预制预应力箱梁混凝土裂缝的成因与处理

文/李杰，中铁二十局集团市政工程有限公司

预制预应力箱梁混凝土裂缝的成因与处理

文/李杰，中铁二十局集团市政工程有限公司

本文从概述预应力箱梁桥裂缝出发，从设计方面以及施工方面重点探讨了预应力箱梁桥斜裂缝的主要成因，包括斜裂缝以及纵向裂缝等，据此成因进行相应防治策略的制定，以期为相关的理论研究和具体的实践工作提供一定的借鉴。

预应力箱梁桥；裂缝成因；防治策略

1 裂缝情况介绍

梁体裂缝出现在腹板两侧，呈对称分布，竖向不规则，出现的时间在预制预应力混凝土箱梁拆模后，陆续发生并发展。前后共发现有五片箱梁出现裂缝，单条竖向裂缝上下基本同宽，部分裂缝为中间宽两端窄，裂缝往两头发展延伸，往上发展接近顶板处停止，往下发展至底板，裂缝基本竖向平行，裂缝在拆模5～7天后停止发展，外表裂缝长0.6m～1.8m，宽0.06～0.25mm，主要分布距跨中截面1m～3m处。内部裂缝用探针针管注射裂缝位置进行定位，用注射器将颜料水注入裂缝内。接近一半的裂缝贯穿，未贯通裂缝深度最大约为260px，裂缝内部宽度为0.06mm～0.25mm，采用裂缝观测仪和取芯对裂缝的宽度和深度进行检测，裂缝宽度测试仪现场检测。

2 裂缝的成因分析

裂缝大致可分为两大类:荷载作用下的裂缝和非荷载作用下的裂缝。裂缝均在拆模之后出现，在此期间结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构裂缝，从而排除是由于结构受力而产生的裂缝,这个阶段可能导致结构发生变形的因素有：设计、基座沉降变形、温度、混凝土、施工方法、环境等。当这些因素导致的变形受到外界约束或不协调变形时，结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度后便会产生裂缝。具体针对本桥，从开始浇筑到产生裂缝，由于许多因素是交织在一起的,很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，在先后通过基座浇筑前和浇筑后的测量结果排除了基座沉降变形，同一个项目其他桥梁所用已施工相同箱梁通用图排除了设计原因。对施工现场的混凝土质量、所用的施工工艺、同样的预制场地的分析后，排除了这几种情况造成裂缝的可能，最终确定是由于温差过大导致裂缝的产生。经了解现场施工过程，高度怀疑是混凝土浇筑完成后，箱梁拆模前后现场用现抽的井水直接进行养生。经现场测温，用井水直接养生的温度在5℃～8℃之间，而浇筑后混凝土水化热温度达到20℃～65℃。混凝土表面温度下降很快，温度的下降造成混凝土表面收缩。对腹板、底板而言，由于其表面与外界接触面积大，同时腹板、底板的厚度相对来说比较小，表面与外界接触，湿度大，当温度下降时，腹板、底板变形收缩小，底面与预制台座接触，底面受到预制台座的弹性约束，表面混凝土产生的拉应力过大，因此产生裂缝。

3 防范对策

3.1 在温差较大的预制场预制箱梁时要注意温度或风力影响，做好保温养护工作。特别是浇筑完混凝土的最初几天更为重要。混凝土的养生应该同季节和天气结合起来，注意周围温度、湿度的变化，养护时保持湿度越高，气温越低，养护时间越长，则混凝土收缩越小。

3.2 加密腹板和底板内的竖向及横向钢筋，起到温度分布钢筋的作用。构造钢筋对于防止结构开裂及耐久性具有很重要的作用。

3.3 采用合理的施工工艺，浇筑混凝土时减少浇筑厚度，同时在施工时，应尽量选择适宜的温度，热天浇注混凝土时应降低水温拌制，或者利用早、晚进行施工，选用水化热小和收缩小的水灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热。

3.4 选择合理的拆模时间，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。夏季一般选在早晨或傍晚，尽量避开中午高温时间；做好养护工作，确保养生温度和湿度，尤其要注意养护用水的温度。在随后的施工中，采取了防止裂缝的措施，加强了施工技术交底，并在梁场增设了养护用水池，通过以上的控制方案和预防措施，就再没出现预制梁混凝土开裂情况。

4 缝裂处理

4.1 主要材料

WEP结构注缝胶是混凝土结构裂缝的注缝材料。具有浆液粘度低，固化时间合适，硬化成型体粘结强度高，能保证损伤部分有足够的强度以恢复混凝土构件的整体性，再受力破坏时，新的裂缝不在原断面等技术特点。WEP结构注缝胶是双组份包装的结构粘接剂，A组份为浅红色粘稠液体，B组份为无色粘稠液体。其固化后的胶体性能指标能满足裂缝修补材料安全性标准要求。

4.2 裂缝表面处理

对于裂缝宽度小于0.2mm的裂缝非贯穿裂缝，对结构承载力及持久强度无有害影响，用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，然后用高压空气将裂缝吹洗干净，再用毛刷蘸甲苯或酒精把裂缝两侧20～30mm处擦洗干净并保持干燥，最后用环氧树脂WSS结构密封胶直接封闭。对于裂缝宽度大于等于0.2mm的贯穿裂缝，观测深裂缝会引起钢筋锈蚀，影响使用功能，采用WEP结构注缝胶灌注法处理，凿槽时应沿裂缝先用钢钎或电镐凿成"V"形槽，再向两侧加宽,槽深与槽宽根据裂缝深度和利于封缝的原则来确定。凿完后采用钢丝刷或钢丝轮抹去浮松混凝土颗粒，采用压缩空气将碎屑、粉尘清除干净。

5 裂缝处理质量验收

灌浆结束后应检验灌浆效果及质量，凡有不密实等不合格情况，应立即进行补注，检验项目如下：外观检查：浆液渗出、填缝是否明显；采用压缩空气或压力水检查灌浆是否密实；取芯强度检测。采用骑缝钻取芯样，芯样直径Φ≥50mm：芯样采用劈裂抗拉强度方法测定是否符合设计要求，检验标准为符合下列条件之一时即可判为符合设计要求：沿裂缝方向施加的劈力，其破坏应发生在砼内部，即内聚破坏；破坏虽有部分发生在裂缝界面上，但这部分破坏面积不大于破坏面总面积的15%。

6 裂缝处理效果评价

裂缝经过高压注浆处理，强度检测达到设计要求，并张拉压浆达到龄期后，随即进行梁的静载试验，通过梁的静载试验，从应力、挠度和裂缝三个方面对应评价其强度、刚度和抗裂性。经过处理的单片梁承载能力达到了设计“正常使用状态”的荷载标准要求。

7 结束语

随着经济社会的发展，人们对于工程安全的关注越来越多，对于其质量的要求越来越高。在这个背景下，对预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因及其防治策略的诸多问题展开更为深入的研究，具有重要的现实意义。

[1]田槐湘，周晋超.预应力箱梁桥腹板开裂研究[J].公路与汽运，2015（4）：189～192.

[2]王和通.预应力混凝土箱梁节段张拉锚固面底板纵向裂缝分析与处理[J].科技创业家，2016（15）：18.