆混凝土的早期養護工作即初凝臨近結束時終凝到來前尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護，綜合各種養護方法的優劣性後採取土工布覆蓋撒水的方法進行養護，可以起到保溫、防風、防曬的作用，養護時間為14天。
⑶混凝土的降溫和保溫工作：對於大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。採取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等)，避免水化熱高峰的集**現、降低峰值。
澆搗成型後，採取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、溼麻袋等進行養護，以防止由於混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
⑷避免在雨中或大風中澆灌混凝土。
⑸夏季應注意混凝土的澆搗溫度，採用低溫人模、低溫養護，必要時經試驗可採用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。盡量降低混凝土的入模溫度，以期降低混凝土水化速率且使水化能夠均勻進行。
3.3 結構應力產生的裂縫的預防和施工控制
⑴塊段之間橫向裂紋的預防和施工控制
①對於塊段接茬混凝土聯結強度偏低造成的裂縫，首先，在混凝土達到規定強度後進行接茬混凝土表面鑿毛，清除浮漿和鬆散層，增加聯結效能；其次，在澆築新混凝土前，向已澆築混凝土灑水濕潤，減少接茬面混凝土的乾濕變化，使接茬處混凝土具有保持較好的保濕性。
②對掛籃下沉量過大造成的裂縫，首先，在掛籃的設計階段，提高掛籃剛度，減小下撓度；其次，在掛籃的使用階段，掛籃的節點和支撐部位要求受力簡單、明確，杜絕在混凝土澆築過程中發生突然的沉降。
③針對塊段接茬不平順造成的裂縫，要控制端頭模板平順，確保混凝土接茬平順。
⑵在1/4跨度附近斜裂縫的預防和施工控制
一般來說，由於連續的混凝土結構存在次內力的再分配問題，施工過程中的影響因素很多，在裂縫出現後要準確找出原因比較困難。在設計時首先合理確定中、邊跨比，加強1/4跨度處的剪應力和主拉應力檢算，適當增加箍筋的配置數量，對連續結構的豎向預應力筋，要充分考慮有效預應力的作用效果。
⑶腹板下彎束位置貫通裂紋的預防和施工控制
施工時，在腹板的下彎束端頭增加閉合箍筋，增加混凝土的抗剪能力；混凝土的張拉強度要求達到設計強度，同時要求混凝土在張拉時，混凝土的彈性模量達到設計規範要求；重新確定下彎束張拉順序，由常規的先縱向、後豎向、最後橫向的順序，變為先豎向、後縱向、最後橫向的順序，張拉下彎束前，預先提供部分抗剪力。
⑷縱向預應力錨下位置縱向貫通裂紋的預防和施工控制
設計時，在布置錨下螺旋鋼筋的同時，增加了錨下鋼筋網片。施工時，準確安裝錨下螺旋鋼筋和錨下鋼筋網片，同時，錨下混凝土要求振搗密實。錨下混凝土受力最大的時候正是張拉之時，一旦張拉完畢，必須及時進行預留孔道的壓漿作業，在孔道漿體的強度形成以後，對鋼索固定起不可忽視的作用，也相對降低錨頭的負擔。
⑸底板縱向預應力齒板位置的腹板斜向裂縫預防和施工控制
在設計時，腹板下彎束的錨固端和底板縱向預應力錨固端布置時，避免集中力後的混凝土受拉區應力疊加，形成斜向裂縫，同時，增大齒板鋼筋的直徑，加強底板縱向預應力的錨固效能。
⑹合攏段橫向收縮裂縫預防和施工控制
合攏段橫向裂縫是一種收縮裂縫，首先，在合攏段混凝土的澆築時段選定時確定在一天的最低溫度時段，即夜晚的1：00～3：00，隨著混凝土的凝固，混凝土出現收縮特性，空氣溫度公升高，對混凝土的收縮進行部分補償；其次，在合攏段混凝土配置時，摻入適當的微膨脹劑，補償混凝土硬化過程中的收縮。
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