摘要:预应力混凝土结构中裂缝现象很普遍。尽管多数裂缝宽度在0.2mm以下,不会影响结构安全以及建筑物的使用功能,但对预应力结构的重要性而言,出现裂缝易引起业主和监理的担心与不满,甚至引发法律纠纷。裂缝毕竟是不利的,直接影响结构的耐久性,不管何种原因产生的裂缝,都应引起工程建设人员的重视,把裂缝作为主要通病之一进行综合防治,减少和避免裂缝现象的出现。本文分析预应力结构裂缝的原因及控制措施。
1、由混凝土本身性质引起的裂缝
1.1 裂缝现象混凝土是由水泥、砂、石组成的非均质材料,收缩是混凝土的重要特性之一。由于预应力工程在原材料、构件规格、施工工艺等方面的具体情况,使预应力工程中出现收缩裂缝也很普遍,有时甚至很严重。
1.2 原因分析
(1)在预应力工程中,通常对混凝土强度要求较高,多采用商品混凝土,使混凝土中水泥用量大,坍落度大,出现收缩裂缝的概率增加。在混凝土板上,终凝前期常表现为不规则的干缩裂缝。当混凝土强度有所发展后,收缩裂缝变得有一定的规律,通常是平行板的短边,形成横向凝缩裂缝。
(2)在柱、梁、板同时浇筑的工程中,柱梁节点或梁板腋下易出现沉实裂缝;当坍落度过大或模板较粗糙时,这些部位在模板的“模箍”作用下,有时也会出现水平裂缝。
1.3 控制措施
(1)控制混凝土组成级配、水灰比和坍落度,在满足浇筑要求的前提下,坍落度应尽量小。
(2)柱梁或梁板同时浇筑时,应先浇筑柱、梁,尽量给出混凝土的沉实时间。
(3)对厚大构件或坍落度较大的商品混凝土构件,应分层浇筑。混凝土初凝前后应进行二次振捣,终凝前再对表面进行二次抹压。
(4)浇筑整板基础、现浇板等裸露面积较大的混凝土构件时,应避免大风或烈日直射的天气,否则应及时对混凝土表面进行覆盖保护。
(5)通常情况下,收缩裂缝发生在混凝土凝固的初期,特别是混凝土浇筑后一周左右,实践证明,加强混凝土早期的养护工作,是克服这类裂缝最有效的办法。
2、由于预应力构件截面尺寸较大引起的裂缝
2.1 裂缝特征通常情况下,预应力结构构件几何尺寸厚大,例如预应力大梁截面宽度一般在400-600mm,梁高多在1000mm以上,这样的构件易出现收缩裂缝,如某工程预应力梁发生收缩缝,其主要特征为:
(1)在梁侧梁高中间,呈中间宽、上下窄状,少数裂缝延伸至整个梁高;
(2)梁侧模板拆除后,开始3d左右,裂缝有增多及扩展的趋势,3d后裂缝发展趋于缓慢。
(3)裂缝间跟沿梁跨基本均匀分布,裂缝间距接近梁内箍筋间距的倍数。
2.2 原因分析
(1)截面较大构件在混凝土硬化过程中,其体积收缩量也大,产生轴向拉应力,在结构体系的约束下形成凝缩裂缝。
(2)大截面构件凝固过程中,产生的水化热使构件温度升高,若过早拆除其侧模板,构件温度急降,会出现温差应力;同时构件表面水分迅速风干,混凝土收缩加剧,形成冷缩裂缝。
(3)经凿除裂缝处表面混凝土,发现多处裂缝发生在箍筋位置处,说明这种裂缝与箍筋存在一定的联系。其一是大梁所选用的箍筋规格较大,如Ф12,箍筋外的混凝土保护层变薄;其二是浇筑混凝土前,梁的箍筋已承受了梁自身上层钢筋的重量和次梁、板搁置的重量,以及施工人员的活荷载,梁的箍筋受压弯曲,一定程度上呈“鼓”形。这两种情况使箍筋特别是梁中箍筋外的混凝土厚度变薄,形成了相对含砂多、含石少、咬合性差的砂浆层,从而导致裂缝。这种中间宽,两端窄的“枣核”形裂缝,因梁中腰筋小少而粗宽,上下端因主筋的约束而细小或没有。
2.3 控制措施
(1)厚大构件的混凝土配合比设计,应考虑减少混凝土体积收缩的措施。力求降低水泥用量,减小水灰比,有条件者可适当掺入改性外加剂。
(2)推迟大截面构件模板拆除时间。为减小模板对梁的约束,防止预应力损失,规范规定要在预应力张拉前拆除其侧面模板。大梁侧模拆除应依据执行,并尽可能推迟。
(3)应保证箍筋外保护层厚度。对较粗直径的箍筋而言,应保证箍筋外混凝土不少于15mm(最好为17mm)来确定主筋保护层,增加箍筋外混凝土抗裂能力。大梁腰筋设置相对宜粗宜密,规格不宜小于Ф18,间距不宜大于250mm,大梁腰间的S形拉筋宜改用拉撑结合的办法,拉筋一端弯成90o角,待拉紧就位后再弯至135o,同时将一部分拉筋改为撑筋,保证梁箍筋不外弯,也不向内弯曲,撑筋也可结合小组纹管支架钢筋同时布设。
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