鐵路預制箱梁混凝土裂縫成因及防治措施

楊擎天

（中鐵建大橋局集團株洲橋梁有限公司， 湖南 株洲 412000）

1 工程概況

新建鄭州至萬州鐵路湖北段站前工程ZWZQ-5 標段，起訖樁號為DK426+741.787～DK461+845.429，總長度35.1km。根據項目施工需求預制箱梁為重點內容，于麻竹高速南側建設制梁場，用于生產施工所需的預制箱梁。

2 裂縫的類型

（1）淺裂縫主要集中在梁端、腹板處，此類型裂縫寬度普遍在0.1mm內，但因結構、受力等方面的不同所產生的長度存在差異。

（2）梁面龜裂，主要呈網狀裂縫，其分布缺乏規律性，具有橫豎交錯的分布特點。

（3）橫向裂縫，主要集中在預制箱梁拉毛部位，從分布特點來看與鋼筋方向具有較明顯的平行關系。

（4）泄水孔周邊裂縫，最初源自于泄水孔處，以此為基點逐步向外延伸。

（5）此外，預制梁的四周由于較脆弱且受力較大，因此各棱角處易產生裂縫，各處裂縫的大小不均。

3 裂縫成因分析及預防措施探討

預制箱梁多使用混凝土材料，受材料特性、外界荷載等方面的影響而產生裂縫[1]。具體而言，因外荷載的存在而形成裂縫可稱為結構性裂縫，主要與結構承載力偏低有關；因變形而形成裂縫統稱為非結構性裂縫，即構件的變形受到限制，導致其內部形成極為明顯的自應力，該值超出混凝土允許應力時直接導致結構異常，發生開裂現象。

3.1 養護不到位

拆模后應以合理的方式做好養護工作，若養護工藝不當或齡期不足會導致混凝土強度上升持續時間過長、強度偏低。受到養護工作不及時的影響，高溫天氣下明顯加快了混凝土失水速度，使其表面含水量偏低，由此形成干縮裂縫。

具體原因：（1）拆模結束直至養護階段的間隔時間過長，混凝土結構未得到及時的灑水養護且齡期偏短；（2）受夏季高溫天氣的影響導致水分大幅度蒸發；（3）土工布鋪設不當，難以實現與箱梁腹板的連接，導致腹板處濕潤度不足。

防治措施：（1）引入全斷面噴淋法，全面確保箱梁養生效果，合理布設噴淋養生管，將其置于腹板兩側及箱室內，依據特定的頻率噴淋養護；（2）使用土工布完整包裹箱梁，根據養護需求搭建支架，確保土工布與腹板達到緊密貼合的效果，實現持續性保濕；（3）安排專員養護，每位人員負責10 片箱梁，設置養生牌并標注信息，如養護責任人、齡期等；（4）加強對養護人員的技術培訓，定期巡檢；（5）配置加壓裝置，調整管內壓力使其維持相對穩定的狀態，不可低于3 個大氣壓，以便給噴淋作業提供壓力支持。

3.2 溫度變化

施工現場的溫度對預制箱梁質量具有明顯影響[2]。若外界溫度處于較低水平，此時由于混凝土內部發生明顯的水化熱現象，導致箱梁內外部溫差加大，形成明顯的溫差應力，從而導致混凝土開裂。從具體成因來看與混凝土材料的特性有關，由于其具有熱脹冷縮的特點，因此在箱梁內外部溫度缺乏均衡性時將導致混凝土結構變形，此過程中若存在明顯約束力，結構內部的應力隨之增加，該值超混凝土材料所具備的抗拉強度時引發質量問題，即形成溫度裂縫。不同于其他類型裂縫的是，溫度裂縫最直接的成因在于溫度的異常變化，具體又與溫差、水泥水化熱、養護不當等因素有關。經驗表明日照和突發性降溫是最為主要的原因。圖1為梁體裂縫圖。

圖1 梁體裂縫

防治措施：針對現場溫度偏低的情況，需在砼澆筑前通過加熱的方式提高模型溫度，確保其至少達10℃，以蒸汽加熱的方式較為可行。砼澆筑施工通過龍門吊輔助，入模溫度≥10℃，遵循邊澆筑邊覆蓋的原則。對于預制梁的養護工作較可行的是蒸汽養護方式，濕度維持在90%左右，避免溫度急劇變化，升溫及降溫速率要穩定在10℃/h 內。

3.3 其他原因

（1）混凝土拌和時所選用的配比不當，諸如含泥量大、水泥用量過多，此時混凝土伴隨極為明顯的水化熱現象，外部溫度與之存在明顯差異，隨之形成溫度裂縫或與混凝土收縮有關，此時易形成干縮裂縫；（2）施工所用混合料和易性差或未采用正確的澆筑方法，由此帶來混凝土離析現象，而在混凝土水化過程中若缺乏控制措施將形成干縮裂縫；（3）缺乏正確的施工組織計劃，澆筑作業持續性不足，在間隔時間過長的情況下極容易超過混凝土初凝時間，后續恢復施工時結合區域產生冷施工縫，存在明顯的滲水現象；（4）拆模時間偏早，導致混凝土不具備足夠的強度，此條件下因自重及撞擊等外力作用而出現裂縫。

防治措施：（1）根據施工要求優化配比，優先選擇低熱水泥，在確?；旌狭险w性能的基礎上減少水泥用量；（2）定期檢測砂子含水率，以所得結果為準靈活調整加水量，以免出現混凝土離析現象；澆筑過程中調整好料斗位置，該裝置底部高于梁頂的部分控制在1m 內，各層澆筑厚度要具有均勻性且不可超過30cm，振搗過程中設備深入下層10cm；（3）優化施工工序，若遇到夏季高溫施工環境，較合適的是傍晚等低溫時段澆筑，確保攪拌站的生產能力，維持澆筑作業的持續性；（4）以現場天氣為依據，創建各條件下的混凝土強度增長曲線，進一步確定合適的箱梁拆模時間；（5）結束混凝土澆筑后做好優化工作，頂板收面至少兩次，并選用土工布覆蓋使其與頂板緊密貼合，最大限度減少頂板失水量；結束拆模作業后，土工布完整包裹箱梁并適當灑水（考慮到拆除初期存在較明顯水化熱的問題，不可使用溫度偏低的地下水，否則易加快混凝土降溫速度，使其在短時間內急劇降溫并引發結構內外部溫差），確?；炷帘砻婢S持相對濕潤的狀態；（6）調整模板結構，不可存在截面突變問題，并注重對非連續端底部模板的分析，采取優化措施。

3.4 混凝土裂縫的治理

細微裂縫的影響程度較弱，通?？勺杂瑤缀醪粫Y構的正常使用造成負面影響。從美觀的角度來看需全面清理裂縫表面，在該處刷涂環氧樹脂，再涂抹適量調色料，確保該修補區域的顏色與周邊襯砌顏色相同。部分裂縫較為明顯，其寬度達0.2mm 或更大，此時將裂縫周邊5cm 區域清理干凈，使用酒精深度清洗后再均勻刷涂丙酮，隨后涂抹環氧樹脂，于該結構層上鋪玻璃布，最后再刷涂環氧樹脂。應注意的是玻璃布的質量控制較為關鍵，需將其置于濃度為5%的純堿水中給予一段時間的脫脂處理，再轉移到清水中清洗，經過烘干后消除其殘留的水分。

4 結束語

預制箱梁質量問題中以裂縫較為常見，作為一種普遍性現象需以合理的方式減少甚至避免。裂縫直接降低結構抗滲能力，不利于正常使用，加劇內部鋼筋銹蝕，施工中要從混合料配比、澆筑、振搗及養護等工作入手，盡可能消除裂縫，確保結構質量。