预应力混凝土构件张拉前裂缝产生的原因及其处理方法

民营科技２０１２耳第４期　建筑・规划・设计　预应力混凝土构件张拉前裂缝产生的原因及其　处理方法　吴天龚　（泰州锡龙建筑工程有限公司，江苏泰州２２５３００）　摘要：在后张预应力混凝土结构的工程应用中，常遇到预应力混凝土构件在张拉前即出现裂缝的问题。当混凝土结构是带裂缝　工作时，工程结构的耐久性以及结构性能都将会受其影响。因此，不论是施工过程还是使用阶段，裂缝的产生都是一个值得特别关注的　问题。对于预应力混凝土结构，其裂缝控制是较为严格的，尽管张拉前产生的裂缝可能会在张拉力后闭合，但是，张拉前即产生裂缝总　是会对结构性能产生不利的影响，因此，有必要对预应力混凝土构件在张拉前产生裂缝的原因进行分析，并在此基础上寻找可行的预　防裂缝产生的措施以及对结构出现裂缝后的裂缝种类辨别方法和相应的处理措施。　关键词：预应力混凝土；裂缝原因；处理　１　裂缝成因及其预防措施　广义上讲，裂缝产生的原因有两种。其一是由荷载引起的，我　们称这类裂缝为结构性裂缝，是承载力不足的结果，这主要是由　于底模支撑不牢而使预应力混凝土结构在张拉前受荷引起的；另　一种为由于变形受约束引起的，裂缝称为非结构性裂缝，如温度　变化、混凝土收缩，基础的不均匀沉降等因素引起的变形，当变形　收到约束，在结构构件内部产生次应力，加之混凝土的早期抗拉　强度是比较低的，因此产生的次应力很容易超过｝昆凝土的抗拉强　度，从而引起混凝土开裂。　混凝土结构产生裂缝的原因是多方面的，各种引起混凝土开　裂的因素不但能地产生裂缝，而且它们又是相互联系，相互　影响，因此对于一道裂缝的成因不仅是把握其主要因素，还要全　面考虑其它的相关影响因素。　预应力混凝土构件在张拉前其受力性能同普通钢筋混凝土　构件是完全相同的，所以一般来说，凡是适用于普通混凝土的防　止裂缝出现的措施，均能适用于未张拉的预应力混凝土构件，这　些预防裂缝产生的措施主要包括：　１）改善混凝土材料的性能。例如：选用干缩较小的水泥品种；　合理调整混凝土的配合比，采用低水灰比，降低砂率，采用中粗　砂；掺加适量的外加剂，如高效减水剂、减低收缩剂、微膨胀剂等。　２）加强混凝土浇捣的控制和加强混凝土的养护。例如：在振　捣过程中既要确保混凝土的密实，又要避免过度振捣：加强喷水　保湿养护，大面积混凝土暴露部位要覆盖上草袋，对于一些重要　的构件可以在其表面喷盖一层防水薄膜。　３）结构设计时，应注意减少收缩和温度变形的影响以及加大　抵抗变形的能力。例如：适当加强梁的腰筋量以及增加板面钢筋，　以分散裂缝的作用和控制裂缝的发展：必要时设置后浇带，分片　间隔施工。　４）加强预应力混凝土构件的底模支撑。例如：做好支撑的地　基土处理，以减少基础的沉降量；支撑设计时应注意减少预应力构　件支撑与其他非预应力构件支撑的联系，在拆除侧模板时要小心　从事，防止预应力构件底模支撑松动，措施之一：禁止使用木支　撑。　２混凝土构件开裂后裂缝类型的判别和处理　判别裂缝类型首先要对裂缝的外形特征及其位置进行观察　和分析，例如收缩裂缝多发生在混凝土表面上，裂缝较浅而细，对　于板类构件，多沿短方向均匀地分布于相邻的两根钢筋之间并与　钢筋平行，对于高度较大的预应力混凝土梁，一般在腰部产生竖　向裂缝，且多集中在构件的中部，中间宽两头窄，至梁的上缘及下　缘逐渐消失：而温度裂缝要看出现在哪种构件上，对于板构件上　的温度裂缝多为贯穿裂缝，发生在梁上的多是表面裂缝，大多数　温度裂缝沿结构截面高度呈上宽下窄状，当上下边缘区配筋较多　的结构，有时亦出中间宽两端窄的梭形裂缝，裂缝发生前会发出　断弦式的声音。对于张拉前预应力构件产生结构性裂缝，则往往　是在受拉区的混凝土展开（受拉区应按施工工程中的实际受力模　型分析），因此此裂缝在构件表面光呈边缘较宽，在构件内逐渐变　窄小。其次要辅以必要的检测工具对裂缝的宽度、长度、深度、具　体位置以及其稳定性进行观测，靠肉眼和借助放大镜寻找与观察　裂缝的位置，确定裂缝的始末端，再用钢直尺测量裂缝的长度和　位置。裂缝的宽度一般采用读书显微镜或用塞尺量测；裂缝深度　的测定有三种方法：　１）超声波法；　２）取芯法；　３）薄片插入法。　为了观测裂缝的发展情况，可用手持式应变仪测量或用铁片　观测器测量；可能的话最好对钢筋进行锈蚀检测。对于表面裂缝　只要进行普通的裂缝修补；深层裂缝和贯穿裂缝可能会破坏张拉　前预应力构件的普通钢筋，因此修补时先要对钢筋强度进行鉴定　并确定是否要加固。　不同国家对裂缝有各自使用于国情的宽度要求。我国规范规　定对于各种环境下裂缝的宽度超过０．１ｍｍ以上的都要进行裂缝　修补。混凝土的裂缝允许宽度限值大致如下：　环境及要求　裂缝限值（ｒａｍ）　无侵蚀介质，无防渗要求　Ｏ．３　有轻微侵蚀，无防渗要求　Ｏ．２　严重侵蚀，有防渗要求　０　１　以上只是对普通钢筋混凝土的规定，对于预应力混凝土构件　在未张拉前虽可以认为是普通钢筋混凝土，但是它的裂缝要求就　更严格。对于普通钢筋混凝土如果裂缝已经影响到结构的内部钢　筋，就要进行加固处理。对预应力混凝土结构也是如此，而且万一　很严重就必须拆掉重新施工。　对于一般的表面裂缝只要没有影响到混凝土内部的钢筋，用　补缝等技术就可以处理。目前混凝土裂缝的修补方法主要有三　种：表面封闭法、开槽填补法和压力注浆法。表面封闭法一般用于　处理表面的微细裂缝，采用防水涂料进行表面涂膜处理，达到封　闭裂缝和放水的作用，该方法虽然施工简单，但不适合于宽度大　于０．２ｒａｍ的裂缝：开槽填补法师沿着裂缝将混凝土凿成ｖ型槽，　然后用水泥类或树脂类填补材料将其填平补牢，达到封闭裂缝的　目的。采用环氧树脂砂浆填补，由于收缩和老化的关系，长期的效　果也不甚理想：压力注浆法师借助压力将注浆液注入混凝土裂缝　中而使裂缝充满补牢。这种方法不损伤结构的强度，补完后防水　性和耐久性可靠，修补的质量也较好。裂缝的修补要考虑构件的　耐久性、防渗性和美观。对于预应力度较大的全预应力构件，当该　构件在张拉前出现了非结构性裂缝，如果裂缝较细，一般在张拉　后裂缝将在预压力作用下自行闭合，所以张拉前只要先进行表面　封闭法或补缝即可保证构件的正常使用；而当该预应力混凝土构　件张拉前产生结构性裂缝，则对于裂缝宽度在０．３ｒａｍ以内时均需　先补缝后再进行张拉，最好采用压力注化学胶粘剂（下转１２页）　民营科技２０１２年第４期　科技论坛　建筑物防雷工程接地电阻的非接触测量法　秦兆军李庆君　（内蒙古自治区防雷中心，内蒙古呼和浩特０１００００）　摘要：随着电子信息时代的到来，人们对防雷接地的认识逐步加深，接地技术也随之得到进一步发展。本文着重对非接触测量法　的工作原理．测试方法等做了详细的阐述。　关键词　防雷；接地电阻；非接触测量法　１接地龟照测试原理　被测接地电阻的引线就可立即测得被测电阻值，而且由于不必断开接　所以所测值准确反应了设备运行ｌ青况下的接地状况。　接地电阻是接地短路电流经接地装置向无穷远处自由流散时，　地线即可测量，２对多点接地系统（如：每根电线杆都局部接地；而且每个电线杆　接地装置的电位ｖ０（以无限远处为参考点）与经接地装置流入地中的　２．之间都以架空地线连接的输电线路），它的回路电阻由四部分组成：１）　电流Ｉ的比值。　被测接地电阻Ｒｘ；２）大地电阻Ｒ　通常规为０Ｄ．；３）架空地线电阻　２非接触测量法　，　￣ｑ；４）其余各杆的并联接地电阻Ｒ　一，Ｒ　Ｒ∥　该法使接地电阻的测量　Ｒ　，通常运小于ｌ钳形接地电阻测试仪　技术向前迈进了一大步。测　Ｒｅ／……∥Ｒ　。输电线路的电线杆越多，并联接地电阻越小。回路电阻为　Ｒｈ　Ｒｘ十Ｒ　ｈ十Ｒｌ加　…／／ＲＢ＝Ｒ￣＋Ｒ　一Ｒ　（５）　量的原理如图１所示。使用　因为Ｒ　≤Ｒ　，因此，　Ｌ　＿ｅ　电压发生器　的测量仪器为钳形接地电阻　测试仪ＣＡ６４１　１、ＣＡ６４１３等　被测接地电阻完全可以　｛　ＩＲＡ　（虚线框内部分）。图１中，Ｎｇ　用测试仪的测得值表示。　Ｒｘ　Ｒ１　ＩＲ２　Ｐ专　＇　图１用钳形接地电阻测试仪　为绕在仪器钳口内的发生器　但是对没有构成接地回　专　侧量接地电阻　线圈，Ｎｒ为绕在钳口内的接　路的接地体，钳形接地电　图２多点接地系统的测试　收线圈。两线圈之间具有良好的电磁屏蔽。测量时钳１：３闭合，测量仪的　阻测试仪无法直接测量它的接地电阻。接地体内通常总有泄漏电流存　在，钳形接地电阻测试仪还具有测量接地体内泄漏电流的功能，其测　发生器线圈在被测接地回路内发生一个已知的恒定的交流电压Ｅ。　ｍＡ到３０Ａ。如果泄漏电流太大，所测接地电阻值不准确，　Ｅ：ｅ／Ｎ　（１）　量范围从ｌ－　＿　…………………　《　盈电流放大器　ｌ　（２）　此时须先将造成的故障排除后重新测量。　２．１对于多点接地且被测装置只有一条引线的线路测式中，ｅ为发生　３结论　Ｒ＝Ｅ／Ｉ＝Ｋ（ｅ／ｉ）　非接触测量法是一种先进的测量技术，具有诸多优点。不过，测　器发生的内部电压。为提高抗干扰能力，交流电压的频率为不同于ｌＴ　频的某一高频。Ｅ在回路中产生电流Ｉ：　试Ｉ１义测得的电阻值是包括被测接地电阻在内的整个回路的电阻。所以　Ｉ＝Ｅ／Ｒ　（３）　在测量的时候必须考虑这一点，以利对测量结果的分析。　它被置于表内的接收线圈（ＣＴ的二次线圈）转换为　参考文献　Ｉ：Ｉ／Ｎ　（４）　『１１　ＧＢ５００５７－９４建筑物防雷设计规范ｆＳ１．　２１　ＧＢ５００８９－２００７民用爆破器材工厂设计安全规范『ｓ１．　、　测量部分测得电流ｉ并计算下式即可求得回路电阻。试仪显示的　『ｌ３１陈先禄，赵爱华，刘渝根，等．ｓＺＪ型接地装置的接地电阻的计算方　电阻值即为被测接地电阻值。　由Ｔ作原理知，这种测量仪使用起来十分方便，只须将钳口夹住　法们．重庆大学学报，２００４，２７（１）：４９－５２．　【上接２７４页）的方法进行补缝。对于中等和低预应力度的部分　试结果分析，粱的张拉应力和伸长值及反拱和梁端侧移量均满足　　预应力混凝土构件，当改构件张拉前已产生非结构性裂缝，应先　设计要求。封闭裂缝后进行张拉；而当该构件张拉前产生结构性裂缝，且当　裂缝位置与宽度均在原设计允许的范围内时，可不进行裂缝处　理，直接张拉即可。按照裂缝的不同产生原因与原设计允许范围　进行比较分析，得出既保证构件质量又能满足耐久性要求的处理　措施。　３工程实例分析　４结论　４．１　预应力构件张拉前产生的裂缝可以分为结构性裂缝和非结　柯性裂缝，前者是由外荷引起的，而后者是由变形引起的。预应力　构件未张拉前所出现的裂缝，多是由表及内的温度差异和混凝土　收缩过大而引起的非结构性裂缝。但是如果因施工不慎，也可能　使未张拉的预应力构件因支撑强度、刚度不足和地基沉降或施工　活载等因素产生结构性裂缝。　４．２在实际工程中要根据当时的环境因素，施工条件和气候来对　混凝土构件进行养护。当预应力构件未张拉前出现裂缝即应及时　进行裂缝检测，判断裂缝的成因，对裂缝的修补措施进行磋商，从　而制定修补的最佳方案。　４．３按预应力混凝土结构预应力度的大小及裂缝宽度大小，可以　在确保构件质量及耐久性满足原设计要求的前提下，有区别的加　以处理。　例如某中学的综合体育馆采用部分预应力结构，主梁长　２４ｍ，高１．６ｍ，采用后张法施工。拆除侧模后，发现预应力梁的侧面　表面有数条不同程度的裂缝。裂缝宽度在０．１～０．２ｍｍ之间，均位　于梁的腰部，形状为由上至下两端较细中间较宽的纺锤形，其中　跨中的裂缝最长，其下端已达梁底，上端距离梁顶ｌＯＯｍｍ。在混凝　土浇筑后的几日，温度较高，日光照射充沛。施工单位对混凝土只　作了梁顶部喷水养护，而对混凝土预应力梁侧的养护不够。由于　预应力梁暴露在室外，在室外气温较高的情况下混凝土失水较多　且较快，混凝土的收缩变形较大。　４．４最后要说的是即使裂缝的修补方法有多先进，预应力混凝土　经分析，这些裂缝主要是由于较大的干缩受约束而产生的收　构件在张拉前出现裂缝都会影响构件未来的张拉使用，因此比补　缩裂缝，其中由于温度应力的影响又扩大了裂缝的发展。这些裂　救措施更重要的是预防措施。亡羊补牢再好也不如防范于未然。　缝宽度不大，深度教浅，对普通钢筋受力影响不大，并且混凝土的　参考文献　强度经检测已达到原先设计强度的１３０％，因此可以先对４８小时　［１］杜拱辰．现在预应力混凝土结构［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版　后按正常的施丁方案进行预应力张拉。通过对张拉过程的现场测　社．１９８８．