高原冬季预制梁施工裂缝防治浅析

高原冬季预制梁施工裂缝防治浅析
摘要：预制梁混凝土工程病害频发，其中最主要的便是混凝土裂缝。

混凝土裂缝的产生直接关乎混凝土工程的最终质量，一方面，使得混凝土耐久性降低，缩短混凝土工程使用寿命，给国家财产和人民安全造成隐性安全质量隐患；另一方面，在短期或近期内，直接造成质量事故发生，酿成惨剧。

我们在施工中，针对高原地区冬季气候特征，采取必要的手段，就着手解决混凝土裂缝的预防，浅析其成因及防治措施，确保工程质量。

1概述
混凝土由于其高抗压强度、耐久、取材广泛、成本低廉得到广泛应用，但也因其施工中的非均质脆性而引发各种病害，而混凝土裂缝尤甚。

混凝土工程裂缝从其病理可大致分为无害裂缝及有害裂缝两大部分。

无害裂缝是指骨料与胶凝材料之间出现的细微裂缝，俗称微裂，此种裂缝不影响混凝土的承重、抗渗、抗压等指标；有害裂缝是指微裂缝在荷载、温差、冻融循环等物理、力学作用下继续发展，相互贯通，最终形成的对混凝土承重、耐久、使用寿命造成影响的裂缝，该种裂缝是混凝土工程中的常见病害，高原地区由于温差较大，早晚温度基本处于5℃以下，中午阳光直射达25℃以上，受天气变化影响严重，温度骤升、骤降普遍，因此，控制好温度变化对预制梁裂缝防治至关重要。

2影响预制梁裂缝的因素
（1）脱模过早产生的裂缝。

该类裂缝由于混凝土强度未达到脱模要求，拆模过程中受扰动后局部破裂，缺棱掉角。

此种裂缝由于混凝土与钢筋、混凝土之间的粘结时间尚短，表面强度偏低，难以抵抗拆模施加的外荷载，导致开裂。

（2）混凝土浇筑后至拆模期间，梁体由干缩引起的混凝土受拉应力而产生的裂缝。

该种裂缝常常发生在浇筑时段早期温度较高，浇筑完成后遇到温度骤降的情况而不加采取保温措施。

由于混凝土早期强度不高，混凝土与钢筋尚不能作为一个整体来考虑其抗拉性能，混凝土在低抗拉能力时受拉应力而开裂，严重时贯穿整个构件，使梁体产生环向贯穿性裂缝，宽度可达1mm以上，危害极大。

（3）由太阳暴晒产生的梁体顶板裂缝。

高原冬季中午晴朗时，太阳直晒，直晒温度高达25~35℃，持续时间4~5小时。

箱梁顶板施工过程中，顶板混凝土直接暴露于太阳底下，待混凝土表皮水分蒸发后，开始引发龟裂。

此时裂缝较短，止步于表皮层。

若持续下去，裂缝进一步发展，可贯穿整个顶板，更严重的会向腹板持续发展，继而造成蛛网式的延伸范围广、发展深度深的干缩裂缝。

（4）低水灰比、炎热大风天气引起的塑性收缩裂缝。

高原区冬季多风，中午晴朗时也会刮风。

此时，混凝土拌合物体内自由水少，水化生成物又要迅速填充毛细孔，阻碍泌水上升，尚处于塑性状态的混凝土表面水分蒸发速率大于泌水速率，致使混凝土表面产生局部应力而发生塑性开裂。

（5）施工中混凝土坍落度过大、包裹性差导致的沉降裂缝。

混凝土分层浇筑时，底层混凝土振捣过程中骨料下沉，水泥浆上浮，如果上层混凝土浇筑时，不能及时使新旧混凝土连接成整体或捣固不到位，使上下层混凝土之间形成“泥夹层”，则该夹层由于骨料不均匀或缺少骨料，在结构上构成薄弱环节，其抗拉能力达不到设计要求，在该部位，往往形成沿水平钢筋分布的表面裂缝。

3高原地区冬季施工的温控措施及预防裂缝发生的措施
（1）选择适宜的时段施工。

高原地区冬季早晚温度过低，应尽量避开这段时间施工。

选择中午时段施工时，气温适宜，但是太阳直射温度较高，分层浇筑，可以有效利用浇筑面散热，不至于引起过高的局部温度，可以避免太阳光直射引发的干缩裂缝。

当浇筑顶板混凝土无法避免阳光直射时，可以采取边浇筑边收面、拉毛覆盖的施工方法，土工布覆盖后，可在其上均匀喷洒少量水，使混凝土表面温度不至于过高。

（2）当施工过程中发现有气温骤降趋势时，应及时采取有效的保温措施。

根据高原地区冬季施工经验，该种情况往往发生在晴转多云天气或太阳落山以后。

出现该情况时，通过工地配备的蒸汽发生器或蒸汽锅炉等保暖设备输送蒸汽，通过箱梁内膜以及两侧面输送蒸汽。

此时，如果混凝土未浇筑完成，宜采取边施工边覆盖通蒸汽保温的措施，确保混凝土浇筑环境温度在20℃左右作业；若是已经浇筑完毕的混凝土，气温降低时，采取整体覆盖，箱梁内膜、两侧均匀输送蒸汽保温的方法保证混凝土浇筑完成至拆模时间段内有良好的外部环境。

值得注意，保温温度并非越高越好，根据冬季施工经验，温度控制在20~25℃为最佳，其相应的环境相对湿度为90%左右，在该温、湿度条件下，即能保证混凝土早期强度正常增长，不会因为外界温度过高导致局部温度应力而拉裂混凝土，也不至于使混凝土因为温度过低影响早期强度发展，更不会冻伤混凝土。

（3）合理控制拆模时间，避免由于拆模过早引发的外力破坏裂缝及其它次生裂缝。

施工中，应安排合理的工期计划，避免新浇混凝土过早脱模。

脱模过早引发的危害是显而易见的：
一方面，混凝土强度未达到拆模条件，强行脱模时，混凝土表面抗拉、抗剪强度偏低，当其低于表皮混凝土与模板之间的表面张力时，脱模后，部分表皮混凝土就会附着在模板上，造成严重的粘模现象，对混凝土直接造成物理伤害，影响混凝土外观和质量。

另一方面，混凝土浇筑完成至24小时内，水化热发展迅速，混凝土表面弹性模量急剧上升，混凝土内部温度与环境温度之间存在差异，拆模之后造成环境温度与混凝土体之间的温度梯度。

当环境温度低于混凝土表面温度时，混凝土表面产生局部拉应力，该应力与混凝土内部水化热产生的拉应力叠加，再加上环境
气流流动，导致的混凝土表面干缩，当该拉应力超出此时该部位混凝土的抗拉强度（早期混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10)时，混凝土表面被拉裂。

（4）施工中严格控制好混凝土工作性能，确保其各项指标能满足施工要求。

同时严格管控振捣时间，专人负责指挥振捣，做到既不漏振也不过振，避免施工中产生“泥夹层”而导致的沉降裂缝。

（5）根据高原地区冬季施工的特点，采取合理的施工配合比。

考虑到高原地区冬季施工温差大、风大，施工过程中温控难度高等特点，配合比中采用低砂率、低水胶比、低坍落度、高效减水剂、掺粉煤灰等措施，能从混凝土本身有效减少裂缝开裂。

工程实践表明，混凝土工作性能良好的情况下，低砂率、低水胶比、低坍落度施工的混凝土具有凝结快、早期强度高且不易开裂的特点；
采用高效减水剂能有效降低单位混凝土的用水量，减小混凝土中毛细孔道因水分蒸发后产生的毛细管张力，缩小混凝土干缩变形；
采用减水防裂剂，改善水泥浆稠度，提高水泥浆与骨料的粘结力，增强抗裂性能；同时可改善冬季施工混凝土长期不凝固而带来的塑性收缩；
掺加粉煤灰可以适当减少水泥用量，达到减少水化热的目的。

高原地区混凝土施工应满足“高强、高韧性、中弹、低热”的抗裂性能良好的混凝土，从混凝土本身增强其抗裂性能。

4结语
混凝土施工过程中，一点轻微的疏忽都有可能导致裂缝的发生。

高原地区冬季混凝土施工更是如此。

由于自然条件恶劣，施工过程中早期发现的无害裂缝随着时间的推移，可能会演变成有害裂缝，不能掉以轻心。

我们在施工之前应该充分认识到混凝土裂缝所带来的危害，积极有效的采取各种措施，将可能产生裂缝的各种因素消除。

施工过程中，多看、多分析，采取多种防控措施：从配合比设计到混凝土原材进场控制；从提高混凝土本身抗裂性能到改善混凝土浇筑过程温湿度控制；从浇筑过程到拆模后的养生工作，一步一步，减少混凝土裂缝的出现。

参考文献
[1]魏丽.论桥梁大体积混凝土裂缝施工控制方法[J].中国技术新产品，2011.11.
[2]张成龙、毛倩雯.关于混凝土的施工温度与裂缝的看法[J].城市建设理论研究，201204.
[3] 刘兴法著.混凝土结构的温度应力分析[M]. 人民交通出版社, 1991.
[4] 胡志理. 预应力混凝土预制梁裂缝产生的原因及预防措施[J]. 铁道标准设计. 2004(05)。