預(yù)制預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土裂縫的成因與處理

文/李杰，中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司

預(yù)制預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土裂縫的成因與處理

文/李杰，中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司

本文從概述預(yù)應(yīng)力箱梁橋裂縫出發(fā)，從設(shè)計(jì)方面以及施工方面重點(diǎn)探討了預(yù)應(yīng)力箱梁橋斜裂縫的主要成因，包括斜裂縫以及縱向裂縫等，據(jù)此成因進(jìn)行相應(yīng)防治策略的制定，以期為相關(guān)的理論研究和具體的實(shí)踐工作提供一定的借鑒。

預(yù)應(yīng)力箱梁橋；裂縫成因；防治策略

1 裂縫情況介紹

梁體裂縫出現(xiàn)在腹板兩側(cè)，呈對(duì)稱分布，豎向不規(guī)則，出現(xiàn)的時(shí)間在預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁拆模后，陸續(xù)發(fā)生并發(fā)展。前后共發(fā)現(xiàn)有五片箱梁出現(xiàn)裂縫，單條豎向裂縫上下基本同寬，部分裂縫為中間寬兩端窄，裂縫往兩頭發(fā)展延伸，往上發(fā)展接近頂板處停止，往下發(fā)展至底板，裂縫基本豎向平行，裂縫在拆模5～7天后停止發(fā)展，外表裂縫長0.6m～1.8m，寬0.06～0.25mm，主要分布距跨中截面1m～3m處。內(nèi)部裂縫用探針針管注射裂縫位置進(jìn)行定位，用注射器將顏料水注入裂縫內(nèi)。接近一半的裂縫貫穿，未貫通裂縫深度最大約為260px，裂縫內(nèi)部寬度為0.06mm～0.25mm，采用裂縫觀測(cè)儀和取芯對(duì)裂縫的寬度和深度進(jìn)行檢測(cè)，裂縫寬度測(cè)試儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

2 裂縫的成因分析

裂縫大致可分為兩大類:荷載作用下的裂縫和非荷載作用下的裂縫。裂縫均在拆模之后出現(xiàn)，在此期間結(jié)構(gòu)無任何受力，因此可以判斷這些裂縫為非結(jié)構(gòu)裂縫，從而排除是由于結(jié)構(gòu)受力而產(chǎn)生的裂縫,這個(gè)階段可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的因素有：設(shè)計(jì)、基座沉降變形、溫度、混凝土、施工方法、環(huán)境等。當(dāng)這些因素導(dǎo)致的變形受到外界約束或不協(xié)調(diào)變形時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度后便會(huì)產(chǎn)生裂縫。具體針對(duì)本橋，從開始澆筑到產(chǎn)生裂縫，由于許多因素是交織在一起的,很難明確區(qū)分某條裂縫具體是由哪種因素引起的，在先后通過基座澆筑前和澆筑后的測(cè)量結(jié)果排除了基座沉降變形，同一個(gè)項(xiàng)目其他橋梁所用已施工相同箱梁通用圖排除了設(shè)計(jì)原因。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土質(zhì)量、所用的施工工藝、同樣的預(yù)制場(chǎng)地的分析后，排除了這幾種情況造成裂縫的可能，最終確定是由于溫差過大導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。經(jīng)了解現(xiàn)場(chǎng)施工過程，高度懷疑是混凝土澆筑完成后，箱梁拆模前后現(xiàn)場(chǎng)用現(xiàn)抽的井水直接進(jìn)行養(yǎng)生。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，用井水直接養(yǎng)生的溫度在5℃～8℃之間，而澆筑后混凝土水化熱溫度達(dá)到20℃～65℃?；炷帘砻鏈囟认陆岛芸欤瑴囟鹊南陆翟斐苫炷帘砻媸湛s。對(duì)腹板、底板而言，由于其表面與外界接觸面積大，同時(shí)腹板、底板的厚度相對(duì)來說比較小，表面與外界接觸，濕度大，當(dāng)溫度下降時(shí)，腹板、底板變形收縮小，底面與預(yù)制臺(tái)座接觸，底面受到預(yù)制臺(tái)座的彈性約束，表面混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力過大，因此產(chǎn)生裂縫。

3 防范對(duì)策

3.1 在溫差較大的預(yù)制場(chǎng)預(yù)制箱梁時(shí)要注意溫度或風(fēng)力影響，做好保溫養(yǎng)護(hù)工作。特別是澆筑完混凝土的最初幾天更為重要?；炷恋酿B(yǎng)生應(yīng)該同季節(jié)和天氣結(jié)合起來，注意周圍溫度、濕度的變化，養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高，氣溫越低，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，則混凝土收縮越小。

3.2 加密腹板和底板內(nèi)的豎向及橫向鋼筋，起到溫度分布鋼筋的作用。構(gòu)造鋼筋對(duì)于防止結(jié)構(gòu)開裂及耐久性具有很重要的作用。

3.3 采用合理的施工工藝，澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，同時(shí)在施工時(shí)，應(yīng)盡量選擇適宜的溫度，熱天澆注混凝土?xí)r應(yīng)降低水溫拌制，或者利用早、晚進(jìn)行施工，選用水化熱小和收縮小的水灰比，合理使用減水劑，加強(qiáng)振搗以減少水化熱。

3.4 選擇合理的拆模時(shí)間，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。夏季一般選在早晨或傍晚，盡量避開中午高溫時(shí)間；做好養(yǎng)護(hù)工作，確保養(yǎng)生溫度和濕度，尤其要注意養(yǎng)護(hù)用水的溫度。在隨后的施工中，采取了防止裂縫的措施，加強(qiáng)了施工技術(shù)交底，并在梁場(chǎng)增設(shè)了養(yǎng)護(hù)用水池，通過以上的控制方案和預(yù)防措施，就再?zèng)]出現(xiàn)預(yù)制梁混凝土開裂情況。

4 縫裂處理

4.1 主要材料

WEP結(jié)構(gòu)注縫膠是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的注縫材料。具有漿液粘度低，固化時(shí)間合適，硬化成型體粘結(jié)強(qiáng)度高，能保證損傷部分有足夠的強(qiáng)度以恢復(fù)混凝土構(gòu)件的整體性，再受力破壞時(shí)，新的裂縫不在原斷面等技術(shù)特點(diǎn)。WEP結(jié)構(gòu)注縫膠是雙組份包裝的結(jié)構(gòu)粘接劑，A組份為淺紅色粘稠液體，B組份為無色粘稠液體。其固化后的膠體性能指標(biāo)能滿足裂縫修補(bǔ)材料安全性標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 裂縫表面處理

對(duì)于裂縫寬度小于0.2mm的裂縫非貫穿裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)承載力及持久強(qiáng)度無有害影響，用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，然后用高壓空氣將裂縫吹洗干凈，再用毛刷蘸甲苯或酒精把裂縫兩側(cè)20～30mm處擦洗干凈并保持干燥，最后用環(huán)氧樹脂WSS結(jié)構(gòu)密封膠直接封閉。對(duì)于裂縫寬度大于等于0.2mm的貫穿裂縫，觀測(cè)深裂縫會(huì)引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，采用WEP結(jié)構(gòu)注縫膠灌注法處理，鑿槽時(shí)應(yīng)沿裂縫先用鋼釬或電鎬鑿成"V"形槽，再向兩側(cè)加寬,槽深與槽寬根據(jù)裂縫深度和利于封縫的原則來確定。鑿?fù)旰蟛捎娩摻z刷或鋼絲輪抹去浮松混凝土顆粒，采用壓縮空氣將碎屑、粉塵清除干凈。

5 裂縫處理質(zhì)量驗(yàn)收

灌漿結(jié)束后應(yīng)檢驗(yàn)灌漿效果及質(zhì)量，凡有不密實(shí)等不合格情況，應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)注，檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：外觀檢查：漿液滲出、填縫是否明顯；采用壓縮空氣或壓力水檢查灌漿是否密實(shí)；取芯強(qiáng)度檢測(cè)。采用騎縫鉆取芯樣，芯樣直徑Φ≥50mm：芯樣采用劈裂抗拉強(qiáng)度方法測(cè)定是否符合設(shè)計(jì)要求，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為符合下列條件之一時(shí)即可判為符合設(shè)計(jì)要求：沿裂縫方向施加的劈力，其破壞應(yīng)發(fā)生在砼內(nèi)部，即內(nèi)聚破壞；破壞雖有部分發(fā)生在裂縫界面上，但這部分破壞面積不大于破壞面總面積的15%。

6 裂縫處理效果評(píng)價(jià)

裂縫經(jīng)過高壓注漿處理，強(qiáng)度檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并張拉壓漿達(dá)到齡期后，隨即進(jìn)行梁的靜載試驗(yàn)，通過梁的靜載試驗(yàn)，從應(yīng)力、撓度和裂縫三個(gè)方面對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)其強(qiáng)度、剛度和抗裂性。經(jīng)過處理的單片梁承載能力達(dá)到了設(shè)計(jì)“正常使用狀態(tài)”的荷載標(biāo)準(zhǔn)要求。

7 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于工程安全的關(guān)注越來越多，對(duì)于其質(zhì)量的要求越來越高。在這個(gè)背景下，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫成因及其防治策略的諸多問題展開更為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]田槐湘，周晉超.預(yù)應(yīng)力箱梁橋腹板開裂研究[J].公路與汽運(yùn)，2015（4）：189～192.

[2]王和通.預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁節(jié)段張拉錨固面底板縱向裂縫分析與處理[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2016（15）：18.