預制預應力箱梁混凝土裂縫的成因與處理

文/李杰，中鐵二十局集團市政工程有限公司

預制預應力箱梁混凝土裂縫的成因與處理

文/李杰，中鐵二十局集團市政工程有限公司

本文從概述預應力箱梁橋裂縫出發，從設計方面以及施工方面重點探討了預應力箱梁橋斜裂縫的主要成因，包括斜裂縫以及縱向裂縫等，據此成因進行相應防治策略的制定，以期為相關的理論研究和具體的實踐工作提供一定的借鑒。

預應力箱梁橋；裂縫成因；防治策略

1 裂縫情況介紹

梁體裂縫出現在腹板兩側，呈對稱分布，豎向不規則，出現的時間在預制預應力混凝土箱梁拆模后，陸續發生并發展。前后共發現有五片箱梁出現裂縫，單條豎向裂縫上下基本同寬，部分裂縫為中間寬兩端窄，裂縫往兩頭發展延伸，往上發展接近頂板處停止，往下發展至底板，裂縫基本豎向平行，裂縫在拆模5～7天后停止發展，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。內部裂縫用探針針管注射裂縫位置進行定位，用注射器將顏料水注入裂縫內。接近一半的裂縫貫穿，未貫通裂縫深度最大約為260px，裂縫內部寬度為0.06mm～0.25mm，采用裂縫觀測儀和取芯對裂縫的寬度和深度進行檢測，裂縫寬度測試儀現場檢測。

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，在此期間結構無任何受力，因此可以判斷這些裂縫為非結構裂縫，從而排除是由于結構受力而產生的裂縫,這個階段可能導致結構發生變形的因素有：設計、基座沉降變形、溫度、混凝土、施工方法、環境等。當這些因素導致的變形受到外界約束或不協調變形時，結構內部就會產生拉應力，當拉應力超過抗拉強度后便會產生裂縫。具體針對本橋，從開始澆筑到產生裂縫，由于許多因素是交織在一起的,很難明確區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量結果排除了基座沉降變形，同一個項目其他橋梁所用已施工相同箱梁通用圖排除了設計原因。對施工現場的混凝土質量、所用的施工工藝、同樣的預制場地的分析后，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致裂縫的產生。經了解現場施工過程，高度懷疑是混凝土澆筑完成后，箱梁拆模前后現場用現抽的井水直接進行養生。經現場測溫，用井水直接養生的溫度在5℃～8℃之間，而澆筑后混凝土水化熱溫度達到20℃～65℃。混凝土表面溫度下降很快，溫度的下降造成混凝土表面收縮。對腹板、底板而言，由于其表面與外界接觸面積大，同時腹板、底板的厚度相對來說比較小，表面與外界接觸，濕度大，當溫度下降時，腹板、底板變形收縮小，底面與預制臺座接觸，底面受到預制臺座的彈性約束，表面混凝土產生的拉應力過大，因此產生裂縫。

3 防范對策

3.1 在溫差較大的預制場預制箱梁時要注意溫度或風力影響，做好保溫養護工作。特別是澆筑完混凝土的最初幾天更為重要。混凝土的養生應該同季節和天氣結合起來，注意周圍溫度、濕度的變化，養護時保持濕度越高，氣溫越低，養護時間越長，則混凝土收縮越小。

3.2 加密腹板和底板內的豎向及橫向鋼筋，起到溫度分布鋼筋的作用。構造鋼筋對于防止結構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，澆筑混凝土時減少澆筑厚度，同時在施工時，應盡量選擇適宜的溫度，熱天澆注混凝土時應降低水溫拌制，或者利用早、晚進行施工，選用水化熱小和收縮小的水灰比，合理使用減水劑，加強振搗以減少水化熱。

3.4 選擇合理的拆模時間，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。夏季一般選在早晨或傍晚，盡量避開中午高溫時間；做好養護工作，確保養生溫度和濕度，尤其要注意養護用水的溫度。在隨后的施工中，采取了防止裂縫的措施，加強了施工技術交底，并在梁場增設了養護用水池，通過以上的控制方案和預防措施，就再沒出現預制梁混凝土開裂情況。

4 縫裂處理

4.1 主要材料

WEP結構注縫膠是混凝土結構裂縫的注縫材料。具有漿液粘度低，固化時間合適，硬化成型體粘結強度高，能保證損傷部分有足夠的強度以恢復混凝土構件的整體性，再受力破壞時，新的裂縫不在原斷面等技術特點。WEP結構注縫膠是雙組份包裝的結構粘接劑，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能滿足裂縫修補材料安全性標準要求。

4.2 裂縫表面處理

對于裂縫寬度小于0.2mm的裂縫非貫穿裂縫，對結構承載力及持久強度無有害影響，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20～30mm處擦洗干凈并保持干燥，最后用環氧樹脂WSS結構密封膠直接封閉。對于裂縫寬度大于等于0.2mm的貫穿裂縫，觀測深裂縫會引起鋼筋銹蝕，影響使用功能，采用WEP結構注縫膠灌注法處理，鑿槽時應沿裂縫先用鋼釬或電鎬鑿成"V"形槽，再向兩側加寬,槽深與槽寬根據裂縫深度和利于封縫的原則來確定。鑿完后采用鋼絲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 裂縫處理質量驗收

灌漿結束后應檢驗灌漿效果及質量，凡有不密實等不合格情況，應立即進行補注，檢驗項目如下：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；取芯強度檢測。采用騎縫鉆取芯樣，芯樣直徑Φ≥50mm：芯樣采用劈裂抗拉強度方法測定是否符合設計要求，檢驗標準為符合下列條件之一時即可判為符合設計要求：沿裂縫方向施加的劈力，其破壞應發生在砼內部，即內聚破壞；破壞雖有部分發生在裂縫界面上，但這部分破壞面積不大于破壞面總面積的15%。

6 裂縫處理效果評價

裂縫經過高壓注漿處理，強度檢測達到設計要求，并張拉壓漿達到齡期后，隨即進行梁的靜載試驗，通過梁的靜載試驗，從應力、撓度和裂縫三個方面對應評價其強度、剛度和抗裂性。經過處理的單片梁承載能力達到了設計“正常使用狀態”的荷載標準要求。

7 結束語

隨著經濟社會的發展，人們對于工程安全的關注越來越多，對于其質量的要求越來越高。在這個背景下，對預應力混凝土連續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，具有重要的現實意義。

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

[2]王和通.預應力混凝土箱梁節段張拉錨固面底板縱向裂縫分析與處理[J].科技創業家，2016（15）：18.