预应力混凝土空心板“蒸养”裂纹产生与防范__墨水学术,论文发表,

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摘要：在预应力空心板梁冬季“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板梁的浇筑质量产生影响，本文以济南至莱芜高速公路某梁场为例，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：桥梁空心板裂纹防范
　　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，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。下面就以济南至莱芜高速公路某梁场为例，对空心板梁“蒸养”裂纹产生的原因及防范措施作一分析。
　　一、问题的产生
　　济南至莱芜高速公路某梁场生产任务共有20米先张预应力空心板梁1280片。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。板梁的预制于2005年7月，为保证质量，缩短养护周期，加快施工进度，于2005年11月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。当时板梁已经过静养、升温、恒温、降温等养护过程，揭开油布冷却，第二天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。
　　
　　20米先张预应力空心板梁横断面图
　　
　　二、原因分析
　　（一）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。
　　（二）梁体顶板与底板收缩不一致
　　由板梁横断面尺寸可以看出，顶板较薄，为9cm，而下底板较厚，为15cm，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。
　　(三)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?
　　（四）原设计空心板梁腹板、顶板纵向配筋较少，在蒸养条件下抗裂纹能力较差。
　　三、防范措施
　　（一）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。
　　（二）板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。施工时可考虑在板梁的顶部增加２根φ12钢筋，在板梁两侧增加４根φ８的钢筋。
　　（三）提前释放预应力。在板梁梁体冷却至５～10℃时应立即拆模，当混凝土强度达到设计强度的100％时，应放，完成对板梁施加的预应力。
　　（四）严格控制升降温梯度。严格按规范规定，控

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