預應力T 梁預制階段裂縫產生的原因及補救措施

江豪 JIANG Hao；熊經平 XIONG Jing-ping

（①江西省公路工程監理有限公司，南昌 330000；②江西省交通投資集團有限責任公司項目建設管理公司，南昌 330000）

1 工程概況

某橋上部結構采用5×30m裝配式預應力混凝土連續T 梁，橋長158.0m，交角90°。下部結構采用柱式墩、柱式臺，鉆孔灌注樁基礎。橋面鋪裝由10cm 厚C50砼及10cm 厚瀝青砼組成。

該橋梁廠采用可拆裝式液壓模板，模板底部安裝移動裝置，依靠液壓千斤頂使模板安裝與拆除過程實現整體同步，模板液壓油管、電路等通過在軌道梁基礎預埋PVC 管道，在一定程度上預防了對T 梁造成損傷，詳情見圖1、圖2。

圖1 T 梁模板拆模、合模圖

圖2 T 梁液壓模板示意圖

在第三片T 梁預制完成并拆模后發現在該T 梁跨中負彎矩較大部位出現4 條豎向裂縫，裂縫于T 梁兩側對稱出現，同時裂縫均自翼緣板處呈I 型延伸至T 梁馬蹄處止，病害具體圖片見圖3。

圖3 T 梁裂縫

2 T 梁腹板裂縫特征及原因分析

2.1 T 梁腹板裂縫特征

在預應力梁裂縫當中裂縫分為結構性裂縫和非結構性裂縫兩種類型[1]，其中結構性裂縫典型特征是預應力梁端部出現斜向裂縫或者梁體跨中部位出現豎向裂縫，且跨中部位豎向裂縫均由梁底裂縫發展而來；非結構性裂縫典型特征與結構裂縫相似，但兩者主要區別在于梁底是否會出現裂縫，梁底出現裂縫則可判斷該預應力梁板裂縫為結構性裂縫，結構性裂縫見圖4，非結構性裂縫見圖5。

圖4 T 梁結構性裂縫

圖5 T 梁非結構性裂縫

從結構受力來看，非結構性裂縫危害性小于結構性裂縫，其結構應力均在梁體要求承載力范圍內，但其對梁體承載力及梁體耐久性仍然存在不小危害。

2.2 T 梁腹板裂縫原因探究及確定

2.2.1 原材料對T 梁裂縫影響

①水泥。

每種原材料在混凝土中含量占比及其特性指標數值不同直接影響到預應力T 梁澆筑質量。其中水泥含量過高容易導致混凝土出現溫度應力縫，特別是水泥比表面積超過360m2/kg 時，混凝土出現難以愈合的裂縫風險極大，且該類型裂縫會隨著時間發展而發育[2]。

②骨料。

在細骨料方面，隨著當前全國砂石資源越發匱乏，合格且廉價的河沙越發稀少。為此，大量工程開始使用精品機制砂代替河沙進行施工澆筑作業，然而精品機制砂存在石粉含量高、細度模數偏大和顆粒級配差等問題，導致混凝土中自由水移動困難，致使成型后混凝土由于表面水分缺少、表面強度不足而出現細小裂縫。

在粗骨料方面，由于骨料不潔凈低引起混凝土粘結性不足而可能導致混凝土出現裂縫或者粗骨料針片狀過大引起混凝土強度降低，也可能致使混凝土出現裂縫。

③外加劑。

在現代混凝土工程施工過程中，外加劑由于能提高混凝土施工質量和效率以及耐久性等優點被廣泛應用于橋梁結構施工當中。但是如果外加劑使用過量或者類型不準確同樣會對混凝土質量造成不利影響，例如膨脹劑雖然短時間內能夠大幅度增加混凝土強度，但是過量使用膨脹劑會導致梁體混凝土崩裂，完整性會發生破壞，同樣某些含堿外加劑中堿含量超過規定值時，會導致混凝土中粗骨料發生堿集料化學反應從而導致梁體開裂。同樣在冬季施工時，如果使用的促進劑含有氯化鈣，將因為過度增加混凝土收縮性能而引起梁體開裂。

④礦物摻合料。

由于礦粉類摻合料中礦粉細度較大容易導致混凝土塑性裂縫開裂時間提前，十分不利混凝土裂縫控制。而對于硅灰類摻合料，因其比表面積大的特性導致自由水移動效果差從而容易致使混凝土表面開裂。究其原因是隨著摻合料摻量提升導致水化物不斷減少導致混凝土早期抗裂性能逐步減弱，使得混凝土開裂更加明顯。

2.2.2 配合比對T 梁裂縫影響

①水泥種類及用量。

不同種類水泥及同一水泥在配合比中含量不同對混凝土質量均存在不同程度影響，其中摻礬土水泥和粉煤灰水泥收縮小于普通水泥，而摻礦渣水泥收縮卻大于普通水泥，或者當水泥含量過高時，混凝土由于必須相應增加含水量，導致混凝土收縮變大，從而使得混凝土梁體出現裂縫的概率增大。故為保證梁體混凝土質量，應慎重選擇水泥種類和水泥含量。

②砂率。

砂率值對混凝土拌合物的含水性、粘聚性及坍落度存在直接影響，若砂率設置不合理將導致混凝土容易出現離析現象從而導致梁體底部粗骨料過多而可能引起梁體表皮干縮開裂，同時若砂率過高，將導致混凝土強度不足而引起梁體開裂，因此在橋梁施工配合比設計中，合理的砂率對梁體裂縫控制起到正面作用。

③骨料級配。

在混凝土當中，當骨料的粒徑越大，混凝土收縮越小，同時骨料級配高低直接影響到水泥用量及混凝土的和易性，若骨料顆粒級配層次較低，同時為使混凝土和易性及施工標準相匹配，大量提高水泥含量成為必不可少的選擇，從而會造成混凝土出現干縮裂縫等問題。

④水灰比。

在混凝土結構中，水灰比大小與混凝土干縮情況成正比，在一般混凝土梁體結構當中，高強度混凝土由于水灰比較小，導致其后期干縮較小，對梁體后期干縮有利，相反，低水灰比對梁體后期干縮不利，且當水灰比降低到0.4以下時，混凝土抗裂能力會顯著降低[3]。

⑤漿骨比。

混凝土漿骨比偏大時會對其抗裂性能構成影響，并且混凝土抗裂性能與漿骨比成反比，特別是當其漿骨比超過3∶7 時，混凝土結構物的抗裂性能會顯著下降[3]。

⑥外加劑含量。

外加劑在優化混凝土強度與性能及節約水泥用量等方面均有較大作用，盲目添加外加劑容易造成混凝土性能降低，甚至混凝土報廢等問題，因此科學選擇外加劑含量對于混凝土結構質量十分關鍵，例如減水劑雖然能加大混凝土坍落度，但過量減水劑會使混凝土梁體表面出現干縮裂縫[3]。

2.2.3 施工環境對T 梁裂縫影響

造成混凝土梁體出現裂縫的原因多種多樣，除了原材料和配合比的原因外，還與施工環境存在密不可分的關系，目前溫度對于超靜定結構的影響越來越受到大家重視，而在先簡支后連續橋梁當中，若某一橋中個別梁板彈性模量小于其他梁板，收縮大于其他梁板，那在溫度變化情況下，該連續橋梁將受到與超靜定結構一樣的影響。

2.2.4 施工操作對T 梁裂縫影響

梁體混凝土在預制階段涉及到諸多施工操作，其中混凝土澆筑、振搗、拆模、養護等操作出現誤差均可能導致梁體混凝土產生較大拉應力從而產生裂縫，或使最后混凝土梁體強度不足而無法抵御自身重力及其他外力從而產生裂縫。

2.2.5 T 梁裂縫原因確定

為了探究該標段預制階段30mT 梁出現裂縫的真正原因，聯合項目技術人員從原材料、配合比、施工環境及施工工藝共3 個方面對該T 梁生產過程進行研究分析，其中原材料均取得合格試驗報告，各項理化指標均合格，而配合比見表1。

表1 梁板配合比設計參數

根據上述表格原材料和配合比共進行3 次驗證試驗，且在3 天、7 天、28 天標準養護條件后均未發現混凝土試塊出現裂縫，因此首先排除原材料、配合比及溫度不適問題造成了梁板出現了裂縫。

排除上述因素后，現場技術人員從外力和梁體強度考慮，就T 梁拆模靜置時間進行分析，發現T 梁不同拆模靜置時間后梁體裂縫情況如表2。

表2 T 梁拆模靜置時間表

通過調整T 梁拆模后梁板靜置時間，發現當梁板拆模后靜置時間少于3h，梁體出現非結構裂縫，相反靜置時間超過3h 后，混凝土預應力T 梁非結構性裂縫消失。

3 T 梁裂縫補救方法

在預應力T 梁生產過程中，梁體產生裂縫時有發生，但無論是結構性裂縫還是非結構性裂縫，都對橋梁的強度、剛度及耐久性產生不利影響，因此當裂縫產生后，及時對裂縫進行處理顯得尤為關鍵，而針對不同類型裂縫應采用不同補救方法，其中針對非結構性裂縫且無漏水情況可采用表面封閉法通過瀝青、油漆、水泥漿、環氧樹脂封閉裂縫；針對非結構性裂縫但有漏水情況可對裂縫表面粘貼玻璃纖維布；針對結構性裂縫但結構承載力損失不大的，裂縫可采用注漿法通過一定壓力將強度高及粘結度好的材料注入以封閉梁裂縫；針對結構性裂縫且梁體承載力有較大影響的梁板可采用結構補強法利用粘貼復合材料，粘貼鋼板、構件置換等方法保證梁體質量[4]。

4 結論

本文在對混凝土預制階段T 梁梁體出現裂縫原因進行觀察分析基礎上，通過對梁體脫模后靜置時間進行調整，發現該標段30mT 梁在若脫模后靜置少于3h，梁體中間腹板位置容易出現非結構裂縫，相反脫模后靜置大于3h，梁體非結構裂縫將會隨著梁體強度上升而被避免，因此建議在T 梁施工過程中嚴格控制預制階段梁體靜置時間，不能盲目追求施工速度，這樣才能更好地保證梁體質量，防止T 梁出現不必要的裂縫導致橋梁耐久性降低情況發生。