[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3899次
一、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的内部原因
1 ．混凝土含气量过大，而且引气剂质量欠佳。目前泵送混凝土用量较大，为了保证泵送混凝土的可泵性，往往在泵送混凝土中加人适量的引气剂。由于各种引气剂性能有较大的差异，因此在混凝土中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在混凝土中会形成较大的气泡，而且表面能较低，很容易形成联通性大气泡，如果再加上振动不合理，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 2 ．混凝土配合比不当，混凝土过于黏稠，振捣时气泡很难排出。由于混凝土配合比不当，例如胶结料偏多、砂率偏大、用水量太小、外加剂中有不合理的增稠组分等，都会导致新拌混凝土过于黏稠，使混凝土在搅拌时就会裹人大量气泡，即使振捣合理，气泡在黏稠的混凝土中排出也十分困难，因此导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。 3 ．由于混凝土和易性较差，产生离析泌水。为了防止混凝土分层，混凝土入模后不敢充分振捣，大量的气泡排不出来，也会导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些水泥厂为了增大水泥细度，提高水泥早期强度，又考虑节约电能，往往在磨粉时加人一些助磨剂，例如木钙、二乙二醇、三乙醇胺、丙二醇（l. 2）等物质，由于其中一些助磨剂有引气性，而且引入的气泡不均匀且偏大，也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 二、解决混凝土内部不利因素的方法 1 ．选择使用优质的引气剂。优质的引气剂在混凝土中引人的气袍直径宜在10—200 微米，气泡表面能比较高，气泡在混凝土中分布比较均匀（平均间距不大于0. 25毫米）。笔者先后试验了11 种引气剂对混凝土含气量、抗压强度、凝结时间以及掺引气剂经时含气量损失等，认为以丹宁酸和旅烯为主要原材料的引气剂综合性能较好。 2 ．降低混凝土黏稠度。适当调整混凝土水灰比、砂率、胶结材料用量以及外加剂的组分，改善混凝土的黏稠性，也可以提高混凝土结构窗层的质量。 3 ．控制新拌混凝土和易性。如果混凝土离析泌水，严格控制振捣时间，必须适时进行复振。 4． 如果水泥中含有引气组分，在拌制混凝土时应在其中加入消泡剂。例如加入适量的磷酸三丁脂、有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂以及表面张力低于 30 达因/厘米的许多助剂，都可以消除其中的气泡。 三、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的外部原因 在《混凝土泵送技术规程》中规定“混凝土浇注分层厚度，宜为300—500 毫米”，但是在实际施工时，往往浇注厚度都偏高，由于气泡行程过长，即使振捣时间达到规程要求，气泡也不能完全排出，这样也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 不合理使用脱模剂是造成硬化混凝土结构表面蜂窝麻面的主要原因。目前脱模剂市场比较混乱，良莠不齐，产品大致分以下几大类：矿物油类、乳化油类、水质类、聚合物类和溶剂类等。 就矿物油类脱模剂而言，不同标号的机油黏度也不尽相同，即使是同标号的机油，由于环境温度不同，黏度也不相同，气温高时黏度低，气温低时黏度高。当气温较低时，附着在模板上的机油较黏，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到黏稠的机油，即使合理振捣气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些单位充分注意到这一点，在机油中加入部分柴油，用来降低脱模剂的黏度，这样做能起到一定作用，但是仍不能取得令人满意的效果。 水乳类脱模剂目前在市场上比较多，但是有一些产品选用的乳化剂引气性较大，也会给混凝土结构面层造成蜂窝麻面。 动植物油进行脂化的舰模剂出现的问题较多，其原因是产品中含有引气性比较大的乳化剂及增稠剂，会给混凝土结构面层带来极大的影响。模板材质不同也会使混凝土结构面层出现不同的状态。溶液和各种固体接触后都会形成不同的接触角，水泥浆体也不例外，接触角越小液体在固体上附着力越强（用余弦定理可以解释）。在日常生活中常用的“不粘锅”其面层就涂了聚四氟乙烯（商品名称叫特夫隆），在生产实践中大家都知道在其他条件相同的前提下，使用尿醛树脂压制的竹或木模板成型的混凝土面层质量比用铁模板成型的混凝土面层质量有明显的提高。 环境温度对混凝土结构面层的质量也有影响。由于气泡内部含有气体，因此气泡休积变化对环境温度特别敏感，环境温度高时气泡休积变大，气泡承载力变小，容易破灭。环境温度低时气泡体积变小，承载力较大，不容易形成联通气饱。即使混凝土结构面层有气泡，气泡也很小，对混凝土结构外观影响不大，由此使人们联想到冬、夏季混凝土结构面层好于春、秋季。 www.tmgc8.com 春、秋季节昼夜温差较大，因此附着在混凝土结构表面的气泡体积变化也很大，当混凝土面层水泥浆体的强度小于气泡强度时，气泡体积随环境温度变化而变化，气泡周围的水泥浆体也随之变化，随着时间的推移水泥浆体的强度不断增加，当气泡周围水泥浆体达到一定强度时，再不随气泡体积变化而变化，如果此时正赶上气泡直径最大时，势必给混凝土面层留下孔洞。 四、解决混凝土外部不利因素的方法 1．严格按《 混凝土泵送施工技术规程 》中的规定执行，每层混凝土浇注厚度不应大于 50 厘米。 2 ．选择使用优质的脱模剂。 3 ．在有条件的情况下应优先选用尿醛树脂压制的竹、木模板进行成型。 4 ．复振是消除混凝土结构面层蜂窝麻面最有效的方法之一。笔者曾在北京某工地发现 6 个混凝土桥礅表面下部平整光洁，越往上气泡越多，最上层气泡最多，一个桥礅用同一批混凝土，甚至用同一车混凝土，而且上下模板相同，结果呈现不同的状态。查其原因主要是振捣第二层混凝土时不自觉地又振捣了第一层，振捣第三层时不自觉地又振捣了第二层和第一层，按此作法桥礅下部的混凝土等于多次受振捣，因次外观平整光洁，越往上相对振捣次数逐渐减少，因此整个桥墩面层由下到上气泡逐渐增多。尽管在《混凝土泵送技术规程 》中明确规定：间隔 20 —30 分再复振一次，春、秋季节进行混凝土施工时尤其重要。据笔者长期在施工现场观察，实际这样操作的单位凤毛麟角，应引起施工管理人员高度重视。 5 ．合理使用消泡剂。消泡包括两方面的含义，一是“抑泡”，即防止气泡或泡沫的产生；二是“破泡” , 即是将已产生的气饱（或泡沫）消除掉。消泡剂除了发泡体系的特殊要求外，还具备消泡力强，用量少；加到起泡体系中不影响体系的基本性质；化学性稳定，耐氧化性强；在起泡性溶液中的溶解性好；无生理活性，安全性高等特性。另外使用效果与消泡剂的品种、掺量有很大关系，往往选择不当或掺加量不合适都不会达到预期效果。 一般外加剂中都含有减水剂，目前使用的减水剂大多数为阴离子型表面活性剂。当外加剂加人到混凝土中后，使混凝土中拌合用水的表面张力不同程度地下降，埋伏下了起泡的因素，在混凝土搅拌或制作过程中会产生不必要的气泡，国外发达国家很早就发现了这个问题，他们在许多外加剂中都掺人了适量的消泡剂，用来消除有害的大气泡。目前国内在混凝土外加剂中掺加消泡剂的产品比较少，尚未引起外加剂厂家（尤其是复配外加剂厂家）的足够重视。 一、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的内部原因 1 ．混凝土含气量过大，而且引气剂质量欠佳。目前泵送混凝土用量较大，为了保证泵送混凝土的可泵性，往往在泵送混凝土中加人适量的引气剂。由于各种引气剂性能有较大的差异，因此在混凝土中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在混凝土中会形成较大的气泡，而且表面能较低，很容易形成联通性大气泡，如果再加上振动不合理，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 2 ．混凝土配合比不当，混凝土过于黏稠，振捣时气泡很难排出。由于混凝土配合比不当，例如胶结料偏多、砂率偏大、用水量太小、外加剂中有不合理的增稠组分等，都会导致新拌混凝土过于黏稠，使混凝土在搅拌时就会裹人大量气泡，即使振捣合理，气泡在黏稠的混凝土中排出也十分困难，因此导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。 3 ．由于混凝土和易性较差，产生离析泌水。为了防止混凝土分层，混凝土入模后不敢充分振捣，大量的气泡排不出来，也会导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些水泥厂为了增大水泥细度，提高水泥早期强度，又考虑节约电能，往往在磨粉时加人一些助磨剂，例如木钙、二乙二醇、三乙醇胺、丙二醇（l. 2）等物质，由于其中一些助磨剂有引气性，而且引入的气泡不均匀且偏大，也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 二、解决混凝土内部不利因素的方法 1 ．选择使用优质的引气剂。优质的引气剂在混凝土中引人的气袍直径宜在10—200 微米，气泡表面能比较高，气泡在混凝土中分布比较均匀（平均间距不大于0. 25毫米）。笔者先后试验了11 种引气剂对混凝土含气量、抗压强度、凝结时间以及掺引气剂经时含气量损失等，认为以丹宁酸和旅烯为主要原材料的引气剂综合性能较好。www.tmgc8.com 2 ．降低混凝土黏稠度。适当调整混凝土水灰比、砂率、胶结材料用量以及外加剂的组分，改善混凝土的黏稠性，也可以提高混凝土结构窗层的质量。 3 ．控制新拌混凝土和易性。如果混凝土离析泌水，严格控制振捣时间，必须适时进行复振。 4．如果水泥中含有引气组分，在拌制混凝土时应在其中加入消泡剂。例如加入适量的磷酸三丁脂、有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂以及表面张力低于 30 达因/厘米的许多助剂，都可以消除其中的气泡。 三、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的外部原因 在《混凝土泵送技术规程》中规定“混凝土浇注分层厚度，宜为300—500 毫米”，但是在实际施工时，往往浇注厚度都偏高，由于气泡行程过长，即使振捣时间达到规程要求，气泡也不能完全排出，这样也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。 不合理使用脱模剂是造成硬化混凝土结构表面蜂窝麻面的主要原因。目前脱模剂市场比较混乱，良莠不齐，产品大致分以下几大类：矿物油类、乳化油类、水质类、聚合物类和溶剂类等。 就矿物油类脱模剂而言，不同标号的机油黏度也不尽相同，即使是同标号的机油，由于环境温度不同，黏度也不相同，气温高时黏度低，气温低时黏度高。当气温较低时，附着在模板上的机油较黏，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到黏稠的机油，即使合理振捣气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些单位充分注意到这一点，在机油中加入部分柴油，用来降低脱模剂的黏度，这样做能起到一定作用，但是仍不能取得令人满意的效果。 水乳类脱模剂目前在市场上比较多，但是有一些产品选用的乳化剂引气性较大，也会给混凝土结构面层造成蜂窝麻面。 动植物油进行脂化的舰模剂出现的问题较多，其原因是产品中含有引气性比较大的乳化剂及增稠剂，会给混凝土结构面层带来极大的影响。模板材质不同也会使混凝土结构面层出现不同的状态。溶液和各种固体接触后都会形成不同的接触角，水泥浆体也不例外，接触角越小液体在固体上附着力越强（用余弦定理可以解释）。在日常生活中常用的“不粘锅”其面层就涂了聚四氟乙烯（商品名称叫特夫隆），在生产实践中大家都知道在其他条件相同的前提下，使用尿醛树脂压制的竹或木模板成型的混凝土面层质量比用铁模板成型的混凝土面层质量有明显的提高。 环境温度对混凝土结构面层的质量也有影响。由于气泡内部含有气体，因此气泡休积变化对环境温度特别敏感，环境温度高时气泡休积变大，气泡承载力变小，容易破灭。环境温度低时气泡体积变小，承载力较大，不容易形成联通气饱。即使混凝土结构面层有气泡，气泡也很小，对混凝土结构外观影响不大，由此使人们联想到冬、夏季混凝土结构面层好于春、秋季。 春、秋季节昼夜温差较大，因此附着在混凝土结构表面的气泡体积变化也很大，当混凝土面层水泥浆体的强度小于气泡强度时，气泡体积随环境温度变化而变化，气泡周围的水泥浆体也随之变化，随着时间的推移水泥浆体的强度不断增加，当气泡周围水泥浆体达到一定强度时，再不随气泡体积变化而变化，如果此时正赶上气泡直径最大时，势必给混凝土面层留下孔洞。 四、解决混凝土外部不利因素的方法 1．严格按《混凝土泵送施工技术规程 》中的规定执行，每层混凝土浇注厚度不应大于 50 厘米。 2 ．选择使用优质的脱模剂。 3 ．在有条件的情况下应优先选用尿醛树脂压制的竹、木模板进行成型。 4 ．复振是消除混凝土结构面层蜂窝麻面最有效的方法之一。笔者曾在北京某工地发现 6 个混凝土桥礅表面下部平整光洁，越往上气泡越多，最上层气泡最多，一个桥礅用同一批混凝土，甚至用同一车混凝土，而且上下模板相同，结果呈现不同的状态。查其原因主要是振捣第二层混凝土时不自觉地又振捣了第一层，振捣第三层时不自觉地又振捣了第二层和第一层，按此作法桥礅下部的混凝土等于多次受振捣，因次外观平整光洁，越往上相对振捣次数逐渐减少，因此整个桥墩面层由下到上气泡逐渐增多。尽管在《混凝土泵送技术规程》中明确规定：间隔 20 —30 分再复振一次，春、秋季节进行混凝土施工时尤其重要。据笔者长期在施工现场观察，实际这样操作的单位凤毛麟角，应引起施工管理人员高度重视。 5 ．合理使用消泡剂。消泡包括两方面的含义，一是“抑泡”，即防止气泡或泡沫的产生；二是“破泡” , 即是将已产生的气饱（或泡沫）消除掉。消泡剂除了发泡体系的特殊要求外，还具备消泡力强，用量少；加到起泡体系中不影响体系的基本性质；化学性稳定，耐氧化性强；在起泡性溶液中的溶解性好；无生理活性，安全性高等特性。另外使用效果与消泡剂的品种、掺量有很大关系，往往选择不当或掺加量不合适都不会达到预期效果。 www.tmgc8.com 一般外加剂中都含有减水剂，目前使用的减水剂大多数为阴离子型表面活性剂。当外加剂加人到混凝土中后，使混凝土中拌合用水的表面张力不同程度地下降，埋伏下了起泡的因素，在混凝土搅拌或制作过程中会产生不必要的气泡，国外发达国家很早就发现了这个问题，他们在许多外加剂中都掺人了适量的消泡剂，用来消除有害的大气泡。目前国内在混凝土外加剂中掺加消泡剂的产品比较少，尚未引起外加剂厂家（尤其是复配外加剂厂家）的足够重视。 1 前言预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤、从西欧迅速发展起来的。半个世纪以来，从理论、材料、工艺到土建工程的各种应用，都取得了极其巨大的发展与成就。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟，突破了混凝土不得受拉与开裂的约束，大大扩展了它的应用范围。目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料，而且预应力技术已扩大应用到型钢、砖、石、木等各种结构材料，并用以处理结构设计、施工中、用常规技术难以解决的各种疑难问题。 我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年，但由大规模建设的需要，不仅发展快，而且应用数量极为庞大。据1995年的不完全统计：采用预制预应力混凝土构件建造的各种单层工业厂房总面积达10亿㎡，建造的城镇住宅和农村房屋超过30亿㎡，建造的40m跨径以内的铁路桥梁达30000孔，新建的公路和城市桥梁中，20m跨以上的占到85%以上。上述成就既对我国过去几个“五年计划”的基本.建设作出了巨大贡献，又为国家节约了大量钢、木材料。 改革开放以来，我国高强钢材生产好转，为发展高效预应力混凝土追赶国际水平，创造了条件。近十几年来，在应用高效预应力混凝土方面取得了较大的进展。各种桥梁结构的型式、跨径和施工方法都有了很大进步。预制预应力混凝土简支架的经济跨度：铁道桥架已扩大到 40m；公路与城市桥梁扩大到50m；预应力混凝土连续钢构桥最大达270m；大跨度斜拉桥的跨径：预应力混凝土桥面的达432m（铜陵长江大桥），钢与混凝土结合桥面的最大达 602m（杨浦大桥）。桥梁结构当前面临的问题主要是如何提高质量，特别是耐久性问题，而不再经济不经济、用与不用的问题了。高效预应力混凝土在房屋建筑中的应用由于房屋建筑本身的特殊性，目前仍处于由低强钢材向高强钢材、向高效预应力混凝土过渡的阶段，出现现浇后张热、预制先张冷的现象，发展很不平衡，前景也不太明朗。 2 预制预应力混凝土的发展为什么停滞不前和就地现浇混凝土结构的建造方法相比，预制装配是一种新的建造技术。这一新技术的真正突破是在二次大战后的40年代后期，当时西欧大量重建工作急需进行，特别是住宅房屋和桥梁结构。五十年来，预制混凝土结构在各国的发展不很平衡。总的来讲，预制预应力桥梁，由于经济上的优势，已为世界各国普遍采用，即使是以钢结构为主的美国，50m以内跨径的预制预应力桥，近年也已经占到新建桥梁的50%以上，而钢结构的则下降到25％；预制预应力混凝土在房屋建筑中的优势不如桥梁结构明显，应用可分为预制标准构件（如多孔空心板、双T板等）的应用和预制体系房屋建筑中的应用两个方面。 2.1 预制预应力混凝土标准构件国际上的预制标准构件，种类很多，但经多年实践和淘汰，认为用途广、经济性好的构件最主要的有多孔空心板和双T扳两种，用于各类房屋的楼盖与屋盖。多孔空心板与实心板相比，可节约混凝土大约50％和钢材30%.过去150～200㎜厚的板主要用于6－12m跨的预制或有现浇面层的迭合楼盖。目前北欧和西欧在办公或其他类似房屋中，厚400mm的多孔空心板已用到17m跨、厚500㎜的板已用到 2lm跨，跨高比 l/h=42，是非常薄的楼盖。采用纤维高性能高强混凝土和密肋形式截面，北欧已生产出板厚仪为20㎜，跨度达6～30m的轻型屋盖板，板目重仅100～200kg/㎡. 用折线配筋先张法生产的双T与单T板是50年代初期从美国开发出来长跨楼（屋）盖构件，双T板常用跨度为10～25m，单T板近年已少用。双T板最初的截面宽仅1.22m，肋高0.46m.“以后随着生产技术和混凝土强度的提高，截面逐步加宽加高，以提高经济效率。到90年代，最大截面加宽到3.66m，肋高加大到0.80m.当采用3.05m宽板代替2.44m宽板时，由于工、料、搬运、安装等费用的节约，每办板造价可大约节约17%.这两种构件既能代替传统结构材料的大跨度楼（屋）盖构件，又能充分发挥预制预应力混凝土的潜在优势，因此具有强大的生命力，在美、加、西欧、北欧各国久盛不衰。 2.2 预制装配式房屋结构有独特的设计建造原则预制装配式预应力混凝土房屋结构有它自身的规律性和特点，要求采用与现浇混凝土房屋结构不同的设计建造的原则。人们往往把预制装配式混凝土房屋误认为只是现浇房屋结构的另一种施工方法的替代产品，亦即预制意味着只是结构的一部分改在预制工厂生产，然后再运到施工现场进行安装，使得尽可能满足原来按现浇结构设计的要求。这种观点实际上是错误的，和一开始就考虑预制特点要求的预制方案相比，不仅设计质量差，还会给施工带来麻烦和困难，由于预制与现浇结构体系各有自身的特点，会或多或少地影响结构的平面布置、层高、稳定性和静力体系等等。为此，对预制房屋结构的设计，从一开始就应该根据结构的要求与特点，选用相应的预制结构体系方案。预制预应力房屋不一定全用预制，也可以用现浇混凝土作为梁、板、柱连续的接头或作为现浇面以减轻预制构件运输安装时的自重，这种预制与现浇相结合的所谓“半装配式”结构兼有预制与现浇两者的优点，基本上排除了两者的弱点，避免了预制构件连结的困难，又不需要现饶的模板与支撑。过去许多个别设计的预制混凝土房屋或预制混凝土体系建筑之所以失败和被淘汰，其原因就在这里。为了对预制预应力混凝土房屋建筑的设计提供帮助，国际上的一些学术团体，如FIP（国际预应力混凝土协会）、PCI（美国预制预应力混凝土协会）等都编制有专门的设计手册；一些标准构件的生产厂，也都编制有专用的设计手册，作为设计参考之用。 www.tmgc8.com 2.3 我国预制预应力混凝土的发展为什么衰落我国建工部门过去采用的以低强钢材为主筋的预制预应力构件，主要有三方面的用途。首先是用于单层工业厂房屋盖的屋架、屋面梁和大型屋面板，第二是用于城镇的多层住宅和农村房屋楼（屋）盖的短跨多孔空心板，第三是用于城市多层和高层住宅的小开间大板体系建筑的墙板和楼板。上述构件基本上都是从代用的角度发展起来的，例如以预制混凝土屋架代替钢屋架，以多孔空心板代替木楼盖，以解决钢材、木材供应的困难，并不能发挥预制预应力混凝土的潜力。80年代高强钢材充分供应后，对这些早期形式的构件和结构体系又没有及时进行更新换代，在经济上难以和其他结构竞争，以致工业厂房（仓库食堂等）屋盖逐步为钢网架和轻钢结构屋盖所代替，民用建筑中的楼（屋）盖除农村地区仍少量采用外，城镇建筑的多层楼（屋）盖已大都改用现浇钢筋混凝土。和国外发达国家相比，我国预制预应力混凝土结构之所以衰退的原因主要还是技术上的，首先是构件跨度太小，形式陈旧，不能发挥预应力混凝土的优势；其次是缺乏对预制房屋结构知识，例如大板多层和高层公寓建筑，就由于开间太小，承重墙过多，加之预制构件连结困难，用钢量太大，缺乏经济竞争力而受到淘汰。可见我国预制混凝土难以持续发展并不意味着预制预应力建筑的‘\'山穷水尽“，只要进行技术革新，采用新技术就大有发展前途。 3 现谈后张无粘结预应力混凝土为什么造价偏高 3.l 预制与现浇、先张与后张各有合理应用范围 近十几年来，现浇后张结构与单根钢绞线无粘结筋的应用已成为房建部门的热点。作为填补技术空白、追赶国际水平，无疑这是正确的、必要的，但现浇与预制、后张与先张结构、有粘结与无粘结筋的应用，各有利弊，各有合理应用范围。此外，用预制先张构件建造半装配式结构时，就兼有预制与现浇、先张与后张的优点。基本上排除了现浇需要模板、预制构件连接困难的问题。 3.2 现浇无粘结双向平板是国际公认的最经济的大柱网楼板现浇无粘结预应力双向平板是美国针对多层、高层建筑中要求采用大柱网楼盖发展起来的。这种用单根张锚的无粘结钢绞线筋的主要优点在于吨位小，有利于在板类结构中分散布筋，也有利于增大预应力筋的偏心距与抗弯力臂；张拉设备轻，施工方便。这种无粘结双向平板可以做得比较薄，一般8m×8m办公楼房的厚度仅为20㎝，有利于降低建筑层高；同时用钢量少，造价低，因之具有强大的经济优势而成为美国用量最广的一种结构体系。现将办公房与公寓用的两种无粘结双向板的尺寸和用钢量列入表1. 由表1可见这种双向无粘结平板的用钢量是很省的，即使是 12.8×12.8m柱网的双向密肋（WalleSlab）板（肋高43cm）和 13.4m × 9.1m 的宽扁梁双向平板（梁宽 114cm，和梁高 40cm），总用钢量亦分别仅为 4.94kg/㎡（内中预应力筋3.18kg/㎡，普通钢筋1.76kg/㎡）和6.17kglmz（内中预应力筋4.16kglmz，普通钢筋2.01kg/㎡）。上述用钢量数字与 Malk Fintel著混凝土工程手册以及美国其他书刊所列的数据基本上是一致的，是可靠的。3.3 我国现浇无粘结平板价格高的原困和解决办法我国现浇后张无粘结双向平板造价偏贵的原因在于普通钢筋用量太多，而无粘结筋用量与国外相比差别不太大。普钢用量大大是由于对无粘结筋耐久性的担心，作为强度的第二道防线，因为现有工艺还不能完全满足全封闭防水的要求。当然，设计、施工缺乏经验、技术规章制度不全、缺少有效的监督管理体制等等也都是原因。要降低普通钢筋用量，一方面要投人力量认真解决单根钢绞线无粘结束成套装置的全封闭防水问题，包括张拉端和固定端锚具与束的全封闭连接做法和提高塑料套管的韧性与强度，并取用ф12.7㎜钢绞线代替十ф15.4㎜的钢绞线以减少在工程应用中来与束的间距；另一方面，要努力学习和掌握国外设计、施工技术和有关规章制度，这些都是通过多次重复实验验证并经过长期实践的经验总结，可以直接套用，作到迎头赶上，从而避免“从零开始”、“前无古人”的大量重复劳动。这些困扰无粘结预应力筋的问题，应该都会很快得到解决，无粘结筋不仅会价廉物美地大量用于平板结构，也会较多应用于其他结构，代替传统的灌浆有料结后张预应力筋。 4 预应力混凝土要知识更新和技术改造www.tmgc8.com 我国预应力混凝土的知识来源于50年代初期苏联的规范与教材，由于采用冷处理普通钢筋作为预应力筋，生产工艺设备简单，符合我国国情，有利于捉进我国预应力混凝土的迅速发展。另一方面，当时苏联的设计规范实际上是针对构件的截面核算，而很少涉及构件和结构的设计；教科书只是规范条文和公式的解释而不是从学科出发编写的，具体表现为公式多、符号多、规定多、计算繁杂，令人难以.形成概念，更得不到学科性、系统性的学识。我国编制的规范与编写的教科书虽经几次修改与提高，有所发展与前进，但从总体来讲，由于种种原因，没有跟上时代的步伐，没有能摆脱50年代原苏联预应力混凝土规范的实质。与国外采用高强钢材与弹性理论的现代预应力混凝土学识相比，差距较大，既不利于学习和掌握，也不能适应现代化工程建筑设计应用的需要。值此即将加入世贸组织（WTO）、国际建筑力量竞争日益加剧之际，对我国建筑结构技术水平应有一个清醒的评价。与国外先进技术相比，我国的差距是多方面，现仅举出几个方面的问题进行分析讨论，来说明知识更新的必要性。 4.1 弹性理论与设计计算方法 预加应力的目的主要在于提高使用荷载下构件的性状。现代预应力混凝土构件的截面设计（包括截面形状、尺寸和预应力筋），国际上一般都是按使用荷载下混凝土与钢材应力不超过容许应力限值确定的。这些应力限值是材料实际强度的某一百分率。由于在使用荷载了混凝土和钢材的应力都相对较低，可以假定两者都具有弹性性能，因此应力的计算采用材料力学弹性计算公式是合乎逻辑的。尽管截面是以容许应力为基础确定的，但也要枚核有足够的极限强度，以及校核使用荷载下的构件挠度与抗裂性。如极限强度不足，可以增加普通钢筋弥补。预应力筋的初始张拉应力可按使用荷载下要求的总预加力，通过永存预应力（一般选用0.55～0.6fpu）反算来确定，张拉应力值可造当调整以满足对摩擦损失和永存预应力的要求。50年代原苏联的规范与教材，热衷于推广破损阶段设计法而排斥、否定用弹性理论的容许应力设计法，这对预应力混凝土设计计算造成很大困难，形成既要避免采用许可应力法（称之为旧法）而事实上又不得不采用的尴尬局面。当时为什么要提出要用δan（即相当于混凝土应力为0时预应力筋中的预应力）这一抽象的概念？为什么用严格要求不出现裂缝和一般要求不出现裂缝来划分构件预加应力的程度而不直接用应力划分？原因可能就在这里。这就为设计计算带来很多麻烦。我国对预应力构件截面设计一般都是按极限强度确定的，然后再核算使用荷载下的抗裂性与挠度。对抗裂性的计算，则以张拉控制应力为基点，再求出永存预应力值与抗裂性。这样的计算过程往往要经过多次反复才能获得满意结果，计算工作量大。 4.2 计算的繁琐与简化 如果对预应力混凝土的原理、生产工艺和生产过程以及各个阶段的预应力损失有所认识与理解，只需用几个基本公式就可以计算直到使用荷载各个阶段的应力与变形。国外教材对简支架预应力截面混凝土应力计算的示意图只配底面预应力筋以示计算公式的来源与应用，简单明了。因为对高强钢材而论，都用曲线或拆线筋，须面没有配预应力筋必要，普通钢筋的影响理论上该用换算截面，但实际上多忽略不计；至于混凝土收缩徐变对普钢的影响是 有的，但也忽略不计。这样做之后，大大简化了公式，对计算精度影响很小。因为高强钢材的配筋率比较小，非预应力普通钢筋配筋率也小，考虑不考虑，对截面特征值和所算的混凝土应力影响都不大，忽略后仍有足够的精度。 我国规范与教科书对简文梁截面应力计算的示意图，底面与项面都配有预应力筋与非预应力普通钢筋，加之要考虑混凝土收缩徐变对普通钢筋引起的压力，单单计算预应力的合力与偏心距就不胜其烦，计算公式之长，令人望而生畏！所谓精确与简化的计算差距，对低强钢材预应力筋的截面应力可能达百分之十几，但对采用高强钢材做预应力筋的截面应力一般仅百分之几而已。裂缝宽度的计算本来就不很精确，完全可以名义拉应力法来代替。其他计算公式也有类似情况，可见我国设计计算方法的简化潜力很大。4.3 技术名词与本语 应该用国际通用的、正确的名词替代一些陈旧的、不确切、含义不清的名词与术语，例如：用“预应力混凝土”代替“预应力钢筋混凝土”、用“预应力筋（钢材）”代替“预应力钢筋”，因为钢丝、钢绞线并不是钢筋；用“瞬时损失”与“长期损失”代替“混凝土预压前（第一批）损失”与“混凝土预压后（第二批）损失”：“张拉控制应力”应改为“初始张拉力”或“千斤顶张拉力”，因为真正控制预应力混凝土性能和设计的是“永存预应力”或“最终预应力”；对严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和容许出现裂缝是早期的构件分类法，应改为当前国际通用的“全”预应力混凝土“限值”预应力混凝土和“部分”预应力混凝土的分类。这是几个明显的例子，另外还有一些就不再提了。改用这些术语与词组概念明确，与国际接轨，有利于国内外交流。www.tmgc8.com 上述分析，足以说明过去我国行之有效的材料。理论与技术已时过境迁，落后陈旧。为此，对过去围绕低强预应力钢材发展起来的预应力混凝土构件的设计理论、计算方法、计算公式、结构构造、生产工艺与施工技术都有必要知识更新、转变到以来用高强钢材的现代预应力混凝土的轨道上来。为此建设从知识更新、技术改造出发，吸收国际最新理论与技术成就，编写新的教科书，阐述现代预应力混凝土系统理论和世界公认的设计方法与计算方法；设计规范也要同步进行修改，解决公式多、符号多、规定多、概念少、理论少，以及计算烦琐，逻辑混乱，难以学习和掌握的问题，揭开预应力混凝土的神秘面纱，为普及学科知识、培养大批预应力结构专业人才创造条件。 5 预应力技术要知识普及 我国推广预应力混凝土已有四十多年的历史，但普及程度不高，熟悉业务的专业人才不多，即使是一些甲级大设计院，迄今仍只有少数几个专业工程人员，与60年代相比，进展不大。为什么难普及？原因很多，但最主要的是预应力混凝土学科比较复杂，涉及领域有高强材料、生产工艺、机械设备、设计与施工等专业，而且这些技术交织在一起很难分开，要掌握完整的学科知识，难度的确较大。在实际生产实践中，国外多采用专业分工与合作的方式进行。例如预制预应力混凝土房屋的设计应与预制工厂合作；现浇后张预应力混凝土房屋的设计应与后张技术专业公司合作进行设计。因此预应力混凝土的大学教材，都比较简单，着重于学习预应力混凝土的原理、基本概念与简单的设计计算方法及结构应用，使读者能获得一个对专业的完整的基本知识。因之对设计理论与计算方法力求简单、通俗易懂，而不过分追求精确，等效荷载平衡法，名义拉应力法的广泛应用亦就是这个道理。为了专业知识的普及与推广，也有必要进行知识的更新换代。 由于房屋建筑的设计，建筑师是关键，因之知识的普及，对建筑师只要求了解这种结构的特殊性能、应用领域和经济价值，对结构的具体设计，由结构工程师进行。预应力混凝土知识一旦为建筑师所掌握，就有 可能创造出建筑奇迹，以下举出两个世界顶尖级建筑物的实例。 一个是作为2000年奥运会的标志性建筑物——悉尼歌剧院，它是采用预制混凝土块体和后张预应力技术拼装的大悬臂曲面宽间拱壳结构，如果不用预应力技术，建造这样的结构是不可想象的。另一个是美籍华人贝聿明大师设计的、巴黎卢浮宫入口处雄伟壮观的“金字塔形玻璃建筑物”，就是用三维布置的预应力索以保证这一玻璃建筑的几个侧面都是真正的平面，要不是用荷载平衡原理，要做到纯平面几乎是不可能的。 一、大体积混凝土的裂缝 大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。 但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。 大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉能力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。 产生裂缝的主要原因有以下几方面： 1、水泥水化热 水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3~5天。www.tmgc8.com 2、外界气温变化 大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。 3、混凝土的收缩 混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。 影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。 二、大体积混凝土的配制 大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点： 1、粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂； 2、外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等； 3、大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量； 4、降低原材料的温度； 5、水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。 三、大体积混凝土的浇筑与振捣： 浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种： 1、全面分层： 即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。 2、分段分层： 混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。 3、斜面分层： 要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，震动器也相应跟上。 四、 大体积混凝土养护时的温度控制 养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回土或在覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。www.tmgc8.com 温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。 在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点： 1． 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃~30℃。 2． 混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。 3． 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。 4．保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。 5． 混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。 五、结论 大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，那么实际生产当中就很难保证施工质量。由于自身实践知识相对缺乏，以上见解仍有很大一部分停留在理论层面，如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热？掺和料的用量该如何控制？混凝土原材料的温度是否可以再降低？以上是就是我对大体积混凝土施工技术的一些拙见，希望能对工程建设起到一些积极的作用，使得在大体积混凝土浇筑中出现的开裂问题能够进一步的解决。 预应力砼连续箱梁裂缝产生的原因分析 预应力砼连续梁以其结构整体性好、大跨度，减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适，而在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。现在预应力砼连续箱梁一般均按照全预应力结构设计（即为预应力A类构件），在结构上是不允许出现裂缝的。一旦出现裂缝，无论从美观还是结构性能方面都是有害的。如何提高其设计和施工质量，是桥梁建设者共同关心的主题。笔者就近几年施工的几座预应力砼连续梁桥谈一下预应力砼连续箱梁裂缝产生的原因及解决措施。 1、墩顶两侧腹板产生垂直裂缝： 广州某快速路14标马克特大桥为3孔（30米+40米+30米）一联的预应力砼变截面连续箱梁，顶板砼浇注5天后，顶板砼强度为46.5Mpa，是设计强度50Mpa的93%，我们拆除翼板模板和腹板模板，发现9、10号墩墩顶两侧均有垂直于梁体的裂缝，裂缝呈上宽下窄形式，裂缝开始于翼板悬臂处（第一次浇注砼的终点），终于腹板高度的1/3~1/4处。以上裂缝很有规律性，说明产生原因相同： ① 地基不均匀沉降造成，9、10号墩除支架支撑在系梁上和墩顶上，支架弹性压缩变形在浇注砼后瞬时完成，而远墩处均为经过换填处理的软土地基，砼浇注12小时后发现地基还在一直下沉，而此时墩顶处已不再下沉，因此远墩处砼下沉对墩顶砼产生拉应力，导致墩顶两侧砼开裂。 ② 砼浇注顺序对产生以上裂缝有直接关系，由于是变截面梁，9、 10号墩处梁体最高（梁高2.3米），跨中1.5米高，浇注砼时只顾及由最低点向最高点浇注的原则，因此用两台泵车同时在两个中墩初开始浇注砼，而9、 10号墩处支架下沉瞬时完成，其它部位却一直在下沉，导致砼开裂。综上所述，地基处理不到位是腹板产生裂缝的主要原因，因此对于采用支架法现浇连续梁施工地基处理是重中之重。 施工前必须及早对地基（特别是南方软土地基）进行处理，可采用换填法和周围挖排水沟用井点法降水使地基固结，减少后期下沉量；支架安装后必须对支架和基础进行预压，消除支架非弹性变形。浇注砼时必须遵循现浇注地基薄弱处和正弯矩最大处，使地基变形和支架变形在砼浇注初始即发生的原则。 2、墩顶处翼板底部产生裂缝（马克特大桥）：裂缝位置与腹板裂缝位置一致，缝宽只有腹板裂缝宽度的1/4左右，裂缝深度较小（只有5mm），而且从悬臂端部向翼缘方向衰减。砼的干燥收缩率随砼龄期的增长而衰减，一般在浇注砼7d后收缩已经很微小，然而箱梁顶板翼板都在底板和腹板砼浇注后7~8天后浇注（设计上一般要求在 4d内浇注顶板砼，实际上不可能）。www.tmgc8.com 此时，顶板、翼板与腹板砼龄期相差7~8d，收缩率相差较大，因此顶板、尤其是长条翼板砼收缩受到腹板、底板和横隔梁组成的格子梁体的共同约束，加上腹板在横隔板处已经产生裂缝，故翼板在此处产生裂缝。一般来讲，设计上考虑结构总体受力较多，对构造上的考虑较少。马克特大桥翼板底层纵向钢筋布置为直径12mm钢筋、间距15cm，这从构造上讲，配筋率还是偏低的。综合以上原因，我认为在设计时考虑在翼板底部加铺直径为10mm的防裂钢筋网（只在收缩受约束较大，而又无法释放集中应力的中横梁附近）；施工时尽量缩短两次浇注砼的时间差；加强砼的养生。做到这些、虽然不可能完全避免裂缝，但是至少可以减少裂缝或减小裂缝宽度。 3、翼板悬臂端部纵向裂缝：广州某快速路13标东兴特大桥为等截面连续箱梁，梁长120米（35米+50米+35米），一般悬臂长度为2.5米，翼缘厚度为15cm，悬臂端部厚度为50cm.顶板砼浇注30小时后，发现翼板悬臂端部出现纵向裂缝，裂缝长度不等，最长的有1.7米。砼浇注6天后开始拆除翼板支架（砼强度已经达到设计强度92%），发现裂缝长度和宽度均有发展趋势。 从施工角度考虑，翼板支架下沉最大值11mm，而主梁支架第二次浇注砼后下沉最大8mm，这应该是裂缝产生的主要原因；从设计角度考虑，我认为顶板横向钢筋配置不足，14标与13标箱梁翼板悬臂长度相同14标箱梁顶板横向钢筋比13标多，14标施工时同样存在翼板下沉量大于主梁支架下沉量的问题，而14标未产生同样的裂缝。对于这种裂缝，笔者认为在提高施工水平的同时，设计者在设计过程中对悬臂较大的梁应考虑配置横向预应力，尤其在城市桥梁设计中，考虑到结构美观，在梁高较小的情况下，给顶板配置预应力会减小悬臂翼板的厚度使之与纤巧的主梁相适应。 预应力连续箱梁产生裂缝的原因多种多样：砼配合比、砼振捣质量、温度变化、保护层厚度、钢筋锈蚀等。笔者就施工中遇到的以上3种裂缝形式进行简单分析，供同行参考。只要桥梁设计者和建设者共同努力，相信裂缝问题是可以解决的。