混凝土T型梁裂縫成因分析及防治對策

王先瑋 ，范文東 ，韓 慶

1中鐵十五局集團貴州中鐵路橋工程有限公司（558004） 2長安大學(xué)公路學(xué)院（710064）3長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（710064） 4商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車建筑工程系（476000）

混凝土T型梁裂縫成因分析及防治對策

王先瑋1，范文東2，韓 慶3，4

1中鐵十五局集團貴州中鐵路橋工程有限公司（558004） 2長安大學(xué)公路學(xué)院（710064）3長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（710064） 4商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車建筑工程系（476000）

混凝土T型梁在使用過程中會產(chǎn)生各類病害，其中裂縫是最常出現(xiàn)的問題，本文介紹了T型梁產(chǎn)生各種裂縫的成因，并針對裂縫成因提出相應(yīng)的防治對策。

混凝土梁；裂縫；分析；防治

0 概述

混凝土T型梁裂縫就是結(jié)構(gòu)表面或結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)細(xì)小的開裂。混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，有荷載的原因，有外界環(huán)境的原因，也有施工方法及施工條件造成的原因。裂縫影響T型梁的可靠性與耐久性，T型梁體裂縫被列為第一大防治缺陷。

1 裂縫的種類

按裂縫位置分為表面裂縫和內(nèi)部裂縫;按成因分為荷載裂縫和非荷載裂縫。不同施工方式及條件也會由于施工不當(dāng)產(chǎn)生各種裂縫，如梁的存放、移動、吊裝、鋼筋綁扎、施工的模板、振搗、養(yǎng)護等造成的裂縫，吊裝架設(shè)過程中受其他外力或撞擊造成的裂縫等。此外，還有因環(huán)境因素產(chǎn)生的裂縫。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 內(nèi)因

1）干縮變形引起的裂縫:高水灰比高強混凝土初凝后會因水泥繼續(xù)水化而引發(fā)自收縮，當(dāng)環(huán)境的相對濕度小于混凝土內(nèi)部的相對濕度時，混凝土內(nèi)孔中的水分就會向外部環(huán)境遷移,從而內(nèi)部失水而引發(fā)干燥收縮,此時混凝土的收縮為早期自收縮和干燥收縮的總收縮,其大小都與混凝土早期的孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。其次，混凝土澆筑完成后,水泥水化熱釋放大量的熱量使混凝土內(nèi)部由于溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力從而引起熱收縮。由于混凝土受到約束,溫濕的變化引起的混凝土冷熱收縮在其開裂前并沒有完全以應(yīng)變的形式表現(xiàn)出來,而是在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,拉應(yīng)力的大小與此時混凝土的彈性模量有關(guān)。

2）混凝土配合比引起的裂縫:對于高強度的混凝土，水灰比越大，收縮越大，抗裂能力也越差，故宜選用較小水灰比；當(dāng)水灰比不變時，應(yīng)盡可能減少用水量，降低水泥用量，減少收縮，提高抗裂能力。同時還要注意選擇細(xì)度合適的水泥,選擇有利于抗裂的礦物摻合料、外加劑及采用適宜摻量。

2.2 外因

有的T型梁混凝土斷面尺寸不夠，受力鋼筋不足，混凝土標(biāo)號偏低。當(dāng)截面正應(yīng)力超限時，裂縫出現(xiàn)在正彎矩下緣及負(fù)彎矩上緣,其特點是從一側(cè)橫向延伸到全截面貫通，嚴(yán)重時再沿腹板垂直上升，分布集中的彎矩附近。當(dāng)主拉應(yīng)力超限時裂縫的特點是由腹板中部向上、下緣延伸，且大致呈45°方向；或者由于結(jié)構(gòu)配筋不當(dāng)，腹板的構(gòu)造鋼筋密度不夠產(chǎn)生縱向裂縫。

由于施工不當(dāng)造成的裂縫有:施工支架的不均勻，支架施工的混凝土結(jié)構(gòu)在混凝土初凝后，支架因壓實而沉降，造成底板裂縫的產(chǎn)生，并延伸入腹板，大體上橫向較多，跨中稍密。現(xiàn)場預(yù)制中，因施工條件的限制以及施工中存在的多種不規(guī)范因素，致使預(yù)應(yīng)力T梁均出現(xiàn)不同程度的裂縫。

3 裂縫防治對策

3.1 設(shè)計方面

設(shè)計方面:梁體設(shè)計要注重構(gòu)造設(shè)計，通常梁體結(jié)構(gòu)在其構(gòu)造上沿梁的縱橫兩方向是變化的。在梁的縱向截面變化處,梁的橫截面腹板與上翼緣及馬蹄形下翼緣的交接處等部位存在著明顯的水化熱溫差及收縮差,從而較易導(dǎo)致這些部分的表面裂紋,同時以往設(shè)計實例中梁體上翼緣拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度而開裂。因此為防止裂縫，在設(shè)計中除對上翼緣拉應(yīng)力進行適當(dāng)控制外,在梁體構(gòu)造上應(yīng)避免斷面的局部削弱，以免造成應(yīng)力集中。

在臺座設(shè)計時，地基承載力考慮偏大，在旱季測試的地基承載力,到雨季地基土飽水后，細(xì)粒土的地基承載力下降；有時養(yǎng)護用水浸泡臺座，也會引發(fā)地基承載力下降。它的特征是裂縫從梁底部開始，一直延伸到腹部或馬蹄上，中間地基沉陷時，裂縫發(fā)生在梁長的中部，兩端沉降時發(fā)生在距梁端的1/4～1/3范圍內(nèi)。它的預(yù)防措施是:在設(shè)計臺座時，地基承載力按在飽水狀態(tài)下或其它最不利狀態(tài)下的承載力計算，混凝土臺座中心須設(shè)計足夠抗彎拉能力的鋼筋，防止臺座斷裂，若臺座已經(jīng)沉陷時，應(yīng)進行臺座加固處理，可以采取分段擴大基礎(chǔ)，然后用C20膨脹混凝土加鋼筋網(wǎng)片回填。裂縫處理：可采取環(huán)氧樹脂砌漿法補強，補強后的梁必須做靜載抗裂試驗，觀察裂縫是否在受力狀態(tài)下產(chǎn)生裂變，若裂縫擴大，該片梁就判定為廢品。若靜載試驗合格，須經(jīng)過有關(guān)專家認(rèn)可才可用于架梁。

3.2 施工方面

對于表面裂縫處理:沿裂縫走向用人工鑿一條3～5 cm的坎口，用高壓壓注環(huán)氧砂漿的方法，施工時根據(jù)裂縫寬度的大小，合理調(diào)整灌注壓注膠液，從下到上的順序進行灌注施工。

對于剪切裂縫:梁體的承力部位在混凝土抗剪強度尚未滿足混凝土所能承受的動活載時，過早拆除模板，產(chǎn)生剪切破壞裂縫。它發(fā)生在構(gòu)件的應(yīng)力集中部位或薄弱環(huán)節(jié)，在較小的區(qū)域內(nèi)有一條或多條。其防治對策為:制備同條件養(yǎng)護試件若干組，待試件強度滿足設(shè)計或規(guī)范要求時方可拆模。其補救辦法為:較大裂縫注射環(huán)氧樹脂補強，微小裂縫涂刷防水材料封堵。

3.3 環(huán)境方面

對于溫度裂縫:混凝土施工中，澆筑搗實后的混凝土，在早期凝結(jié)、硬化階段，受到急驟升溫或急驟降溫造成混凝土內(nèi)外溫差大于25℃時，混凝土產(chǎn)生脹縮變化，形成溫度裂縫。特征:溫度裂縫一般都有兩條以上，且分布均勻、對稱，從梁底一直裂到梁腹,均屬于結(jié)構(gòu)危害性裂縫，構(gòu)件多報廢，危害性很大。預(yù)防措施:1）嚴(yán)格按蒸養(yǎng)制度進行操作；2）夏季溫度過高和冬季嚴(yán)寒時，蒸養(yǎng)操作要格外小心，冬季混凝土入模溫度確保不低于10℃，灌筑結(jié)束后，適量通蒸汽保溫，緩慢升溫，緩慢降溫；3）確保混凝土內(nèi)外溫差小于25℃。

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