论文部分内容阅读
摘要：我国桥梁事业发展迅猛，技术水平高速发展，桥梁结构形式多种多样。目前，预制箱梁经常使用在桥梁工程建设中，随之也产生许多病害。本文主要对预制箱梁顶板裂缝产生的原因进行了分析、讨论,并提出了几点防治措施。
关键词：预制箱梁；顶板裂缝；防治措施
中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国经济的快速发展，科技水平正在不断的进步。目前，桥梁建设事业在我国发展极为迅速，桥梁结构形式多样，而且在技术上已经相当成熟。预制箱梁以其较大的截面抗弯强度、抗扭刚度以及其施工周期、短经济实惠等特点，在我国的桥梁建设中得到了极为广泛的应用，由于多种原因预制箱梁在使用上会出现许多病害，特别是预制箱梁的裂缝出现较多，裂缝主要有腹板裂缝、沿波纹管的纵向裂缝、箱梁底板纵向裂缝、顶板的纵向裂缝等。本文主要介绍预制箱梁顶板裂缝的形成原因以及对顶板裂缝的防治措施。
一、预制箱梁顶板裂缝形成的原因分析
预制箱梁顶板裂缝一般出现在梁板湿接缝位置或者是腹板与顶板交接的位置，分布比较随机，裂缝多为表面性的平行线状细裂缝，较严重的出现混凝土局部碎裂现象，很容易造成桥梁防水层损坏、横向连接失效、梁体铰缝渗漏严重、单梁受力等间接病害。本人有许多生产箱梁的任务，经过本人仔细发现，深入研究，现介绍顶板裂缝形成的主要原因。
1、混凝土干缩因素的影响
混凝土是一种由水泥、砂石骨料、水及其它材料混合而成的，实际工程中容易受到骨料的含水量、含泥等一些不稳定因素的影响，生产出来的混凝土的质量可能不尽相同，硬化成型的混凝土中出现许多微裂缝。混凝土的干燥过程是从混凝土构件的由表面慢慢扩展到内部的。在此期间，内部收缩与外部收缩的的速度不同，内部混凝土承受压力而表面上承受拉力，当外层混凝土所受到得拉力超过其抗拉强度时，便产生干缩裂缝，裂缝形状多为平行线状或网状浅细裂缝。主要有三个方面原因导致此类裂缝：
（1）胶凝材料用量过多。当混合物的胶凝材料用量过大，会导致过大的收缩变形，但由于钢筋模板、波纹管对混凝土收缩的约束，当混凝土收缩应力超过当时混凝土的抗拉强度时就会出现裂缝。
（2）顶面收浆拉毛不彻底。在混凝土凝固过程中会产生许多可塑裂缝，在箱梁混凝土养护期间没有进行再压面。另外，施工时对没有严格控制混凝土质量，导致顶板混凝土布料时的塌落度过大，容易出现浮浆，进而产生裂缝。
（3）对预制箱梁的养护工作不到位。混凝土浇筑完成后没有及时遮盖蒸养棚，所处的施工环境会加快混凝土表面水分的蒸发，表层混凝土失水收缩，但受到内部失水较少混凝土的约束而开裂。
2、水泥水化热及蒸养对顶板的影响
混凝土早期裂缝的产生主要是水化热产生的热应变和初凝失水引起的收缩应变所引起。抗拉强度越高，混凝土就越容易开裂；收缩大、弹性模量大混凝土开裂的危险性就越大，相反，徐变大则混凝土开裂的危险性就越小。混凝土在塑性状态时的弹性模量基本为零，不会产生拉应力，只有当混凝土凝结固化到一定强度后才有弹性模量，随着混凝土强度的增加弹性模量也越大。水泥在水化的过程中会释放大量的热量，向四周传递，在混凝土养护初期由于水化热产生升温，虽然发热量大于散热量，但不会在混凝土中留下压应力。混凝土硬化随水泥水化速度而减慢，硬化混凝土慢慢冷却下来，温度也慢慢与环境一致，该过程随着龄期的增长，混凝土弹性模量也相应增高，混凝土对降温收缩变形的约束变强，随之产生温度应力，当达到某一极限就会出现温度裂缝。
3、外界气温变化对顶板裂缝的影响
在箱梁的预制过程中温度是不断变化的，如果保温措施不恰当，导致混凝土温度变化过大，容易产生温差裂缝。特别是箱梁顶板白天受太阳暴晒后，温度明显升高，同箱梁其它部位形成温度梯度，但受到自身的约束，导致局部拉应力较大，出现裂缝；或者突遭冷空气侵袭同样会产生这种情况。
三、预制箱梁顶板裂缝的防治措施
1.对自收缩裂缝的防治措施。采用较低水泥用量、水胶比以及复合胶凝材料，减少了胶质体自身体积的收缩：第一，控制好水灰比，掺加减水剂来增加的和易性，减少水及水泥的用量；第二，选用干缩值较小的水泥；第三，浇筑混凝土前，用水将基层以及模板均匀湿透；第四，及时覆盖有效覆盖物，在混凝土终凝前始终保持表面湿润。同时，当混凝土达到一定强度后及时进行终张拉、起拱，为混凝土的后期自收缩消除梁底模板的约束；对易开裂部位，通过适当增加配筋，利用钢筋网提高该部位混凝土的抗拉性能，减少开裂。
2.对塑性收缩裂缝的防治措施：在施工的过程中，确保塌落度和水灰比，避免离析现象的发生。在箱梁顶板混凝土施工时，应先布料再振捣，同时要注意清除浮浆。对于变厚段下料不宜太快，并采用多次振捣工艺，振捣密实，严格防治骨料下沉，杜绝表面出现"水平钢筋痕"的现象，从而有效阻止塑性裂缝产生及其发展。
3.对各种应力裂缝的防治措施
从根本上减少外部荷载的作用对减少应力裂缝作用极大。在施工过程中要确保基础及模板的稳固，减少沉陷，并合理地浇注混凝土，按规定时间拆模。由于设计结构受力不合理也可以产生裂缝，因此需与设计单位进行合理的设计变更优化措施来解决这些裂缝。同时，应严格保证结构构件主要受力筋的位置，保证混凝土保护层厚度满足要求。减少素混凝土区的收缩开裂：严格按设计和规范要求，在混凝土龄期、抗压强度和弹性模量满足要求后才张拉预应力束，并确保张拉过程的受力均匀和缓慢进行。
4.对温度裂缝的防治措施
降低混凝土温度应力的主要措施有添加缓凝剂以及对混合料适当添加矿物掺合料。缓凝剂可以延迟放热峰出现的时间，矿物掺合料有利于减少水泥水泥碱含量和水化热。选择并配置良好工作性能的混凝土材料，合理掺用活性细掺合料及缓凝剂等，从而获得性能优异的混凝士。在施工过程中，必须采取对混凝土采取合理的温度控制措施，使混凝土的温度不能急剧变化，因此，要合理安排浇注时间，不同季节采用不同的施工保护手段；特别需要注意的是一定不要在浇注后初期向混凝土表面浇冷水。对于一些容易开裂的部位，可以适当的增加配筋率，提高该区域的抗拉强度，对防治温度裂缝有一定的作用。
5.对失水干缩裂缝的防治措施
对浇注好的混凝土要及时进行多次抹压收面，并提高混凝土表面的密实性；抹面完成后一定要记得立即用塑料布覆盖，并可以少量洒水来确保混凝土表面的湿度。同时要结合预制地点的环境，比如日晒、气温、风速等情况及时的调整覆盖洒水、收面的时机；采用合理的方法调配混凝土，适当降低混凝土泌水率，有效的减少混凝土表层的失水。精心设计、组织，并合理的施工，充分全面的结合施工中的众多不利因素对施工方法、施工方案以及材料性能、材料强度等进行严格审查，尽量减少此类裂缝的出现。
6.加强对预制箱梁顶板的养护工作
对预制箱梁顶板养护的目的:第一，防止混凝土成型后因风吹、曝晒、干燥、寒冷等诸多自然因素的影响导致箱梁顶板出现不正常的裂缝等破坏现象，对其养护是为了创造各种条件，促使水泥充分水化,并加速混凝土硬化；第二，混凝土养护是箱梁施工工艺的最后一道工序,此过程也是保证混凝土质量的一个关键环节。箱梁顶板收面后其强度比较低，很难进行很好的养护工作。因此，必要的采取喷雾养护，减少预制箱梁顶板混凝土表面水分大量散发，进而减少干缩裂缝的出现。当预制箱梁顶板混凝土達到一定强度后，可覆盖土工布，进行蓄水养护，彻底确保其表面始终湿润。
结语
预制箱梁裂缝的出现，不仅影响箱梁的质量，甚至可能导致构件无法正常使用。因此，在箱梁的设计以及施工过程中，要认真的进行分析总结，并严格的按照工艺操作规程施工，就能够有效地预防及避免裂缝的产生。
参考文献:
[1]吴中伟，廉惠珍．高性能混凝士[M]．北京：中国铁道出版社，1999．
[2]交通部行业标准.公路水泥混凝土设计原理.北京:人民交通出版社.
[3]公路桥涵设计手册,基本资料.北京:人民交通出版社,1995.
[4]交通部行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)北京:人民交通出版社。
关键词：预制箱梁；顶板裂缝；防治措施
中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国经济的快速发展，科技水平正在不断的进步。目前，桥梁建设事业在我国发展极为迅速，桥梁结构形式多样，而且在技术上已经相当成熟。预制箱梁以其较大的截面抗弯强度、抗扭刚度以及其施工周期、短经济实惠等特点，在我国的桥梁建设中得到了极为广泛的应用，由于多种原因预制箱梁在使用上会出现许多病害，特别是预制箱梁的裂缝出现较多，裂缝主要有腹板裂缝、沿波纹管的纵向裂缝、箱梁底板纵向裂缝、顶板的纵向裂缝等。本文主要介绍预制箱梁顶板裂缝的形成原因以及对顶板裂缝的防治措施。
一、预制箱梁顶板裂缝形成的原因分析
预制箱梁顶板裂缝一般出现在梁板湿接缝位置或者是腹板与顶板交接的位置，分布比较随机，裂缝多为表面性的平行线状细裂缝，较严重的出现混凝土局部碎裂现象，很容易造成桥梁防水层损坏、横向连接失效、梁体铰缝渗漏严重、单梁受力等间接病害。本人有许多生产箱梁的任务，经过本人仔细发现，深入研究，现介绍顶板裂缝形成的主要原因。
1、混凝土干缩因素的影响
混凝土是一种由水泥、砂石骨料、水及其它材料混合而成的，实际工程中容易受到骨料的含水量、含泥等一些不稳定因素的影响，生产出来的混凝土的质量可能不尽相同，硬化成型的混凝土中出现许多微裂缝。混凝土的干燥过程是从混凝土构件的由表面慢慢扩展到内部的。在此期间，内部收缩与外部收缩的的速度不同，内部混凝土承受压力而表面上承受拉力，当外层混凝土所受到得拉力超过其抗拉强度时，便产生干缩裂缝，裂缝形状多为平行线状或网状浅细裂缝。主要有三个方面原因导致此类裂缝：
（1）胶凝材料用量过多。当混合物的胶凝材料用量过大，会导致过大的收缩变形，但由于钢筋模板、波纹管对混凝土收缩的约束，当混凝土收缩应力超过当时混凝土的抗拉强度时就会出现裂缝。
（2）顶面收浆拉毛不彻底。在混凝土凝固过程中会产生许多可塑裂缝，在箱梁混凝土养护期间没有进行再压面。另外，施工时对没有严格控制混凝土质量，导致顶板混凝土布料时的塌落度过大，容易出现浮浆，进而产生裂缝。
（3）对预制箱梁的养护工作不到位。混凝土浇筑完成后没有及时遮盖蒸养棚，所处的施工环境会加快混凝土表面水分的蒸发，表层混凝土失水收缩，但受到内部失水较少混凝土的约束而开裂。
2、水泥水化热及蒸养对顶板的影响
混凝土早期裂缝的产生主要是水化热产生的热应变和初凝失水引起的收缩应变所引起。抗拉强度越高，混凝土就越容易开裂；收缩大、弹性模量大混凝土开裂的危险性就越大，相反，徐变大则混凝土开裂的危险性就越小。混凝土在塑性状态时的弹性模量基本为零，不会产生拉应力，只有当混凝土凝结固化到一定强度后才有弹性模量，随着混凝土强度的增加弹性模量也越大。水泥在水化的过程中会释放大量的热量，向四周传递，在混凝土养护初期由于水化热产生升温，虽然发热量大于散热量，但不会在混凝土中留下压应力。混凝土硬化随水泥水化速度而减慢，硬化混凝土慢慢冷却下来，温度也慢慢与环境一致，该过程随着龄期的增长，混凝土弹性模量也相应增高，混凝土对降温收缩变形的约束变强，随之产生温度应力，当达到某一极限就会出现温度裂缝。
3、外界气温变化对顶板裂缝的影响
在箱梁的预制过程中温度是不断变化的，如果保温措施不恰当，导致混凝土温度变化过大，容易产生温差裂缝。特别是箱梁顶板白天受太阳暴晒后，温度明显升高，同箱梁其它部位形成温度梯度，但受到自身的约束，导致局部拉应力较大，出现裂缝；或者突遭冷空气侵袭同样会产生这种情况。
三、预制箱梁顶板裂缝的防治措施
1.对自收缩裂缝的防治措施。采用较低水泥用量、水胶比以及复合胶凝材料，减少了胶质体自身体积的收缩：第一，控制好水灰比，掺加减水剂来增加的和易性，减少水及水泥的用量；第二，选用干缩值较小的水泥；第三，浇筑混凝土前，用水将基层以及模板均匀湿透；第四，及时覆盖有效覆盖物，在混凝土终凝前始终保持表面湿润。同时，当混凝土达到一定强度后及时进行终张拉、起拱，为混凝土的后期自收缩消除梁底模板的约束；对易开裂部位，通过适当增加配筋，利用钢筋网提高该部位混凝土的抗拉性能，减少开裂。
2.对塑性收缩裂缝的防治措施：在施工的过程中，确保塌落度和水灰比，避免离析现象的发生。在箱梁顶板混凝土施工时，应先布料再振捣，同时要注意清除浮浆。对于变厚段下料不宜太快，并采用多次振捣工艺，振捣密实，严格防治骨料下沉，杜绝表面出现"水平钢筋痕"的现象，从而有效阻止塑性裂缝产生及其发展。
3.对各种应力裂缝的防治措施
从根本上减少外部荷载的作用对减少应力裂缝作用极大。在施工过程中要确保基础及模板的稳固，减少沉陷，并合理地浇注混凝土，按规定时间拆模。由于设计结构受力不合理也可以产生裂缝，因此需与设计单位进行合理的设计变更优化措施来解决这些裂缝。同时，应严格保证结构构件主要受力筋的位置，保证混凝土保护层厚度满足要求。减少素混凝土区的收缩开裂：严格按设计和规范要求，在混凝土龄期、抗压强度和弹性模量满足要求后才张拉预应力束，并确保张拉过程的受力均匀和缓慢进行。
4.对温度裂缝的防治措施
降低混凝土温度应力的主要措施有添加缓凝剂以及对混合料适当添加矿物掺合料。缓凝剂可以延迟放热峰出现的时间，矿物掺合料有利于减少水泥水泥碱含量和水化热。选择并配置良好工作性能的混凝土材料，合理掺用活性细掺合料及缓凝剂等，从而获得性能优异的混凝士。在施工过程中，必须采取对混凝土采取合理的温度控制措施，使混凝土的温度不能急剧变化，因此，要合理安排浇注时间，不同季节采用不同的施工保护手段；特别需要注意的是一定不要在浇注后初期向混凝土表面浇冷水。对于一些容易开裂的部位，可以适当的增加配筋率，提高该区域的抗拉强度，对防治温度裂缝有一定的作用。
5.对失水干缩裂缝的防治措施
对浇注好的混凝土要及时进行多次抹压收面，并提高混凝土表面的密实性；抹面完成后一定要记得立即用塑料布覆盖，并可以少量洒水来确保混凝土表面的湿度。同时要结合预制地点的环境，比如日晒、气温、风速等情况及时的调整覆盖洒水、收面的时机；采用合理的方法调配混凝土，适当降低混凝土泌水率，有效的减少混凝土表层的失水。精心设计、组织，并合理的施工，充分全面的结合施工中的众多不利因素对施工方法、施工方案以及材料性能、材料强度等进行严格审查，尽量减少此类裂缝的出现。
6.加强对预制箱梁顶板的养护工作
对预制箱梁顶板养护的目的:第一，防止混凝土成型后因风吹、曝晒、干燥、寒冷等诸多自然因素的影响导致箱梁顶板出现不正常的裂缝等破坏现象，对其养护是为了创造各种条件，促使水泥充分水化,并加速混凝土硬化；第二，混凝土养护是箱梁施工工艺的最后一道工序,此过程也是保证混凝土质量的一个关键环节。箱梁顶板收面后其强度比较低，很难进行很好的养护工作。因此，必要的采取喷雾养护，减少预制箱梁顶板混凝土表面水分大量散发，进而减少干缩裂缝的出现。当预制箱梁顶板混凝土達到一定强度后，可覆盖土工布，进行蓄水养护，彻底确保其表面始终湿润。
结语
预制箱梁裂缝的出现，不仅影响箱梁的质量，甚至可能导致构件无法正常使用。因此，在箱梁的设计以及施工过程中，要认真的进行分析总结，并严格的按照工艺操作规程施工，就能够有效地预防及避免裂缝的产生。
参考文献:
[1]吴中伟，廉惠珍．高性能混凝士[M]．北京：中国铁道出版社，1999．
[2]交通部行业标准.公路水泥混凝土设计原理.北京:人民交通出版社.
[3]公路桥涵设计手册,基本资料.北京:人民交通出版社,1995.
[4]交通部行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)北京:人民交通出版社。