李 波

(中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710025)

0 引言

随着我国工程建设技术的不断进步，桥梁工程向着大跨度的方向不断地发展，箱梁的应用也越来越广泛。混凝土箱梁具有跨径大、结构轻盈、承载能力强、经济合理及施工简单等优点，但在实际应用过程中，混凝土箱梁也会有结构的弊端，尤为突出的是裂缝问题。箱梁裂缝的出现不仅破坏了桥梁的美观，而且严重影响箱梁混凝土结构的安全性和耐久性，最终危及结构的使用安全。因此，分析混凝土箱梁裂缝的产生原因，需找合理有效的裂缝控制措施，从而保证桥梁结构的整体质量安全。

预应力混凝土箱梁在现代铁路、城际轨道交通建设中得到广泛使用。本文就兰新客专预应力混凝土简支箱梁生产过程中出现的裂缝进行原因分析和试验，探讨并提出了相应的防治措施，总结出施工现场预应力混凝土箱梁的养护方法，为今后施工提供技术参考。

1 预制箱梁裂缝产生的类型

兰新客专所设计双线整孔预制箱梁具有技术标准要求高(强度、抗渗、耐久性等要求高)、自重重、体积大、生产工艺复杂、工序时间长等特点。双线整孔预制箱梁的这些特点，要求在箱梁预制及养护过程中避免产生裂缝。本文作者对梁场的预制箱梁前期施工生产出现裂缝的梁进行了裂纹抽检试验，经试验结果得到预制箱梁裂缝主要为干缩裂缝、温度裂缝及塑性收缩裂缝。

1.1 干缩裂缝

干缩裂缝产生的机理很复杂，其主要成因是混凝土中水泥水化时在混凝土表面生成大量微细空隙，当其受环境温度和湿度的影响，混凝土表面水蒸发变化引起混凝土体积收缩，而混凝土内部水蒸发变化较小，体积收缩变形较小，导致混凝土表面和内部因干缩变形产生应力差而出现裂缝。干缩裂缝产生在箱梁混凝土浇筑完毕时或箱梁蒸汽养护结束后的一段时间，其形状为平行线状或网状浅细裂缝，宽度一般在0.1 mm～0.15 mm之间。箱梁混凝土出现干缩裂缝会影响其抗渗性能，在环境因素的作用下，箱梁钢筋会产生锈蚀，既而影响箱梁的耐久性。

1.2 温度裂缝

箱梁混凝土在强度上升的过程中，水泥水化产生大量的水化热在结构较厚的部位聚积，造成混凝土表面散热较快，而混凝土内部不易散发，导致混凝土内部温度和表面温度温差很大，从而在混凝土表面产生较大的拉应力。当表面拉应力大于混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生温度裂缝。温度裂缝多发生在箱梁养护及拆模过程中。这种裂缝一般在预制箱梁的顶板的端部、腹板倒角、混凝土大截面变化较大的交接部位出现较长温度裂纹。

1.3 塑性收缩裂缝

预制箱梁梁体混凝土设计为高性能混凝土，它具有早期强度低、在混凝土终凝前，混凝土表面抗拉强度很小的特点，而混凝土中水泥水化产生大量的热量导致混凝土表面水分急剧蒸发，当表面混凝土水分的蒸发速度远远大于内部混凝土中水分迁移补充速度，就会造成混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土抗拉强度很小，无法抵抗其本身收缩，就会产生塑性收缩裂缝。混凝土的强度、耐久性以及混凝土的整个性能都会因塑性收缩裂缝的存在受到影响。环境相对湿度、风速、混凝土水化热是混凝土塑性收缩裂缝的主要成因;有试验表明，当混凝土的温度达到40℃，它要求环境的相对湿度要达到90%，否则就可能出现塑性收缩裂缝。

2 预制箱梁裂缝控制及预防

预制箱梁混凝土出现干缩裂缝由于梁体混凝土内外水分蒸发而造成，温度裂缝是混凝土内部和表面的温度差造成。控制预制箱梁混凝土的裂缝，就是控制预制箱梁混凝土的温度、环境温度、相对湿度，就能有效的控制及预防箱梁预制及养护过程裂缝的产生。具体措施如下。

2.1 优化混凝土配合比

1)混凝土内掺入聚羧酸高效减水剂、一级粉煤灰和矿粉来降低水化热，增加混凝土施工性能，延缓混凝土水化热高峰值的出现时间。

2)选用低水化热的水泥(本梁场选用的是祁连山和葛洲坝水泥厂的42.5级低碱普通硅酸盐水泥);严格控制混凝土搅拌站材料计量(原材料累计计量允许偏差控制在±1%)，既而有效控制混凝土水灰比。

2.2 严格控制原材料储存、混凝土搅拌和浇筑流程

在西北地区风沙大、早晚和中午温差大，为了保证砂子和石料的储存质量，砂、石料采用全封闭的料仓存储(为满足冬季施工要求，料仓内安装蒸汽供暖设施)，混凝土搅拌站采用彩钢保温材料全封闭包装;严格按照箱梁生产工艺细则中混凝土浇筑施工的要求进行施工，从一端向另一端、水平分层、斜向分段、两侧腹板对称、连续浇筑，每层混凝土的浇筑高度不超过30 cm。同一断面混凝土灌注顺序为先腹板根部后底板，再腹板上部，最后顶板。32 m箱梁浇筑混凝土的时间控制在6 h以内。

严格控制高频振捣器振捣混凝土的时间、振捣棒插捣混凝土的时间，防止混凝土过振和漏振，保证预制箱梁混凝土结构浇筑密实;梁体混凝土浇筑完后、混凝土初凝之前，对箱梁内腔底面和箱梁桥面进行二次、三次抹压，随抹压随覆盖薄膜及土工布，使混凝土在终凝前保持表面湿润;在高温和大风天气要做好遮阳和挡风措施，在浇筑完毕后及时覆盖蒸养棚并开始蒸汽养护。

2.3 选择合适的时间段浇筑混凝土、控制混凝土入模温度和拆模时间

在西北酒泉地区，利用其自然优势，中午气温高、早晚气温低。夏天浇筑梁体混凝土选择在傍晚至凌晨时间段施工、春秋季节浇筑混凝土选择在上午至傍晚时间段施工，保证混凝土的入模温度在30℃以内、模板温度在35℃以内。对水泥、砂、石的储料仓、料堆进行遮阳处理，在搅拌混凝土的用水中加入碎冰来达到降温效果。冬季施工时，混凝土入模温度应控制在10℃以上、模板温度在5℃以上，采用对拌合水、原材料加热、模板加热等措施来提高混凝土的入模温度和模板温度。

选择在一天中气温高的时候拆模，避免环境温度和混凝土表面温度、混凝土表面温度和芯部温度、箱梁内腔温度和环境温度两两之间的相对温差过大(规范要求，两两相互之间温差不大于15℃)而造成温差裂纹。

3 箱梁混凝土的养护技术

从各类裂缝产生的原因分析不难得出，预制箱梁的养护是非常必要和非常重要的一项工作，养护工作的好坏直接或间接影响到预制箱梁混凝土的强度、耐久性、抗渗性等性能。预制箱梁养护方法主要有棚罩保湿、保温养护法和涂刷混凝土养护液养护法。

箱梁混凝土需要在早期就进行保湿、保温养护。大量的试验证明，预制箱梁混凝土浇筑完后，混凝土初凝之前，在其桥面及内腔很快使用水进行保湿养护，这种做法会导致混凝土表面灰浆将粉化或浅表层剥落，因此，不能直接在刚浇筑混凝土暴露的表面使用水养护。针对西北地区气候干燥、混凝土表面水分易散发，昼夜温差大，易导致混凝土早期失水过快产生收缩裂缝，本制梁场具体做法是混凝土浇筑结束且在混凝土初凝前对预制箱梁内腔底面和荞面进行二次收面，而后立即摊铺薄膜密封混凝土暴露面进行保湿、并及时用蒸养棚覆盖箱梁顶板和两端部(制梁台两侧采用10 cm厚保温彩钢材料形成固定保温墙)进行保温养护。在冬季施工时，按照设计温度梯度进行蒸汽养护。为加快制梁台座和模板的周转率，梁体混凝土强度达到设计强度的80%时就转移到存梁台座上。

为了保证梁体混凝土的后期强度能达到设计强度和预防混凝土出现裂纹，梁体在存梁台位上也必须进行养护，养护期不少于14 d。本工程对梁体外侧面和梁底面采用棚罩法喷淋保湿养护、箱梁内腔空间灌水罩端养护、梁体顶面采用土工布覆盖洒水保湿养护。

4 结语

通过现场抽检试验分析和实践，归纳出因环境温度、相对湿度等原因导致预制箱梁生产过程中出现的各类裂缝，总结经验取得相应的控制和防治措施，在后期预制箱梁的过程中出现混凝土裂缝现象明显减少。总结出在西北干旱施工环境条件下，不断的改进创新，改变养护施工工艺，制造出满足相应规范要求的预应力混凝土箱梁。

［1］铁科技［2004］120号，客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件［S］.

［2］科技基［2005］101号，客运专线高性能混凝土暂行技术条件［S］.

［3］孙长利.预应力混凝土箱梁早期裂缝预防措施研究［J］.山西建筑，2013，39(16):166-168.

［4］黎均权.预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及控制措施［J］.建筑学研究前沿，2013(1):45.