預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)施工裂縫的產(chǎn)生與處治

劉青

摘 要：本文結(jié)合工程實際闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁非結(jié)構(gòu)性裂縫，病害發(fā)生的原因和處治措施。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力箱梁；非結(jié)構(gòu)性；裂縫；處治

1.前言

近年來，水工建筑物工程中橋梁數(shù)量在不斷地增加，有些橋梁在施工中卻過早地發(fā)生損壞，對橋梁的耐久性造成一定的影響，本文結(jié)合工程實際研究混凝土橋梁病害發(fā)生的原因和處治措施，為今后橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供有益借鑒對防止病害的發(fā)生、提高橋梁的使用壽命有著重要的意義。

2.工程基本情況

2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

橋梁位于南水北調(diào)中線，橋梁荷載等級為公路-Ⅱ級。橋?qū)拑?8+2×05米護欄。

該橋采用3跨30m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，橋梁斜度70°，全長95m，為中型橋。下部結(jié)構(gòu)型式為樁柱式基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)為后張法預(yù)應(yīng)力砼組合箱梁，預(yù)制箱梁共9片，全部為30m后張法預(yù)制箱梁，箱梁采用先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)。

2.2材料及施工

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁C50級、鋼絞線強度1860Mpa，混凝土坍落度7-9cm，水泥孟電PO.52.5，骨料粒徑5-20mm，摻減水劑、引氣劑、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用后張法施工，混凝土箱梁預(yù)制時間2011年3月-6月。橋梁2012年7月安裝完工后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)橋梁腹、底板普遍存在裂縫，并提請檢測。

3.檢測過程及結(jié)論：

3.1檢測方法

按照《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）要求，對委托方指定箱梁的裂縫深度使用非金屬超聲波檢測儀進行檢測，裂縫寬度用裂縫觀測儀直接讀取，裂縫所處位置用鋼卷尺進行測量。

3.2檢測依據(jù)

《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）。

3.3檢測儀器

3.4檢測時間及檢測環(huán)境

2012年6月5日，天氣晴朗，溫度16℃，適合檢測。

3.5檢測結(jié)果

（1）公路橋，橋梁腹、底板普遍存在橫向裂縫，中跨中梁右端存在滴水現(xiàn)象。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，橋梁腹板裂縫，裂縫寬度0.12-0.26mm，深度29-17.2cm，長度160-250cm；橋梁底板板裂縫，裂縫寬度0.04-0.26mm，深度19-180mm，長度160-340cm；

4.初步分析及原因

裂縫是由變形引起的為非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過混凝土允許應(yīng)力時，引起混凝土開裂。引起該類裂縫的原因主要有：

4.1混凝土澆筑后處于塑性階段，混凝土分層澆注過快，混凝土骨料沉落硬化前沉實不足，硬化前后沉實過大，下沉受鋼筋阻擋，沿鋼筋方向裂縫。

4.2混凝土凝固過程中因收縮而產(chǎn)生裂縫。

4.3由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫。結(jié)構(gòu)隨著溫度的變化受到約束時，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫。

4.4混凝土是一種脆性材料，抗拉強度較低，混凝土澆注后若沒有采取有效的措施，降低混凝土內(nèi)外部溫差或采取養(yǎng)護措施不當(dāng)，使混凝土產(chǎn)生溫度收縮裂縫；養(yǎng)護不周，時干時濕，表面干縮變形也會導(dǎo)致裂縫的發(fā)生，因此施工中要最大限度的降低溫差和減少收縮。

5.處理方案

因裂縫寬度0.04-0.26mm，深度較深，采用丙烯酸酯類或低粘度環(huán)氧樹脂漿液灌注。

5.1技術(shù)規(guī)范依據(jù)

（1）中國交通部。（JTG H11-2004）公路橋涵養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范。

（2）中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會。（CECS25：90）混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范。

（3）中國交通部（JTG/T J22-2008）公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范。

5.2工藝要點

5.2.1材料主要技術(shù)性能：

（1）極強的滲透力，黏度低，能注入0.1mm寬的微裂縫。

（2）不含揮發(fā)性溶劑，硬化時收縮小。

（3）結(jié)構(gòu)灌縫粘接強度高，韌性及抗沖擊性好。

（4）獨特的高性能聚合物增韌改性技術(shù)，耐沖擊、抗疲勞，特別適合于橋梁、碼頭等動荷載加固。

（5）抗老化性及耐介質(zhì)（酸、堿及水等）性好。

（6）固化溫度范圍廣，環(huán)境溫度-5℃以上可很好固化。

（7）配膠比例較寬，便于現(xiàn)場操作。

（8）可操作時間長，使用方便。

5.2.2適用條件

（1）廣泛應(yīng)用于混凝土橋梁、房屋、水利、路面等工程中裂縫注膠修補，混凝土非活動細(xì)小裂縫（縫寬0.1～2mm）補強注膠修補。

（2）混凝土內(nèi)部蜂窩、疏松等缺陷的補強注膠修補。

（3）施工環(huán)境干燥、通風(fēng)，粘貼面潔凈、干燥、無油污。

（4）固化環(huán)境溫度不低于-15℃。

技術(shù)性能要求

丙烯酸酯裂縫修補膠技術(shù)性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB 50367-2006）和交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》（JTG/T J22-2008）要求。

5.2.3使用方法與施工要點

（1）裂縫調(diào)查

全面查清裂縫的性質(zhì)（裂縫的長度、寬度、深度、走向、貫穿及漏水情況），以便確定處理方案。

（2）裂縫處理

對較小的混凝土構(gòu)件裂縫，用鋼絲刷等工具清除混凝土裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，刷去浮灰；用酒精或丙酮沿著裂縫兩側(cè)2-3cm范圍擦拭干凈。

對稍大的混凝土構(gòu)件中較深的裂縫，為達到有效封縫，可沿裂縫鑿“V”形槽。

對體積較大的混凝土構(gòu)件或較深的裂縫，可沿裂縫采取鉆孔灌漿，以使?jié){液進入裂縫有更廣的通路。

（3）設(shè)置灌漿嘴

在裂縫的交錯處、裂縫較寬處及裂縫端部等位置必須設(shè)置灌漿嘴。灌漿嘴的間距可根據(jù)裂縫大小、走向及結(jié)構(gòu)形式而定，一般灌漿嘴間距為30-50cm。在一條裂縫上必須設(shè)置有進漿口、排氣口或出漿口。灌漿嘴可先采用裂縫封閉膠粘貼在預(yù)定位置，也可在封縫時一同粘貼。應(yīng)特別注意防止堵塞灌漿嘴。

（4）封縫

封縫質(zhì)量的好壞直接影響灌漿效果與質(zhì)量，應(yīng)特別予以重視。裂縫的封閉可使用裂縫封閉膠，按推薦配膠比例稱取并調(diào)配出裂縫封閉膠，用油灰刀沿裂縫往復(fù)涂刮后均勻涂抹一層厚約1-2mm、寬不小于30mm的膠泥，注意防止小氣泡或密封不嚴(yán)。

（5）封縫檢驗

一般情況下，采用裂縫封閉膠封縫12小時后即可進行試漏檢驗，以檢查裂縫的密封效果及貫通情況，以確保注膠效果。

（6）配制灌漿膠液

根據(jù)估計的灌膠量，按推薦配膠比例準(zhǔn)確稱量膠液、專用稀釋劑、專用固化劑和專用促進劑待用；先將固化劑投入裝有稀釋劑的容器內(nèi)，攪拌均勻使其充分溶解其中；再將溶解好的稀釋劑與固化劑的混合液倒入膠液中，充分?jǐn)嚢?；最后將促進劑滴加到混合膠液中，邊滴加邊攪拌，使其充分混合均勻；從滴加促進劑并混合攪拌開始，注膠的操作應(yīng)在膠液適用期內(nèi)完成（25℃時約為90分鐘）。

（7）灌漿

注膠操作應(yīng)使用專用的注膠器具。

注膠前，應(yīng)用壓縮空氣將孔縫吹凈，達到無水干燥狀態(tài)。

根據(jù)裂縫區(qū)域大小，可采用單孔灌漿或分區(qū)群孔灌漿。在一條裂縫上的灌漿可由淺到深，由下而上，由一端到另一端。灌漿壓力常采用0.2MPa，在保證灌漿順暢的情況下，應(yīng)采用較低的灌漿壓力和一定的穩(wěn)壓灌漿時間，可獲得更好的灌漿效果。當(dāng)最后一個出漿口出膠且出膠速率保持穩(wěn)定后，再保持壓注10分鐘左右即可停止灌漿。拆除管路，注意防止流膠。

（8）膠液固化

丙烯酸酯裂縫修補膠可在-15℃以上的環(huán)境中固化，固化時間視環(huán)境溫度而定。一般情況（25℃）下固化12小時即可。

（9）灌漿效果檢驗

灌漿結(jié)束后應(yīng)檢驗灌漿效果及質(zhì)量，凡有不密實等不合格情況，應(yīng)進行補注。

（10）混凝土修補與色差處理：

混凝土修補后的效果，盡量保持混凝土原貌，混凝土表面無明顯修補痕跡。

（11）處理效果檢查

主要通過目檢、錘擊、拉拔檢測進行表面檢查；內(nèi)部通過打檢查孔取芯、壓水、無損檢測等手段進行檢查，達到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后方可驗收。

5.2.4使用過程中的注意事項：

（1）施工中必須保持工作面干燥，潮濕的施工面不可使用。

（2）使用過程中應(yīng)避免固化劑與促進劑直接接觸。

（3）取膠和取料的器具應(yīng)分開，不能混用。包裝開封后注意密封。

（4）攪拌應(yīng)充分、均勻，否則將影響材料性能。

（5）本產(chǎn)品施工人員應(yīng)采取必要的安全防護措施（如配戴口罩、手套、護目鏡、安全帽等。

6.結(jié)論

混凝土橋梁的病害處理措施應(yīng)是針對結(jié)構(gòu)裂縫或毛細(xì)孔道的處理，聚合物修補是一種既具有高分子材料的粘接性，又具有無機材料耐久性的新型混凝土修補材料；抗壓強度高，固化迅速，粘接性能好；有很好的保水性能和抗裂性、高耐堿性、耐紫外線；操作簡便，健康環(huán)保。使施工步驟變得簡單、方便、縮短了工期，提高原結(jié)構(gòu)的密實度和防水抗?jié)B性能。

參考文獻

[1] 中國交通部.JTG H11-2004.公路橋涵養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范.

[2] 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會.CECS 25：90.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范.

[3] 中國交通部.JTG/T J22-2008.公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范.