預應力混凝土T梁體裂紋病害分析及監(jiān)測

全山嶺

新長工務段淮安橋梁車間 江蘇 淮安 223005

概述

宿淮線安河特大橋位于江蘇省宿遷市泗洪縣歸仁鎮(zhèn)，中心里程K138+128，橋號184#，全長598.1m，直線地段，孔跨式樣為19-32m預應力混凝土簡支T梁。該橋所在區(qū)間日均通過貨車1對、客車3對。2017年8月份，橋梁車間在日常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)，該橋的第1孔、第13孔、第17孔的梁體裂紋從原有的裂紋開始滲水、泛白漿，裂紋有發(fā)展的趨勢。為調(diào)查清楚該橋裂紋的成因，2017年11月2日～4日，對安河特大橋發(fā)現(xiàn)的3處裂紋進行現(xiàn)場檢測。

1 檢測內(nèi)容

安河特大橋梁體裂紋病害檢測的主要內(nèi)容為：

（1）裂縫外觀狀態(tài)檢查

對病害梁體的裂縫狀態(tài)進行檢查，采用裂縫測寬儀及測深儀對開裂較大處的裂縫寬度及深度進行測量。

（2）鋼筋保護層厚度檢測

采用混凝土鋼筋探測儀對病害梁體附近的鋼筋保護厚度進行檢測。

（3）鋼筋銹蝕狀態(tài)檢測

采用鋼筋銹蝕測試儀對病害梁體附近的表層縱向鋼筋進行銹蝕狀態(tài)檢測。

（4）預應力管道壓漿情況檢測

根據(jù)設計圖紙，在病害梁體沿預應力管道的縱向裂縫較寬處進行鉆孔取芯，檢測預應力管道漿體的密實情況[1]。

2 現(xiàn)場檢測過程

2.1 裂縫外觀狀態(tài)

第13孔左片梁梁體裂縫外觀照片，梁體裂縫寬度和深度檢測原始數(shù)據(jù)見附錄，具體檢查情況如下：

第13孔左片梁發(fā)現(xiàn)1條梁體裂縫。裂縫位于小里程梁端馬蹄的外側(cè)面，沿N2鋼束的預應力管道呈縱向延伸形態(tài)，裂縫一端距離第二個橫隔板中心63cm、另一端止于第一個橫向預應力張拉錨孔處，裂縫長度2.85m、最大寬度0.42mm、最大深度83mm，裂縫處存在滲水、泛白現(xiàn)象，裂縫附近梁體混凝土存在局部蜂窩麻面，梁體內(nèi)側(cè)應對位置未發(fā)現(xiàn)裂縫。

2.2 預應力管道壓漿情況

第13孔左片梁體裂縫鉆孔取芯。由于第13孔左片梁體裂縫位于梁端馬蹄外側(cè)面，對應N2鋼束的預應力管道，因此采用取芯機在梁體外側(cè)面對應位置進行鉆孔。選取裂縫較寬處和裂縫端頭最低處鉆孔，均發(fā)現(xiàn)預應力管道漿體不飽滿、管道內(nèi)有積水向外流出并持續(xù)時間較長、水體清澈無渾濁物、敲擊管道壁有空響，預應力筋部分裸露但未發(fā)現(xiàn)明顯銹蝕。

預應力管道壓漿情況檢測結(jié)果表明，梁體裂縫沿預應力管道的縱向裂縫，向裂縫對應的預應力管道鉆孔，發(fā)現(xiàn)預應力管道均存在管道漿體不飽滿、管道不密實的情況，部分管道內(nèi)有積水，預應力筋未發(fā)現(xiàn)明顯銹蝕[2]。

2.3 鋼筋保護層厚度

對梁體裂縫附近的梁體進行鋼筋保護層厚度檢測，每孔梁選取梁體內(nèi)、外側(cè)和梁底等部位進行測試，鋼筋保護層厚度測試原始數(shù)據(jù)見下表。

第13孔左片梁體裂縫附近的鋼筋保護層厚度平均值在45.5～57.6mm之間，均滿足35mm的設計要求。

表1 梁體裂縫附近梁體鋼筋保護層厚度統(tǒng)計表

2.4 鋼筋銹蝕狀態(tài)

采用半電池電位法對梁體裂縫附近的梁體外側(cè)面進行鋼筋銹蝕檢測。該測區(qū)梁體鋼筋銹蝕狀態(tài)見圖1。

鋼筋銹蝕測試結(jié)果表明，該梁體裂縫附近梁體外側(cè)面各測點銹蝕電位均在-200mv以上，該測區(qū)梁體鋼筋未出現(xiàn)銹蝕情況。

圖1

3 本次檢測結(jié)果

綜上所述，從病害梁體裂縫均為沿預應力管道呈縱向延伸形態(tài)的分布特征，裂縫處存在大量白色析出物和滲水的現(xiàn)象，以及裂縫對應的預應力管道均存在管道漿體不飽滿、管道不密實、部分管道內(nèi)有積水的情況，可做出如下推斷：梁體預制過程中混凝土的干燥收縮和預應力管道壓漿不飽滿、梁體成形后管道內(nèi)積水凍脹是產(chǎn)生梁體裂縫的主要原因。梁體預制過程中混凝土干燥收縮或水化熱產(chǎn)生初始裂縫，預應力管道壓漿不飽滿、管道不密實，導致梁體成型后管道內(nèi)積水，冬季時，管道內(nèi)積水凍結(jié)、體積膨脹產(chǎn)生的凍脹力應力集中比較嚴重，使沿預應力管道方向的混凝土發(fā)生凍脹開裂，經(jīng)過多年反復凍融循環(huán)導致裂縫寬度和深度不斷加大，病害日趨嚴重，影響結(jié)構耐久性[3]。

4 預應力混凝土T梁裂紋的分析

裂縫對預應力混凝土T梁外觀質(zhì)量來說是一種缺陷，有些裂縫影響外觀質(zhì)量，有些裂縫則直接影響構件的安全使用?；炷脸霈F(xiàn)裂縫是一個很普遍的現(xiàn)象，一般將其分為兩類，一類是在外荷載作用下產(chǎn)生的裂縫，即結(jié)構性裂縫。另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構性裂縫，產(chǎn)生這類裂縫的原因是由于混凝土變形得不到滿足，在構件內(nèi)部產(chǎn)生自應力，當該自應力超過混凝土允許拉應力時，導致混凝土開裂。預應力混凝土T梁產(chǎn)生非結(jié)構性裂縫的原因很多，如溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性、原材料不合格、模板變形、基座不均勻沉降、施工操作過程不規(guī)范等等。

5 在今后的日常檢查過中標準

圬工梁拱、墩臺恒載裂縫寬度限值

表2

在今后的檢查過中，必須嚴格按照附表進行檢查，區(qū)分清楚，梁體的各部位名稱，加強對檢查工區(qū)人員的培訓教育。使得現(xiàn)場的檢查人員能夠清楚什么部位能夠有裂紋，什么部位不能夠存在裂紋，發(fā)現(xiàn)裂紋要及時扭轉(zhuǎn)信息并上報。不僅僅是梁體裂紋，墩臺、框構的裂紋同樣要去進行檢測。對不能判別裂紋形成原因的，必須按照標準化的裂紋觀測流程去弄明白弄清楚裂紋的具體形成原因。

圖2

6 結(jié)束語

深化安全風險管理，通過監(jiān)測盡早發(fā)現(xiàn)病害，探索病害的發(fā)展規(guī)律，不單單是梁體裂紋的觀測，同時也是為后續(xù)的養(yǎng)修及設備的監(jiān)控提供有力的依據(jù)。依靠掌握的信息數(shù)據(jù)提供科學的解決方案，達到理想效果。技術風險是如果數(shù)據(jù)信息掌握不準確，分析不慎密，將影響病害的整治方案，達不到理想效果。預應力混凝土T梁裂縫對于構件的正常使用會產(chǎn)生很多安全隱患，當裂縫開展以后空氣中的水、氧氣同鋼筋發(fā)生化學反應產(chǎn)生鐵銹，使鋼筋體積急劇增大，使混凝土體積膨脹，裂縫寬度繼續(xù)增加，鋼筋在空氣中進一步被氧化，如此惡性循環(huán)。這對結(jié)構來說是非常大的安全隱患。預應力混凝土T梁裂縫并不是單獨開展的，往往是相互影響、相互作用，所以在預應力混凝土T梁裂縫的防治方面需要我們進行綜合、全面、仔細的考慮。