张静莉

(安阳市食品药品审评中心， 河南 安阳 455000)

0 引言

预应力混凝土空心板与普通钢筋混凝土相比具有抗裂性能好、自重轻、节约钢材、造价低及承载能力高等优势，在道路桥梁及工业与民用建筑中得到广泛的应用。但是对原材料、制作工艺过程要求严格，控制不好极易出现裂缝。直接影响混凝土空心板外观及结构性能。本文主要对预应力混凝土空心板早期裂缝的成因进行探讨与分析，有针对性的采取措施。加强过程质量控制，预防和减少裂缝产生。保障预应力混凝土空心板应具有的安全使用性能。

1 裂缝产生的原因

1.1 混凝土收缩是裂缝产生的主要原因

混凝土是由水泥粘结多种材料，由可塑性逐渐凝结硬化而形成具有一定机械强度的人工石。混凝土在凝结硬化过程中因收缩而导致裂缝是产生裂缝的主要原因。由于水化反应和游离水的迁移蒸发导致混凝土体积收缩。收缩时混凝土内部压应力远大于表面拉应力时即形成收缩裂缝。收缩分为塑性收缩和干燥收缩。

1.1.1 塑性收缩

主要发生混凝土浇筑3～4小时后，混凝土在塑性阶段因失水形成表面泌水，水分大量蒸发，骨料下沉等使混凝土在凝结过程中体积收缩。当混凝土表面风吹日晒，气温干热时极易形成混凝土内部水分向外迁移速度远小于蒸发速度。导致未硬化的混凝土塑性收缩，其收缩量可达1%。

1.1.2 干燥收缩

混凝土终凝后表层水逐步蒸发，水分由内向外迁移湿度下降。同时，在混凝土集料间形成的毛细管内的水分水化和迁移后形成负压即“毛细收缩”， 多重作用导致混凝土干燥收缩体积减小。在制备混凝土时，水以其作用不同，分为物理水、化学水。水与水泥反应形成一系列水化产物，在凝结硬化过程中，将沙、石、钢筋等材料紧紧地胶结在一起，形成具有机械强度和设计形状的人工石。物理水在环境、外力作用下，多余的层间水不断迁移至表面，蒸发。整个物理——化学过程是一个不可逆过程。终凝后，混凝土因失水发生体积收缩称为干燥收缩或“吸附收缩”。是混凝土收缩变形产生裂缝的重要成因。

1.2 温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质。当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，变形受到约束将在结构内部产生足够大的压应力，当内外受到的应力差足够大时则出现温度裂缝。

（1）混凝土受水泥水化热、日光照射、气候昼夜温差等因素影响而出现冷热变化时，将发生收缩与膨胀，产生温度效应。特别是水泥水化热高时，可使混凝土内部最高温升达70 ℃，导致与混凝土表面温差过大，压应力远大于表面拉应力而产生温度裂缝。另外，当设计标号高、厚薄不一致的大体积混凝土空心板、保温保湿措施不及时或不到位也将导致混凝土表面产生温度裂缝。

（2）当预应力混凝土空心板受到0℃以下气温影响时，其层间部分游离水结冰，体积膨胀约9%，混凝土产生膨胀应力；同时凝胶孔中的过冷水产生渗透压使混凝土受到膨胀应力增大，强度降低，导致裂缝产生。温度低于0℃ ，混凝土吸水饱和是冻胀裂缝产生的必要条件。

1.3 原材料因素

1.3.1 水泥

品种不同的水泥及同体积混凝土水泥用量不同其水化热值也不同。如果水泥用量采用规范要求的高临界值，混凝土在水化硬化过程中其自缩值、水化热值都大于正常水泥用量的混凝土。加大了收缩裂缝产生的几率。掺有矿渣微粉品种的水泥，由于早期表面强度低，自收缩值较大，受外界影响因素敏感，易产生收缩裂缝。

1.3.2 骨料

骨粉比对C35以上混凝土影响大。骨料粒径大，混凝土收缩值小。所以粗集料要选择质地坚硬、级配合理、针面状颗粒＜5%、无粉化、含泥量＜0.5%的石子。细集料沙子易采用中砂，含泥量＜2%。若骨料中细集料多，含粉状泥土多，混凝土拌和不均匀，减弱了混凝土内水泥与骨料间的结合力，即加大了裂缝产生的机会。

1.3.3 外加剂

在制备混凝土时为便于施工，为保持良好的‘和易性’和混凝土强度，通常加入减水剂、增泡剂、缓凝剂等一种或几种外加剂。当使用的原材料发生较大变化，由于外加剂与水泥等材料存在的相容性问题将直接影响混凝土的和易性、凝结时间、强度等性能。导致应力不均匀程度增加，极易产生裂缝。

1.4 预应力混凝土制备因素

混凝土浇筑过快、流动性低、振动不实、不均。硬化时沉实过大，容易在浇筑数小时后产生裂缝；塌落度控制不严，导致收缩值不一致产生裂缝。

没有按照图集设计组织施工。混凝土配比、部筋不合理、保护层厚度不够、造成结构性受力不均，而产生裂缝。

对预应力筋建立的预应力值，根与根差值较大；放张受力筋的时间不适宜（要求混凝土强度达到设计值 75%）；或方式方法不正确（要求从中间向两侧对称放筋）；对于先张法台座不平整或有裂缝等因素，致使放张受力筋时，由于混凝土局部受到的压应力与拉应力不平衡在压应力超过拉应力的极限处而导致裂缝产生。

在制作过程中（长线张拉工艺），由于设备原因导致一组预应力混凝土空心板侧弯时，两侧受拉主筋受力不均，极易造成沿弧度方向产生裂缝；贴近空心板侧面的机械墙板锈蚀时，运行阻力增加，易造成沿板侧面裂缝。

1.5 混凝土养护因素。

混凝土在凝结硬化早期。当气温高，风干物燥季节，阳光直射混凝土时，造成表面水分急剧蒸发，内外含水梯度加剧。或在早春初冬季节，气温昼夜温差大时，如对混凝土养护的措施不及时、不适宜，都易引起混凝土内部压应力远大于表面拉应力导致混凝土表面形成裂缝。需及时覆盖洒水，始终保持混凝土湿润。要注意适时覆盖保暖。

2 防止与控制裂缝的产生

2.1 原材料和设计方面

按结构标准，设计图集要求组织材料和生产。对原材料进行入场检验，以保证沙、石、钢筋、水泥质量。粗骨料含泥量＜1%，针片状颗粒含量＜5%。细集料泥含量＜2%。加强混凝土塌落度、强度试验，选择适宜的配合比。科学合理布筋。

2.2 施工和制备方面

施工环节是控制裂缝出现的重要方面。首先，要准确计量集料配比，合理掺加塑化剂或减水剂，严格控制加水量和塌落度。控制混凝土拌和时间，振捣时间以保证混凝土具有良好和易性、密实性。搅拌时间短，过振都易引起混凝土集料分布不均匀。其二，建立钢筋预应力值要符合设计要求且每根预应力值相差不能大于设计值的5%。以保证空心板结构受力均匀。其三，要依据当地气候掌握浇筑时间避开高温和阳光直射时间段。其四，生产用台座要平整，特别是混凝土材料的台座不应有不均匀沉陷或裂缝，以防空心板预应力筋放张时底部压应力受阻而产生裂缝。同时要掌握好预应力筋放张时间和起板时间，龄期不少于十四天。

2.3 混凝土养护方面

不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养护最为关键。混凝土浇筑完成后应尽快使用具有良好保水性能的覆盖物覆盖，洒水养护。保持混凝土表面包括侧面始终处于湿润状态，养护时间不少于二周。当气温低于10℃昼夜温差大时，要覆盖保温材料，采取保温保湿措施。总之达到混凝土内外部水分的迁移与蒸发相平衡，水化热引起的内外温差降至最低为要求。

3 结束语

预应力混凝土空心板早期裂缝形成原因是多方面的，也是较为复杂的。要考虑到原材料、施工环境、设备设施、制备过程控制、混凝土养护等因素依据具体情况具体分析。严格控制致使裂缝出现的主要因素。树立质量意识，积极采取应对措施。就能有效防止或减少早期裂缝的形成和延伸。避免因裂缝导致混凝土保护层、结构性受到破坏，确保预应力混凝土空心板的抗渗性、耐久性、安全性符合质量及使用性能要求。

[1] 郑宝堂 等 浅析预应力先张法空心板裂缝产生原因[J].辽宁省交通高等专科学校 2004年3月.第1卷（1）

[2] 赵成泉 曲国庆 预应力混凝土空心板的早期裂缝成因及对策[J]. 淄博学院学报 2001年6月.第3卷（2）