事故简介

沈阳铁路枢纽东北环线工程20m预应力大梁如图1-3所示，梁高900mm，混凝土强度等级为C50，胶结料用量为520kg/m³，掺高效减水剂，砂率为45%，坍落度约为220mm。2007年5月15日浇筑第一榀大梁，次日拆模几小时后发现梁上出现部分裂纹，其规律如下：裂纹均发生在梁上部，裂纹长度为10～15cm，宽0.1～0.2mm，间距25～30cm。大梁西侧裂纹比较多，东侧明显少于西侧（大梁南北走向）。

图1-3 预应力大梁图

原因分析

1.混凝土生产方面

浇筑前两榀大梁时，C50混凝土坍落度约220mm，大流态混凝土由于胶结料用量较高，掺入高效减水剂，砂率较普通混凝土大，其早期收缩比非泵送混凝土大得多，这给混凝土结构裂纹的控制带来较大难度，稍不注意，混凝土很容易产生早期裂纹。

2.施工与环境

1）地基。该工程地处开发新区，野外作业。大梁梁底座落在农田土上，土壤未夯实，下部无排水措施，易产生梁底地基不均匀沉降，导致大梁开裂。

2）环境。当天西南风5～6级，空气相对湿度为50%。据资料介绍，当风速为16m/s时，混凝土中水分挥发速度为无风时的4倍。大梁拆模后，上表面仅覆盖一层草帘子，大梁侧面直接暴露在外面，一旦大风袭击和太阳照射，表面水分蒸发速度就会加快，导致混凝土收缩快，加上梁壁又较薄，就很容易开裂，迎风面裂纹更是多于背风面。而大梁下部靠近土层，由于较潮湿，有梁内蓄水养护，温度差、湿度差都小于上部，裂纹较少。

3）养护条件。大梁拆模后，施工方在梁端孔洞处砌约30cm砖墙，在大梁芯内灌水，梁上部覆盖草帘子。梁体下部由于处于水养护条件，未发现裂纹，而上部因无湿养护条件，便易在梁侧壁拐角应力集中处产生裂纹。

事故处理

混凝土裂纹控制是一个系统工程，它涉及原材料质量控制、混凝土生产质量控制、混凝土运输和泵送质量控制，还与设计、施工质量以及环境因素有着密切关系。

1.改进混凝土配合比

胶结料总量（在这里，胶结料总量=水泥用量+HEA膨胀剂用量+粉煤灰用量）降至500kg/m³，砂率降至40%，为提高20m大梁抗裂能力，掺入膨胀剂，改进后的C50混凝土配合比见表1-2。

表1-2 改进后的C50混凝土配合比

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2.严格控制坍落度

该工程由于梁高900mm，梁肋较窄，为满足混凝土浇筑需要，供应底部混凝土时，控制出场坍落度在180mm左右，这部分混凝土量约6～7m³，采取适当现场流化办法，使坍落度为200～220mm，便于混凝土流向梁底和肋下部。梁上部混凝土约6m³，控制坍落度≤180mm，降低1%砂率，以提高上部混凝土抗裂能力。

3.施工措施改进

1）混凝土分两层浇筑，二次复振。根据资料和试验证明，混凝土初振后1～2h再次复振，可以提高混凝土密实度，减小混凝土收缩，同时其28d强度可提高10%～15%。该工程混凝土分两层浇筑。第一层浇筑高度450mm左右，约需1h，在第二层浇筑前，对下一层混凝土复振一次。振捣棒采取快进慢拔的办法，便于混凝土中气泡的排出，且可减小其沉降收缩，然后再浇筑上层混凝土。

2）提高梁芯内注水高度，改善梁上部养护条件。混凝土最适宜水养护，这对其强度增长、减小收缩都是十分有利的。因此将芯口全部砌死，内部注水高度从30cm提升至70cm，使更多的混凝土得到水养护。

3）加强梁外覆盖，保湿养护。大梁拆模后，从上部到梁底全部用塑料布包裹一周以上，确保梁上下部混凝土都能得到良好的保温保湿养护，减少了梁内外温湿度差，从而使混凝土梁内外、上下均匀变形。

4.裂纹处理

上述措施实施后，取得很好效果，梁上未见裂纹，塑料布内布满水珠，混凝土强度增长良好，7d同条件试件抗压强度达设计强度的80%。

1）开始浇筑的大梁裂纹较宽，在裂纹处凿V形槽，用水泥基结晶抗渗材料填充，加强湿养护。

2）大梁上部配预应力筋，张拉时部分裂纹肉眼已经观察不到。

预防措施

1）郊外浇筑的公路桥梁等构件，由于作业条件差（风大、地基多是农田），要高度注意覆盖养护。有条件的，尽量采用梁内孔注水养护，大梁外部应覆盖塑料布保湿保温养护。大梁地基要充分夯实，做好排水，防止梁底地基不均匀沉降。

2）高强度等级混凝土并不是胶结料用量越多越好，水泥和胶结料用量高，可泵性好，但混凝土的体积稳定性就差，收缩大。如美国桥梁设计规程规定胶结料用量不应超过475kg/m³。

3）长梁结构极易产生收缩裂纹，宜适量掺加膨胀剂，严格控制混凝土坍落度。

4）采用二次复振的办法，可提高混凝土密实度、强度，减少裂纹。