預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫分析與處理

張雷

中星路橋工程有限公司 河北保定 071051

連續(xù)T梁具有截面抗力矩大、自重小、施工方便、工業(yè)化生產(chǎn)、適用性好、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在中小跨徑橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)連續(xù)T梁的研究還不多見(jiàn)，已建成運(yùn)營(yíng)的連續(xù)T梁橋或多或少存在不同程度的病害。

1 T梁裂縫原因分析

1.1 預(yù)制臺(tái)座沉降

由于T梁裂縫的梁場(chǎng)位于基坑開(kāi)挖和置換處理的軟基地段，筆者初步認(rèn)為這是由于開(kāi)挖和置換不夠徹底，下層軟土受到壓縮，導(dǎo)致橋臺(tái)的沉降。通過(guò)對(duì)T梁澆筑過(guò)程中及澆筑后支座沉降的測(cè)量和監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)支座沉降在1mm以內(nèi)，可以認(rèn)為是觀測(cè)誤差的結(jié)果。同時(shí)，在開(kāi)挖段，位于風(fēng)化巖區(qū)的梁場(chǎng)T梁也存在類(lèi)似裂縫，可排除預(yù)制支座沉降引起T梁裂縫的可能性[1]。

1.2 混凝土配合比

預(yù)制T梁混凝土強(qiáng)度為C50。根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求，混凝土配合比強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度的120%，現(xiàn)場(chǎng)混凝土實(shí)際強(qiáng)度平均在C60以上。為了達(dá)到要求的強(qiáng)度，混凝土配合比中的水泥用量較大，因此混凝土硬化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱也較大，水化熱會(huì)加速混凝土表面水分的蒸發(fā)。這將導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)干縮裂縫，但一般干縮裂縫分布不規(guī)則，多呈網(wǎng)狀，且表面有裂縫，這與現(xiàn)場(chǎng)裂縫的規(guī)則分布不同[2]。

1.3 溫度應(yīng)力

T梁裂縫的溫度應(yīng)力主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是混凝土早期水化熱引起的溫度應(yīng)力，另一類(lèi)是混凝土澆筑環(huán)境溫度變化引起的溫度應(yīng)力。混凝土水化熱引起的溫度應(yīng)力主要是由于混凝土水化反應(yīng)過(guò)程中混凝土內(nèi)部與表面散熱的差異引起的溫度分布不平衡引起的。在水化過(guò)程中，混凝土內(nèi)外溫差會(huì)在其表面產(chǎn)生拉應(yīng)力?；炷翝仓h(huán)境的溫度變化也會(huì)引起混凝土內(nèi)外溫差的溫度應(yīng)力，進(jìn)而引起混凝土表面的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土內(nèi)表面溫差達(dá)到一定值時(shí)，溫度應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂。

1.4 收縮應(yīng)力

混凝土的收縮是由混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng)引起的，當(dāng)壓差為負(fù)時(shí)，混凝土內(nèi)部的相對(duì)濕度不斷降低，導(dǎo)致毛細(xì)血管中的非飽和水產(chǎn)生壓差。低水灰比高強(qiáng)混凝土能為水泥水化提供較少的自由水。早期強(qiáng)度的發(fā)展將使游離水迅速消失。在外部供水不足的情況下，水泥水化將繼續(xù)耗水并產(chǎn)生原始裂縫?；炷恋氖湛s與水灰比、細(xì)摻劑活性和水泥細(xì)度有關(guān)。

1.5 施工工藝

T梁混凝土的施工對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展起著重要的作用。分層澆筑過(guò)程中，從一端向另一端分層澆筑約需1小時(shí)。由于澆筑過(guò)程中高溫間隔時(shí)間長(zhǎng)，一層澆筑后再澆筑下一層容易產(chǎn)生施工冷縫，因此混凝土接縫層產(chǎn)生弱縫面，特別是其分層位置是收縮應(yīng)力集中的地方，這使得混凝土更容易在這部分產(chǎn)生裂縫。

2 T梁裂縫的處理及預(yù)防

2.1 裂縫的處理

（1）裂縫的分類(lèi)及處理方法。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)裂紋寬度大多在0.2mm以內(nèi)，只有少數(shù)大于0.2mm。同時(shí)，根據(jù)斷裂部位巖芯取樣，斷裂寬度與斷裂深度呈正相關(guān)，按0.2毫米標(biāo)準(zhǔn)將斷裂分為大于0.2毫米和小于0.2毫米兩種類(lèi)型。當(dāng)裂縫寬度為0.2mm時(shí)，裂縫深度約5mm，T梁鋼筋保護(hù)層厚度為40mm。由于裂縫的存在，有效保護(hù)層受到一定程度的削弱。因此，對(duì)這部分裂縫采取了表面封閉的處理措施。對(duì)于寬度大于0.2mm的裂縫，根據(jù)前面的分析，可以看出這些裂縫不是結(jié)構(gòu)裂縫，而是由混凝土的塑性變形引起的。當(dāng)這部分裂縫寬度為0.35-0.4mm時(shí)，裂縫深度可達(dá)30-35mm，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性。這部分裂紋的處理是裂紋處理的重點(diǎn)。該類(lèi)裂縫采用注漿處理。

（2）裂縫修復(fù)材料的要求與選擇。對(duì)裂縫修補(bǔ)材料的要求是：流動(dòng)性好，粘度低，能更好地滲入裂縫；固化后材料強(qiáng)度高，至少不低于修補(bǔ)材料的強(qiáng)度；工作性能好，干、濕狀態(tài)下與裂紋表面結(jié)合牢固；強(qiáng)度高，有一定的柔韌性；無(wú)收縮，避免修補(bǔ)材料與修補(bǔ)材料分離。經(jīng)研究，環(huán)氧樹(shù)脂材料能滿足上述材料要求，故選用環(huán)氧樹(shù)脂材料作為裂縫面封堵灌漿材料。

（3）處理方法。對(duì)于小于0.2毫米的裂紋，首先用角磨機(jī)打磨1毫米。如果裂縫消失了，不要處理它們。打磨后如仍有裂紋，用環(huán)氧樹(shù)脂漿密封。對(duì)于裂縫寬度大于0.2mm的裂縫，采用灌漿處理。灌漿處理的步驟為：表面清理-裂縫標(biāo)記-安裝灌漿棒-裂縫表面密封-灌漿-表面密封材料清理。

2.2 裂縫的預(yù)防

經(jīng)過(guò)以上分析，采取以下措施防止裂縫的產(chǎn)生。改變混凝土澆筑時(shí)間，將混凝土澆筑時(shí)間改為夜間，溫度較低時(shí)，模板溫度與混凝土溫度基本相同。為減少應(yīng)力集中，將負(fù)力矩錨頭與T梁頂板連接處的模板轉(zhuǎn)角、橫隔板與T梁頂板連接處改為半徑為40mm的圓弧。改變混凝土的澆筑方法，將分層澆筑改為水平分層斜截面澆筑，避免出現(xiàn)施工縫的可能性，同時(shí)改變澆筑高度，避免應(yīng)力集中的位置。加強(qiáng)T梁的養(yǎng)護(hù)，在腹板和馬蹄形部位涂上養(yǎng)護(hù)劑后，繼續(xù)在T梁頂面灑水7天以上，盡量減少混凝土的干縮。為了提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能，橫隔板過(guò)渡段200mm鋼筋間距改為150mm。采取上述措施后，基本上避免了T梁的表面裂紋[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

T梁裂縫產(chǎn)生的原因是多方面的。要根據(jù)工程實(shí)際情況，逐一列出可能產(chǎn)生裂縫的原因，并逐一分析，得出可靠的結(jié)論。綜上所述，結(jié)合本工程T梁裂縫的分析和處理，提出以下建議：在全年氣溫變化不大的地區(qū)，混凝土自身的收縮應(yīng)力是T梁裂縫的主要原因。施工中應(yīng)注意施工細(xì)節(jié)的處理，避免應(yīng)力集中。在施工中，應(yīng)采用合理的施工工藝，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，減少混凝土收縮。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，T梁裂縫必須進(jìn)行處理。