預應力混凝土橋梁上部結構施工裂縫的產生與處治

劉青

摘 要：本文結合工程實際闡述了預應力混凝土橋梁非結構性裂縫，病害發生的原因和處治措施。

關鍵詞：預應力箱梁；非結構性；裂縫；處治

1.前言

近年來，水工建筑物工程中橋梁數量在不斷地增加，有些橋梁在施工中卻過早地發生損壞，對橋梁的耐久性造成一定的影響，本文結合工程實際研究混凝土橋梁病害發生的原因和處治措施，為今后橋梁的結構設計和施工提供有益借鑒對防止病害的發生、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技術標準

橋梁位于南水北調中線，橋梁荷載等級為公路-Ⅱ級。橋寬凈-8+2×05米護欄。

該橋采用3跨30m的預應力混凝土箱梁，橋梁斜度70°，全長95m，為中型橋。下部結構型式為樁柱式基礎。上部結構為后張法預應力砼組合箱梁，預制箱梁共9片，全部為30m后張法預制箱梁，箱梁采用先簡支后連續結構。

2.2材料及施工

預應力混凝土箱梁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、預應力混凝土箱梁采用后張法施工，混凝土箱梁預制時間2011年3月-6月。橋梁2012年7月安裝完工后經檢查發現橋梁腹、底板普遍存在裂縫，并提請檢測。

3.檢測過程及結論：

3.1檢測方法

按照《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》（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

《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》（CECS21：2000）。

3.3檢測儀器

3.4檢測時間及檢測環境

2012年6月5日，天氣晴朗，溫度16℃，適合檢測。

3.5檢測結果

（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象。

（2）預應力混凝土箱梁，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構性裂縫，指變形得不到滿足，在構件內部產生自應力，當該自應力超過混凝土允許應力時，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生裂縫。

4.3由于溫度變化產生的裂縫。結構隨著溫度的變化受到約束時，在混凝土內部產生應力，當此應力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產生溫度裂縫。

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，降低混凝土內外部溫差或采取養護措施不當，使混凝土產生溫度收縮裂縫；養護不周，時干時濕，表面干縮變形也會導致裂縫的發生，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氧樹脂漿液灌注。

5.1技術規范依據

（1）中國交通部。（JTG H11-2004）公路橋涵養護技術規范。

（2）中國工程建設標準化協會。（CECS25：90）混凝土結構加固技術規范。

（3）中國交通部（JTG/T J22-2008）公路橋梁加固設計規范。

5.2工藝要點

5.2.1材料主要技術性能：

（1）極強的滲透力，黏度低，能注入0.1mm寬的微裂縫。

（2）不含揮發性溶劑，硬化時收縮小。

（3）結構灌縫粘接強度高，韌性及抗沖擊性好。

（4）獨特的高性能聚合物增韌改性技術，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（酸、堿及水等）性好。

（6）固化溫度范圍廣，環境溫度-5℃以上可很好固化。

（7）配膠比例較寬，便于現場操作。

（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，混凝土非活動細小裂縫（縫寬0.1～2mm）補強注膠修補。

（2）混凝土內部蜂窩、疏松等缺陷的補強注膠修補。

（3）施工環境干燥、通風，粘貼面潔凈、干燥、無油污。

（4）固化環境溫度不低于-15℃。

技術性能要求

丙烯酸酯裂縫修補膠技術性能符合國家標準《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367-2006）和交通部行業標準《公路橋梁加固設計規范》（JTG/T J22-2008）要求。

5.2.3使用方法與施工要點

（1）裂縫調查

全面查清裂縫的性質（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2-3cm范圍擦拭干凈。

對稍大的混凝土構件中較深的裂縫，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件或較深的裂縫，可沿裂縫采取鉆孔灌漿，以使漿液進入裂縫有更廣的通路。

（3）設置灌漿嘴

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

（4）封縫

封縫質量的好壞直接影響灌漿效果與質量，應特別予以重視。裂縫的封閉可使用裂縫封閉膠，按推薦配膠比例稱取并調配出裂縫封閉膠，用油灰刀沿裂縫往復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。

（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

根據估計的灌膠量，按推薦配膠比例準確稱量膠液、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，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，充分攪拌；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，注膠的操作應在膠液適用期內完成（25℃時約為90分鐘）。

（7）灌漿

注膠操作應使用專用的注膠器具。

注膠前，應用壓縮空氣將孔縫吹凈，達到無水干燥狀態。

根據裂縫區域大小，可采用單孔灌漿或分區群孔灌漿。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，應采用較低的灌漿壓力和一定的穩壓灌漿時間，可獲得更好的灌漿效果。當最后一個出漿口出膠且出膠速率保持穩定后，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℃以上的環境中固化，固化時間視環境溫度而定。一般情況（25℃）下固化12小時即可。

（9）灌漿效果檢驗

灌漿結束后應檢驗灌漿效果及質量，凡有不密實等不合格情況，應進行補注。

（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，達到質量標準后方可驗收。

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）使用過程中應避免固化劑與促進劑直接接觸。

（3）取膠和取料的器具應分開，不能混用。包裝開封后注意密封。

（4）攪拌應充分、均勻，否則將影響材料性能。

（5）本產品施工人員應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.結論

混凝土橋梁的病害處理措施應是針對結構裂縫或毛細孔道的處理，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，健康環保。使施工步驟變得簡單、方便、縮短了工期，提高原結構的密實度和防水抗滲性能。

參考文獻

[1] 中國交通部.JTG H11-2004.公路橋涵養護技術規范.

[2] 中國工程建設標準化協會.CECS 25：90.混凝土結構加固技術規范.

[3] 中國交通部.JTG/T J22-2008.公路橋梁加固設計規范.