摘要：后张法预应力混凝土空心板梁在施工过程中，易产生裂缝。影响因素有：温度应力，原材料质量，施工工艺等。加强施工过程主要工序的管理，特别是混凝土的养护对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。
关键词：预应力 混凝土 空心板 裂缝 防治
在杭徽高速公路施工中，几个合同段都出现了20m预应力混凝土空心板梁顶面纵向裂缝的现象，此事引起了技术人员的高度重视，对预制厂预制的全过程进行了调查分析，查阅了有关试验资料，对施工工艺做了详细了解，找出了产生裂缝的原因，提出了改进措施，使预应力混凝土空心板表面裂缝得到了控制，有效地防止了混凝土表面裂缝的再次发生。
1 概述
预应力空心板是桥梁工程的主要受力结构，保证混凝土的预制质量至关重要，该预制厂预制空心板的数量500片，均为后张法预应力混凝土空心板，下面是20m预应力空心板施工的有关参数。
结构类型：跨径20m预应力混凝土空心板。
混凝土设计强度：50MPa
混凝土配合比：水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=1∶1.26∶2.56∶0.31∶0.008
水泥用量：484kg/m3
水泥类型：安徽海螺P.O42.5R
砂：临安乐平料场。
碎石：临安於潜料场。
水：自来水。
减水剂：江苏南通金陵四号Ⅱ型缓凝高效减水剂。
2 裂缝的产生
空心板在混凝土浇筑拆模后，在梁体顶面沿连接筋纵向产生长度50~200mm，宽度为0.02~0.1mm的裂缝。凿开混凝土裂缝发现，裂缝深度在0~5mm之间，初步判定为收缩裂缝或温度裂缝。不影响空心板的正常使用，但考虑预应力钢绞线张拉有使裂缝长度、宽度和深度增长的可能，为此，分析裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生，这时混凝土最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生，会增加混凝土的渗透性，并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加，这使混凝土早期老化，裂缝的产生使混凝土渗水性增大，降低混凝土的强度，在运营过程中遇到外荷载作用后，裂缝有加大的可能，从而影响其耐久性，并缩短其使用寿命。
3 裂缝产生的原因分析
鉴于预应力混凝土空心板产生裂缝，技术人员应及时分析各道工序，查明裂缝产生的原因。
3.1 原材料因素 水泥采用安徽海螺P.O42.5R，检验后确定其各项指标均能达标，水泥用量484kg/m3。
高强混凝土中一般都会掺入450～600kg/m3的水泥，其水泥用量是普通混凝土的1.5～2倍。这样在形成混凝土时，因水泥水化导致的体积收缩（即自缩）就大于普通混凝土，收缩裂缝发生的几率也比普通混凝土要高。
高强混凝土因掺入大量的高标号水泥，在混凝土硬化时就会产生大量的水化热，促使混凝土快速升温，这样会增加混凝土的温度收缩应力，加之其他因素叠加影响，就极易引发温度收缩裂缝。高强混凝土与普通混凝土相比，从水泥石含量来看，前者明显高于后者，这样在硬化早期高强混凝土因水分蒸发造成的混凝土干缩裂缝也比普通混凝土严重的多。
根据施工要求，用于施工的碎石材料主要是临安乐平料场碎石，含泥量为0.3%、压碎值8.1%<12%；选用含泥量为1.5%、细度模数Mx=2.7且级配优良的临安於潜料场中砂，以确保施工质量。
减水剂为江苏南通金陵四号Ⅱ型缓凝高效减水剂，符合规范要求。
3.2 施工工艺因素 ①混凝土的拌制。采用500型强制式搅拌机拌制混凝土，拌制时间控制在1min上下，如果拌和时间不够，混凝土的均匀性及和易性就很难达到要求，设计坍落度在7~9cm，判定水灰比超过了设计用量，过大的水灰比会增加混凝土干缩量，从而引发干缩裂缝。②混凝土浇注。施工时通过插入式振动器对混凝土进行振捣。注意防止过振，以免混凝土表面粗细集料离析而与模板及顶面周围的混凝土表面细集料过于集中。③混凝土养生。正常的操作步骤是待混凝土脱模后方可进入养生阶段，空心板顶面裸露在大气中，夏季的高温气候会加剧水分蒸发，构件表面也会因此出现干缩裂缝。
3.3 混凝土内箍筋的影响因素 钢筋的膨胀率远远大于混凝土膨胀率，因钢筋膨胀而引起的应力也比混凝土表面的拉应力大，混凝土表面就会出现裂缝。
3.4 混凝土自身应力形成的裂缝 ①收缩裂缝。研究表明，水泥加水后变成水泥硬化体，其绝对体积减小。每100克水泥水化后的化学减缩值为7～9ml，如砼水泥用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约25～30升/m3之巨。这是砼抗拉强度低和极限拉伸变形小的根本原因。当砼在干燥条件下，水分蒸发。毛细孔缝中水逸出产生毛细压力，使砼产生“毛细收缩”。砼的干缩值为0.04～0.06％。而砼的极限拉伸值只有0.01～0.02％，如果表层混凝土表面的拉力大于混凝土的抗拉强度，其表面就会产生收缩裂缝（或干缩裂缝）。②温度裂缝：昼夜温差变化、水泥水化热等因素会使混凝土构件表面膨胀或收缩，进而出现温度应力。如果混凝土抗拉强度不及温度应力，混凝土表面就会有裂缝出现。经分析，将温度裂缝产生的原因初步诊断为水化热太大而造成的。水化热加大了混凝土构件的内外温差，混凝土表面产生受拉应力，而其内部则产生受压应力。混凝土抗拉强度远不如其抗压强度，所以其表面拉应力可能先达到或超过混凝土抗拉强度，从而产生直线裂缝（即温差裂缝），该结构裂缝形态正是如此。
4 裂缝的预防措施
4.1 严把原材料质量关 检查所用的施工材料，确保其合格后方可允许进入施工现场，高标号混凝土应该采用高标号水泥，同时避免水泥过量使用，确保水泥至少经过45min的时间才能完成初凝阶段的施工。采用级配优良的中砂作为细集料，细度模数Mx必须在2.6以上，含泥量不应超过2%。采用级配优良、质地坚硬的碎石作为粗骨料，含泥量不应超过1%，针片状颗粒含量最好
在5%以下。根据设计要求设置水灰比，水的用量要合理。
4.2 混凝土拌和 对混凝土集料的配比进行周密的分析，参照设计要求设计混凝土的水灰比和坍落度，减水剂的用量不宜过多。混凝土最佳的拌合时间在2min左右，这样能确保拌制均匀；混凝土坍落度的设计要合理，以免破坏其和易性。
4.3 混凝土的浇注 控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度，安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。热天浇注混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热。在混凝土初凝前应进行两次振捣，在终凝前进行两次压抹。这样可以有效地防止混凝土产生塑性收缩裂缝。具体操作方法如下：首先用插入式振动棒振捣，约3小时后再用铁滚筒或木抹子压实一次，然后在混凝土接近终凝前用抹刀反复进行多次抹压。特别是在大风、炎热的天气更要注意多次压实。
4.4 混凝土养护 养护阶段的工作对于防治混凝土裂缝来说具有非常重要的作用。特别是在大风、炎热的天气，及时拆模，当混凝土达到拆模强度时就即时拆模。在混凝土脱模后进行洒水养护的措施缺乏一定的根据。应该在混凝土浇注收浆完成后，就采用湿土工布覆盖并洒水养护，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。洒水次数应能保证混凝土表面始终保持在湿润状态，养护时间不少于两周，保湿养护是控制混凝土裂缝的重要措施之一。水泥水化会产生大量的水化热，结束混凝土浇筑后一定要在侧模外喷水散热，以免混凝土温度太高，体积过于膨胀，而在冷却后体积收缩引发裂缝。
4.5 芯模 充气胶囊在使用前应经过检查，不得漏气，在混凝土浇注至拆模期间，芯模不得漏气，以保证芯模内压力平衡，防止漏气破坏压力平衡，从而导致空心板混凝土顶面出现裂缝。因此，混凝土浇注之前检查芯模是否完好格外重要。
5 裂缝的处置措施
裂缝按其形状分为表面的、贯穿的、纵向的和横向的等等。判断裂缝有害还是无害，首先，它是否有害结构安全和耐久性，其次，是否影响使用功能。一般小于0.1～0.2mm裂缝视为无害裂缝，作简单表面封闭即可，再作柔性防水层就更保险了。对结构是安全，视为无害裂缝。本项目中预应力混凝土空心板顶面的裂缝为无害裂缝。具体处理时采用：用环氧树脂配固化剂、丙酮以1:0.5:0.25的配合比进行修补。将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷干净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯大碱水煮沸脱脂，能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。通过以上的处理方案不影响梁体的正常使用。
6 结论
推行上述改进措施以后，混凝土表面的裂缝现象明显减少。预应力混凝土空心板是桥梁的承重结构，所以在预制前，先要确定一套科学的操作流程，并对施工人员进行技术交底；进一步明确各道工序中的操作要点，严格根据设计要求完成各道工序的验收工作，一旦出现问题，要及时查明问题根源，并通过相应的措施加以整治，保证混凝土空心板的预制质量。