对于预应力混凝土梁体结构的裂缝产生原因以及预防措施

对于预应力混凝土梁体结构的裂缝产生原因以及预防措施刘红波王海滨宋希涛青岛合源建筑设计有限公司山东青岛266045【摘要】预应力混凝土结构具有较窄的裂缝宽度，因此被认为预应力混凝土的耐久性要远高于普通混凝土结构。但是通过大量的工程实例，我们可以得出结论预应力混凝土结构本身也存在着混凝土的耐久性问题，在某些工程中甚至会表现很严重。本文就从影响预应力混凝土耐久性的各个因素进行了分析和讨论，最终对如何进一步提高预应力混凝土的耐久性进行了相关的探讨。【关键词】预应力混凝土，裂缝，耐久性，解决途径Abstract:Prestressedconcretestructurehasanarrowwidthofcrack,thereforeconsideredprestressedconcretedurabilityisfarhigherthanthatofordinaryconcretestructure.Thisarticlefromtheinfluenceofprestressedconcretedurabilityofeachfactorwasanalyzedanddiscussed,finallyhowtofurtherimprovetheprestressedconcretedurabilityarerelatedtothis.Keywords:prestressedconcrete,crack,durability,solution中图分类号：TU377文献标识码：A文章编号：1111预应力混凝土结构中存在的裂缝问题近些年来，随着科学技术不断进步，工程对于钢材的强度也有了更高的要求，同时高质量钢材的使用为高效混凝土的发展提供了很好的基础。目前，土木、水利工程中已经广泛应用了预应力混凝土。，预应力混凝土同普通混凝土一样，经过长期的使用过程，混凝土的结构性能会随着时间的推移而逐渐发生一定程度上的衰退，这类问题的实质为预应力混凝土结构的耐久性问题。同时受施工技术等各方面因素的影响，混凝土结构随着时间的推移，会产生各种裂缝，有些裂缝甚至出现在结构工程投入使用之前。在预应力混凝土结构工程中最为常见的裂缝有横向裂缝，纵向裂缝，腹板斜裂缝和表面龟裂等几个裂缝类型。1111．1111横向裂缝在运营期间横向裂缝的发生较为常见，同时受质量超载等各种因素的影响，预应力的损失有时候会远远超过设计的预想，这极大的增加了横向裂缝的产生的可能性。此外，随着徐变在上拱的进一步发生和发展，结构梁的上翼缘也同样极其容易产生相应的横向裂缝，而且随着这种徐变作用的进一步发展，如果在桥上承受较大的荷载时，这种徐变的裂缝会产生暂时的闭合现象。在施工期间内出现横向裂缝的主要原因是相关的控制工作不到位，例如施工中产生底座下沉，施加预应力相对滞后，以及结构受到外力的冲击作用等现象。1111．2222纵向裂缝纵向裂缝是在预应力梁影响力和破坏力最为严重的一种裂缝类型。首先，对预应力筋的张拉工序是在预应力简支梁的预制过程一道极其关键的工序。如果预应力筋张拉过大，就可能致使梁体上翼缘混凝土产生相应的竖向裂纹，而在下翼缘产生相应的纵向裂纹，严重时可能使预应力混凝土出现相应的塑性变形而发生开裂现象，对梁的寿命产生极大的影响。如果混凝土结构设置的保护层过薄或者在混凝土中掺加一定含量的含氯盐的外加剂，都会时梁的下翼缘受到过高的纵向压力进而产生裂缝现象。此外，如果梁体底板比较厚，那么在混凝土硬化期间会产生大量的水化热，使结构内部产生较高的温度，外部温度较低，这样会使梁体内部受到相应的应力作用，当应力作用大于混凝土本身的抗拉强度时，就会引起梁体结构的开裂，表现形式多为纵向裂缝。1111．3333腹板斜裂缝斜截面受到强度或内部受到的主拉应力在支座附近梁体下部会在产生结构弯矩的同时产生相应的剪力作用，由弯矩作用产生的拉应力与因剪力作用产生的剪应力相互作用下，形成倾斜方向上的主拉应力，当主拉应力超过混凝土内部相应的抗拉强度时，就会产生斜向裂缝。1111．4444表面龟裂预应力构件产生龟裂现象的原因主要下面几个方面，混凝土配合比不合适，施工和易性控制不严格，混凝土浇筑不均匀、钢筋保护层偏差大。2222裂缝对预应力混凝土中钢筋锈蚀速度的影响传统的施工观点认为，梁体结构产生的横向裂缝，会导致腐蚀介质的直接渗入，进而促使钢筋产生锈蚀，进而影响到构件结构的相应强度，这种对结构的危害在外界环境较为恶劣的情况下表现更为明显和严重。所以，为了更好的保证构件结构的耐久性，必须对结构的横向裂缝的宽度进行严格的控制。然而随着研究的进一步深入，发现存在横向裂缝的构件进行长期的暴露实验后，进行工程质量的相关实际调查，发现横向裂缝的产生对钢筋锈蚀的并没有十分密切的联系。2222．1111基本理论结构出现横向裂缝后，存在两种裂缝处钢筋锈蚀的机理理论，其中一种理论认为裂缝区域会发生相应的阳极反应和阴极反应，阳极和阴极相对较小并且紧密结合在一起，而氧气通过裂缝处进入提供给阴极发生促使构件相应的反应。而另外一种理论则认为在结构裂缝处的钢筋表现为阳极反应，而裂缝间的钢筋表现为阴极反应。这样，氧气通过未裂缝的混凝土进入到阴极部位。但是经过实际的观察实验发现，第二种理论更加接近实际的工程情况，即钢筋的钝化膜受到氯离子的侵蚀作用和碳化作用首先遭到破坏，这样裂缝处的钢筋受到化学作用处于活化状态，表现为阳极，而裂缝间钝化区表现为阴极。由于第二种机理的作用，裂缝对钢筋的锈蚀作用影响作用较小，因为结构的开裂只会对加速钢筋锈蚀的产生作用，而钢筋的锈蚀速度要受阴阳极之间的电阻作用以及阴极处的含氧浓度的影响，因此裂缝在钢筋锈蚀过程中不起到绝对的控制作用，仅仅能在起始阶段促使钢筋锈蚀的活化。2222．2222影响分析裂缝在混凝土构件出现后，无论是受到氯离子侵蚀作用的影响，还是受到碳化作用，都能促使裂缝处的钢筋处于活性的状态，钢筋表现为阳极；而裂缝周围的大部分钢筋将会依然处于钝化状态，周围钢筋表现为阴极。这样就构成了具有阳极和阴极结构组成的活化钝化电池，由于电池的作用进一步加剧了局部锈蚀作用的发展。此外在氯离子的侵蚀作用下，在裂缝处的钢筋的锈蚀产生相应的宏电流和微电流，其中以宏电流为主。利用上述的理论可以有效测定构件裂缝处的产生的锈蚀电流。当混凝土构件刚开始出现相应的横向裂缝时，裂缝处钢筋由于锈蚀作用产生的宏电流密度会随着裂缝宽度的增加不断增加；氧气通过混凝土向下部钢筋的扩散速度会逐渐下降，因而钢筋的锈蚀速度也会受到影响而显著下降；因而可以得出结论，一段较长时间之后，裂缝宽度作用对钢筋锈蚀速度的影响作用相对较小。3333提高混凝土结构耐久性的几点措施3333．1111预应力结构的裂缝控制(1)采取相应措施进一步改善混凝土材料的相关性能，例如选择使用干缩比较小的水泥品种，对混凝土的配合比进行合理的调整，可以选择使用较低的水灰比，进一步降低砂率，选择使用中粗砂，并且参合一定量的外加剂，例如减低收缩剂，高效减水剂，膨胀剂等。(2)加强在进行混凝土浇捣工作中的控制力度和加强对混凝土的养护工作。在混凝土的振捣过程中要充分确保混凝土的密实度，同样还要避免过度振捣引起的质量危害。加强对混凝土的喷水保湿的养护工作，大面积混凝土要在主要的暴露部位覆盖上草袋，可以选择在某些重要的构件表面喷洒一些防水薄膜。(3)进行结构设计时，应减少构件体积收缩和由于温度变形的等因素的影响以及加大构件抵抗变形的相应能力。适当增加梁的腰部钢筋的数量或者增加板面钢筋。3333．2222提高混凝土的保护质量（１）在进行混凝土构件设计时要采取措施适当增加保护层厚度，进而起到要防止钢筋锈蚀的作用，要按照相关的规范和要求进行设置，此外，保护层不宜太厚，否则混凝土构件有效高度会因此减小，受到较大外力时会影响到裂缝的宽度。(2)在混凝土表面制备相应的防护涂层，表面防护涂层的作用是防止混凝土产生腐蚀，制备工作要选择在混凝土完全养护完毕之后或者对旧混凝土结构的一些疏松空隙进行表面预处理后才能够进行，制备后会形成一层具有抗渗和耐久效果的防腐隔离层，进而起到有效阻止腐蚀介质侵蚀混凝土的作用，也同时有效地阻止腐蚀介质进入混凝土，某些方面起到了美化环境的作用。混凝土表面涂层按照其发生作用的机理可以分为隔离型和封闭型两大类，在实际工程应用中，常常将封闭和隔离作用联合起来进行使用，进而起到了加强防护的效果。现在，混凝土表面涂层在建筑施工中已经越来越受到了重视，这项工艺已经在世界各国范围内得到了较为广泛的使用。【参考文献】【1】范明玉关于预应力混凝土结构面临的问题及对策广西质量监督报【2】李青松，蒋德稳，预应力混凝土结构耐久性初探混凝土【3】方侠敏，预应力钢筋混凝土的耐久性研究综述施工技术【4】张德峰，吕志涛裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究工业建筑对于预应力混凝土梁体结构的裂缝产生原因以及预防措施作者：刘红波，王海滨，宋希涛作者单位：青岛合源建筑设计有限公司刊名：城市建设理论研究（电子版）英文刊名：ChengShiJiansheLiLunYanJiu年，卷(期)：2012(20)引用本文格式：刘红波.王海滨.宋希涛对于预应力混凝土梁体结构的裂缝产生原因以及预防措施[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2012(20)