后張預應力箱梁裂縫成因分析及防治

陳敬柱

摘 要 混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質脆性材料。由于混凝土施工、本身變形和約束等一系列問題，使混凝土裂縫成了結構混凝土施工過程中最常見的工程病害。

關鍵詞 后張預應力 箱梁 裂縫 防治 措施

一、裂縫產生的原因

（1）設計構造在設計時考慮不周，結構構件斷面突變或因開洞、留槽引起應力集中；以及各種結構縫設置不當等因素均容易導致混凝土開裂。

（2）基礎不均勻沉降是造成鋼筋混凝土開裂的主要原因：

（3）施工工藝不當是造成鋼筋混凝土開裂的另一個主要原因。

（4）結構受荷在施工中和使用中，由于結構受荷都可能出現裂縫。

（5）溫濕度變化。當溫度變化時，由于材料熱脹冷縮，箱梁各部分構件將產生各自不同的變形，引起彼此制約而產生應力。因箱體混凝土與翼板的線膨脹系數不一致，產生溫差裂縫。普通混凝土在空氣中硬結，濕度發生變化時，體積會有所收縮，由此而在構件內產生拉應力，在早期混凝土強度較低時，混凝土收縮值最大。因此，若構件早期養護不良，極易產生收縮裂縫。

二、裂縫的控制措施

1.設計方面。（1）設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得已時，應充分考慮采用加強措施。（2）積極采用補償收縮混凝土技術。（3）重視對構造鋼筋的認識。

2.材料選擇和混凝土配合比設計方面。（1）根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強的水泥。（2）選用級配優良的砂、石原料，含泥量應符合規范要求。（3）積極采用摻和料和混凝土外加劑。（4）正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。（5）模板構造要合理，以防止模板間的變形不同而導致混凝土裂縫；模板和支架要有足夠的剛度，防止施工荷載作用下，模板變形過大造成開裂。合理掌握拆模時機，拆模時間不能過早，應保證早齡期混凝土不損壞或不開裂。但也不能太晚，盡可能不要錯過混凝土水化熱峰值，即不要錯過最佳養護時機。（6）配合比設計應采用低水灰比、低用水量，以減少水泥用量。

3.現場操作方面。（1）澆搗工作：澆搗時，振搗棒要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除混凝土內部的水分和氣泡。（2）混凝土養護：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養護，養護時間為14 d ～28 d。（3）混凝土的降溫和保溫工作：施工時應充分考慮水泥水化熱問題.采取必要的降溫措施，避免水化熱高峰的集中出現降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。（4）避免在雨中或大風中澆灌混凝土。（5）夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫入模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。

4.加強底模支撐系統的牢固性。支架地基的處理一定要徹底，一定要避免地基局部密實度過小而產生沉降，地基土要選擇透水性較好的材料，支架地基的標高要高于原地表標高，原地表土土質較差時，必要時要進行換填。同時支架地基四周要做好排水溝，防止雨水浸泡地基。支架一定要牢固，并且要對底模進行整幅預壓，預壓重量不得小于梁體自重的80%（經驗數據），并對預壓前后沉降較大的部位查找原因，進行處理，嚴禁用木支架，主要是難以控制沉降。

5.預應力筋孔道的特殊處理。通過以往的施工經驗來看，預應力筋孔道壓漿后，水泥漿泌水，由于多種原因，水不能完全被吸收，少量水長時間存留于管道中，冬季氣溫在0℃以下，產生凍漲，在箱梁混凝土表面產生裂縫。這種情況下，排水是關鍵。根據預應力管道的設計，在管道相對低處設置排水管道，待排水完畢，封閉管道。

三、裂縫處理的加固方法及工藝

1.修補裂縫的方法。（1）開槽法修補裂縫。該法適合于修補較寬裂縫大于0.5 mm，采用環氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻后，將環氧樹脂聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當中，再用人工繼續攪拌。最后用少量的丙酮將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度（約0.4斤丙酮就可以了）。及時將已拌好的改性環氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內進行嵌入。從砂漿開始拌和到嵌入混凝土縫內，一組砂漿的整個施工過程需要30 min左右完成。嵌入后的砂漿養護即砂漿嵌入縫槽內處理好后2 h以內及時用毛氈、麻袋將聚硫橡膠改性環氧樹脂砂漿進行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養護。（2）低壓注漿法修補裂縫。低壓注漿法適用于裂縫寬度為0.2 mm～0.3 mm的混凝土裂縫修補。修補工序如下：裂縫清理-試漏-配制注漿液-壓力注漿-二次注漿-清理表面。（3）表面覆蓋法修補裂縫。這是一種在微細裂縫（一般寬度小于0.2 mm）的表面上涂膜，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。

2.裂縫處理的工藝。（1）裂縫的檢查及標注。對于裂縫寬度<0.2 mm，采用聚合物水泥表面封閉法，聚合物水泥是在加固專用的改性環氧漿液配出后加入50 g 525#水泥攪拌均勻而成，封閉后要考慮梁體表面的美觀；對于裂縫寬度≥0.2 mm，采用灌注混凝土裂縫修補膠液封閉裂縫法，將裂縫修補膠液壓注入結構物內部裂縫中去，以達到封閉裂縫，恢復并提高結構強度、耐久性和抗滲性的目的，使混凝土構件恢復整體性。（2）鉆孔。在裂縫表面進行騎縫鉆孔，以此作為灌漿導向孔，沿裂縫走向鉆孔。孔深5 cm，孔徑8 mm，孔距35 cm，凡裂縫交叉處應在交叉地方鉆孔，在鉆孔過程中應嚴禁傷及波紋管。（3）清孔及裂縫表面處理。所有孔眼必須使用高壓空氣吹洗干凈，使其不讓灰渣阻塞，之后沿裂縫從上而下將兩邊3 cm～4 cm范圍內的灰塵、浮漿處理干凈，將構件表面整平，鑿除突出部分，然后用丙酮擦洗，清除裂縫周圍的油污，清洗時應注意不要將裂縫堵塞。

四、結束語

裂縫是預制箱梁中較嚴重的一種現象，它的出現不僅會降低箱梁的承載能力，影響箱梁的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響橋跨結構的承載能力，因此嚴格按規程、規范要求施工，盡可能地降低混凝土裂縫的出現。