摘 要：混凝土箱梁在现代建筑中广泛采用，其裂缝现象也经常发生。笔者通过自身工作经验和参考大量文献资料，分析了混凝土箱梁施工中产生裂缝的原因，并且提出了对策。
关键词：混凝土 箱梁 裂缝 成因 对策
中图分类号：TU755.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）01-0102-02
随着现代建筑的发展，建筑物的规模越来越大，建筑物各个力点跨距越来越大，混凝土箱梁使用越来越普遍，而且长度也在增加；如此同时，混凝土箱梁裂缝也经常发生，带来了极大的生命财产安全隐患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂缝产生主要类型、原因，并提出了防治对策。
一、混凝土箱梁施工中裂缝客观因素
1.施工过程中最为常见的多是因温度而引起的裂缝
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10 左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×10－4， 长期加荷时的极限拉伸变形也只有（1.2～2.0）×10－4。由于原材料不均匀、水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，同一块混凝土中抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2.施工中所用的混凝土材料的作用因素
研究表明，混凝土材料是影响混凝土箱梁收缩裂缝的主要因素，因此有必要在混凝土箱梁施工中处理混凝土材料。
（1）水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。（2）骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。（4）外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。
3.最大限度地降低温差和减少收缩。
（1）走出采用高早强水泥的误区。水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF四种矿物组成的。 四种矿物的水化热和收缩率请见表1、表2：
由表1 和表2 可见：①水化热：一年内五个龄期都是:C3A>C3S+C2S+C4AF;C3S 在28 天内的三个龄期也是C2S的数倍;②收缩率也是C3A>C3S+C2S+C4AF。据此可以断定：采用高早强水泥对大体积混凝土裂缝的控制，必然是南辕北辙，事与愿违! （2）用中强偏低硅酸盐水泥，掺入适量粉煤灰和适量相容的高效减水剂, 将水胶比降到0.3 左右，能够配制出高性能的混凝土。例如：加拿大矿产与能源技术中心自1985 年以来，进行了深入而广泛的研究。它以水泥150kg/m3、粉煤灰200 kg /m3，通过高效减水剂将水胶比降0.3 左右，所配的混凝土抗压强度：28 天为30～40MPa；90 天为40～50MPa；1 年为50～60MPa。大掺量粉煤灰混凝土的试验成功,使得在渥太华附近的大卫伏劳瑞达实验室利用CANMET了一个重达360 吨的混凝土平台。
二、混凝土箱梁施工中裂缝人为因素
1.箱梁底板在沿预应力钢束波纹管位置出现的纵向裂缝
（1）成因：1）预应力钢束的保护层厚度偏薄，加上采用的高标号水泥用量偏多，水泥浆含量偏大，导致较大的收缩变形。由于箱梁结构的内约束，包括底板截面的不均匀收缩和波纹管对混凝土收缩的约束作用，导致较大的混凝土收缩应力，超过了当时混凝土的抗拉强度，从而出现了沿波纹管纵向的收缩裂缝；2）箱梁底板横向分部钢筋间距偏大；3）箱梁底板预应力钢束布置不够合理；4）混凝土振捣不密实，养护措施不到位；5）张拉预应力束时的混凝土龄期偏小。（2）
预控措施：1）改进泵送混凝土的级配，优选降低混凝土收缩变形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等；2）采取技术措施，确保预应力波纹管保护层的厚度，一般不小于5cm；3）对底板构造钢筋和底板预应力钢束的间距采取合理布置；4）加强对箱梁底板混凝土外表面的养护工作；5）适当放长混凝土张拉龄期。
2.箱梁拆模后在腹板与底板承托部位出现空洞、蜂窝、麻面
（1）成因：1）箱梁腹板较高，厚度较薄，在底板与腹板连接部位钢筋密，又布置有预应力筋使得腹板混凝土浇注时不易振实，也有漏振情况，造成蜂窝；2）浇注混凝土时，若气温较高，混凝土塌落度小，模板湿水不够，局部钢筋太密，振捣困难，使混凝土出现蜂窝，不密实；3）箱梁混凝土浇注量大，若供料不及时，易造成混凝土振捣困难，出现松散或冷缝；4）模板支撑不牢固，接缝不密贴，发生漏浆、跑模、使混凝土产生蜂窝、麻面；5）施工人员操作不熟练，振捣范围分工不明确，未能严格做到对相临部位交叉振捣，从而发生漏振情况，使混凝土出现松散、蜂窝。
（2）预控措施：1）箱梁混凝土浇注前做好合理组织分工，对操作人员进行技术交底，划分振捣范围，浇注层次清除，相互重复振捣长度取50cm 左右；2）合理组织混凝土供料，现场须有临时备用搅拌设备，以便当混凝土因运输或其它原因带来供料中断时临时供料；3）根据气温，合理调整混凝土塌落度和水灰比，当气温高，做好模板湿润工作；4）对箱梁底板与腹板承托处及横隔板预留人孔处，重点进行监护，确保混凝土浇注质量。
3.混凝土表面蜂窝、麻面
（1）成因：1）混凝土拌和不均匀，或振捣时间不够、漏振，造成缺浆；2）模具组装不严，拼缝过大，无止浆措施，由漏浆而引起蜂窝、麻面；（2）预控措施：1）混凝土拌和均匀，拌和好的混合物及时使用；2）均匀振捣；3）模具拼装密封无缝，拼缝过大时宜采用密封条锁紧。
4.规格尺寸超标
（1）成因：1）模具磨损变形，组装不牢固；2）采用快速脱模工艺生产时，混凝土的坍落度偏大或脱模过早，混凝土自行坍塌；（2）预控措施：1）加强模具维护保养，及时检修模具；2）采用快速脱模工艺生产时，模具的拆除时间根据气温而定，控制在混凝土不发生塌落变形时为止；3）严格控制混凝土的坍落度。
5.混凝土出现裂缝。
（1）成因：大体积混凝土的配合比没有采用低热化水泥，降温措施不利。（2）预控措施：采用矿渣水泥等低水化热、凝结时间长的水泥进行混凝土配制，外部气温高时采取采用预埋管道进行降温.
三、案例分析
我们在施工中对20 米预应力混凝土箱梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是：
1.裂缝的控制方案：A：在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋，根数为原设计的一倍。 B：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浇注。 C：及时养护并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。 D：在腹板处每隔5 米留一个通气孔，可以保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持体内外温度基本一致。 E：及时拆模、及时张拉。当混凝土达到拆模强度时就及时拆模；当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆。
2.裂缝的处治措施： 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%浓度的纯碱水煮沸脱脂，用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，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。
通过以上的控制方案和处治措施，在以后的箱梁预制过程中再没有出现裂缝，通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。
