預應力混凝土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T梁具有截面抗力矩大、自重小、施工方便、工業化生產、適用性好、施工周期短等優點，在中小跨徑橋梁工程中得到了廣泛的應用，但目前國內外對連續T梁的研究還不多見，已建成運營的連續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 預制臺座沉降

由于T梁裂縫的梁場位于基坑開挖和置換處理的軟基地段，筆者初步認為這是由于開挖和置換不夠徹底，下層軟土受到壓縮，導致橋臺的沉降。通過對T梁澆筑過程中及澆筑后支座沉降的測量和監測，發現支座沉降在1mm以內，可以認為是觀測誤差的結果。同時，在開挖段，位于風化巖區的梁場T梁也存在類似裂縫，可排除預制支座沉降引起T梁裂縫的可能性[1]。

1.2 混凝土配合比

預制T梁混凝土強度為C50。根據國家規范要求，混凝土配合比強度應達到目標強度的120%，現場混凝土實際強度平均在C60以上。為了達到要求的強度，混凝土配合比中的水泥用量較大，因此混凝土硬化過程中產生的水化熱也較大，水化熱會加速混凝土表面水分的蒸發。這將導致混凝土出現干縮裂縫，但一般干縮裂縫分布不規則，多呈網狀，且表面有裂縫，這與現場裂縫的規則分布不同[2]。

1.3 溫度應力

T梁裂縫的溫度應力主要分為兩類：一類是混凝土早期水化熱引起的溫度應力，另一類是混凝土澆筑環境溫度變化引起的溫度應力。混凝土水化熱引起的溫度應力主要是由于混凝土水化反應過程中混凝土內部與表面散熱的差異引起的溫度分布不平衡引起的。在水化過程中，混凝土內外溫差會在其表面產生拉應力。混凝土澆筑環境的溫度變化也會引起混凝土內外溫差的溫度應力，進而引起混凝土表面的拉應力。當混凝土內表面溫差達到一定值時，溫度應力產生的混凝土表面拉應力超過混凝土抗拉強度，從而導致混凝土表面開裂。

1.4 收縮應力

混凝土的收縮是由混凝土內部的水化反應引起的，當壓差為負時，混凝土內部的相對濕度不斷降低，導致毛細血管中的非飽和水產生壓差。低水灰比高強混凝土能為水泥水化提供較少的自由水。早期強度的發展將使游離水迅速消失。在外部供水不足的情況下，水泥水化將繼續耗水并產生原始裂縫。混凝土的收縮與水灰比、細摻劑活性和水泥細度有關。

1.5 施工工藝

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

2 T梁裂縫的處理及預防

2.1 裂縫的處理

（1）裂縫的分類及處理方法。根據統計結果，現場裂紋寬度大多在0.2mm以內，只有少數大于0.2mm。同時，根據斷裂部位巖芯取樣，斷裂寬度與斷裂深度呈正相關，按0.2毫米標準將斷裂分為大于0.2毫米和小于0.2毫米兩種類型。當裂縫寬度為0.2mm時，裂縫深度約5mm，T梁鋼筋保護層厚度為40mm。由于裂縫的存在，有效保護層受到一定程度的削弱。因此，對這部分裂縫采取了表面封閉的處理措施。對于寬度大于0.2mm的裂縫，根據前面的分析，可以看出這些裂縫不是結構裂縫，而是由混凝土的塑性變形引起的。當這部分裂縫寬度為0.35-0.4mm時，裂縫深度可達30-35mm，嚴重影響結構的耐久性。這部分裂紋的處理是裂紋處理的重點。該類裂縫采用注漿處理。

（2）裂縫修復材料的要求與選擇。對裂縫修補材料的要求是：流動性好，粘度低，能更好地滲入裂縫；固化后材料強度高，至少不低于修補材料的強度；工作性能好，干、濕狀態下與裂紋表面結合牢固；強度高，有一定的柔韌性；無收縮，避免修補材料與修補材料分離。經研究，環氧樹脂材料能滿足上述材料要求，故選用環氧樹脂材料作為裂縫面封堵灌漿材料。

（3）處理方法。對于小于0.2毫米的裂紋，首先用角磨機打磨1毫米。如果裂縫消失了，不要處理它們。打磨后如仍有裂紋，用環氧樹脂漿密封。對于裂縫寬度大于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 裂縫的預防

經過以上分析，采取以下措施防止裂縫的產生。改變混凝土澆筑時間，將混凝土澆筑時間改為夜間，溫度較低時，模板溫度與混凝土溫度基本相同。為減少應力集中，將負力矩錨頭與T梁頂板連接處的模板轉角、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，避免出現施工縫的可能性，同時改變澆筑高度，避免應力集中的位置。加強T梁的養護，在腹板和馬蹄形部位涂上養護劑后，繼續在T梁頂面灑水7天以上，盡量減少混凝土的干縮。為了提高結構的抗裂性能，橫隔板過渡段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 結語

T梁裂縫產生的原因是多方面的。要根據工程實際情況，逐一列出可能產生裂縫的原因，并逐一分析，得出可靠的結論。綜上所述，結合本工程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，混凝土自身的收縮應力是T梁裂縫的主要原因。施工中應注意施工細節的處理，避免應力集中。在施工中，應采用合理的施工工藝，加強混凝土養護，減少混凝土收縮。為了保證結構的安全性和耐久性，T梁裂縫必須進行處理。