也谈先张预应力空心板早期裂缝如何防治

也谈先张预应力空心板早期裂缝如何防治

摘要：目前，先张预应力空心板混凝土在工程中应用的日益广泛，国内外对先张预应力空心板混凝土进行了一些相关研究，对其静载作用下的变形研究已经比较完善。但实际工程中先张预应力空心板往往由于承受疲劳荷载而使其发生裂缝。因此，本文探讨了先张预应力空心板早期裂缝成因及防治。

关键词：预应力；空心板；早期裂缝；防治

先张预应力空心板混凝土现在广泛应用于工业厂房和海洋钻井平台等承受重复荷载作用的结构。但是目前国内外对先张预应力空心板的静力性能进行了较多的研究，而对先张预应力空心板的疲劳性能，尤其是先张预应力空心板疲劳裂缝方面还缺乏深入系统的研究。

1 先张预应力空心板早期裂缝的成因

当前，我国很多建筑结构采用预应力空心板混凝土结构，其具有以下优点：不需要预留孔道、穿筋及灌浆等复杂供需，操作方便，加快了施工进度，经济合理；无粘结预应力钢筋摩擦力小，结构性能好，且易弯曲成多跨曲线形状，特别适于建造需要复杂的连续曲线配筋的大跨度楼盖和屋盖。同时施工时较后张法有粘结构件节约了五分之四的工序。较先张法省去了张拉台座，使预应力施工工艺大为简化。因此，节约了大量的人、财、物等物质成本，对国民经济具有重要的意义。但是先张预应力空心板结构建筑在施工后早期容易产生各种裂缝，同时目前对于荷载作用下其结构裂缝发展规律以及闭合情况，虽做了一些研究，但还不是很充分。我们认为，其发生成因为：在先张预应力空心板混凝土施工中，裂缝出现之前，受拉界面上受拉混凝土的拉应力和拉应变大致相同。由于钢筋与混凝土之间的粘结作用，钢筋的拉应力和拉应变也大致相同。当受拉混凝土的应力达到其抗拉强度极限时，由于混凝土的塑性变形，因此还不会马上开裂；当其拉应变接近混凝土的极限拉应变时，构件即将开裂。一旦达到极限应变，构件就将在最薄弱截面处产生第一批裂缝。裂缝出现瞬时，裂缝截面处受拉混凝土退出工作，原来由混凝土承担的拉应力转由钢筋承受。钢筋应力不断增大，裂缝处原来受拉张紧的混凝土向两侧收缩，钢筋与其周围混凝土之间产生相对滑移，使裂缝一出现就有一定的宽度。然后这种回缩并不是自由的，它受到钢筋的约束，因而产生粘结应力，粘结应力将钢筋中的部分应力向混凝土传递。随着裂缝截面距离的增加，混凝土上的拉应力由裂缝处的零逐渐增大，钢筋的拉应力则逐渐减小。当传递长度达到一定程度后，钢筋与周围混凝土具有相同应变，粘结应力消失。荷载继续增加时，第一批产生的裂缝问混凝土在某些薄弱截面将会有新的裂缝的产生。随着新裂缝的不断出现，裂缝间的间距不断缩小，当裂缝间距小到一定程度后，裂缝间各截面混凝土的拉应力已不能通过粘结力传递达到混凝土的抗拉强度，即使荷载增加，也不会有新的裂缝的产生。此时的裂缝问距与粘结强度有关，粘结强度高，则裂缝间距小；同时，也与配筋率有关，配筋率低，裂缝间距大。此后随着荷载的增加，裂缝截面的钢筋应力与裂缝间截面钢筋应力差减小，裂缝问混凝土与钢筋的粘结力减低，混凝土回缩增加，钢筋与混凝土之问产生较大滑

动，裂缝扩展。此外，在荷载的长期租用下，由于混凝土的滑移徐变收缩和拉应力松弛，使裂缝间受拉混凝土不断推出工作，裂缝宽度增大。

2 先张预应力空心板早期裂缝的防治措施

2.1 优化混凝土配合比

合理的混凝土配合比应具有较低的水泥用量、较低的水化热、较低的水灰比，同时具有较好的和易性和可泵性。混凝土较大的抗裂能力就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线膨胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。同时施工时掺加早强减水剂可减少同等强度下的单位混凝土的水泥用量及拌合用水量，混凝土内掺加一定数量的粉煤灰不仅可代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球形，具有一定的活性可改善混凝土的粘塑性，增加混凝土的和易性，有效防治混凝土自身的开裂。

2.2 使用高效减水剂

在混凝土中掺加粉煤灰不仅能使混凝土具有较好的和易性、可泵性、抗渗性、抗离析好，减少泌水现象发生、有利于混凝土表面处理，而且对混凝土强度，特别是后期强度有较大的贡献。实践证明，在高层混凝土施工中如使用矿渣硅酸盐水泥，粉煤灰掺量最大限量不应大于水泥用量的30%；如使用火山灰质硅酸盐水泥，粉煤灰掺量最大限量不应大于水泥用量的20%；如使用普通硅酸盐水泥，粉煤灰掺量最大限量不应大于水泥用量的40%；如使用硅酸盐水泥，粉煤灰掺量最大限量不应大于水泥用量的50%。实践证明，每掺加10 kg粉煤灰替代等量的水泥，混凝土的温升可降低1℃。因此，增加混凝土中的粉煤灰掺量是减少水泥用量、降低混凝土中胶凝材料水化热的一种有效措施。混凝土中掺加减水剂，能保持混凝土工作性质不变而显著降低水灰比、改善和易性，并能减少10%-20%的水泥用量，降低水化热量，减缓水化速度。混凝土中掺加缓凝型减水剂，还可推迟初凝时间，减缓浇筑速度和温度以利散热。目前的高效减水剂可以减水20％-25％，能有效地降低水胶比、减少水化热，对减少混凝土浇筑后的塑性收缩有重大意义。

2.3 改进搅拌工艺

在实际浇筑中，采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5% ，并进一步减少水化热和裂缝。振动工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。加强混凝土振捣，提高混凝土的密实性和抗拉强度。使用振动棒进行振捣时，注意不要少振、漏振。

总之，预应力空心板早期裂缝问题是一个非常复杂的问题。在实际工程项目中，我们要根据现场情况，具体问题具体分析，针对不同的工程特点、环境状况

选用不同的防控措施，并且最好以设计控制和材料控制为主，结合施工过程中的补充措施，使混凝土的裂缝从材料、设计和施工各个过程得到很好的预防，保证预应力空心板混凝土的浇筑质量和建筑结构的安全。

参考文献：

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[2] 王铁梦．建筑物的裂缝控制[M]．上海：上海科学技术出版社，1987．

[3] 吴中伟．膨胀混凝土[M]．北京：中国铁道出版社，1991．84-85．