《预应力T梁施加应力前裂缝分析与处理》

预应力T梁在施加应力前产生裂缝是一个较为复杂的问题。

一、裂缝分析

1. 材料方面

   • 混凝土的配合比可能存在问题。如果水泥用量过大，水化热过高，在混凝土早期就可能产生温度裂缝。粗骨料级配不良，导致混凝土不均匀，局部收缩不一致也会引发裂缝。
   • 钢筋方面，钢筋的保护层厚度不足，使得钢筋易锈蚀，锈蚀产物膨胀导致混凝土开裂。

2. 施工工艺

   • 混凝土浇筑过程中振捣不均匀，部分区域存在漏振或过振现象。漏振会使混凝土不密实，形成薄弱面，过振则易使粗骨料下沉，水泥浆上浮，造成混凝土分层，从而产生裂缝。
   • 模板拆除过早，混凝土强度尚未达到规定要求，此时混凝土结构过早承受自重等荷载，产生拉应力而开裂。

3. 环境因素

   • 养护不当是重要因素。如果在浇筑后早期养护不及时，混凝土表面水分散失过快，产生干缩裂缝。外界温度变化过大，尤其是骤冷骤热时，混凝土内外温差产生的应力也会导致裂缝。

二、处理措施

1. 对于轻微裂缝
   • 采用表面封闭处理。可以使用环氧树脂等材料对裂缝表面进行涂抹，防止水分、空气等进一步侵蚀混凝土内部，避免裂缝进一步扩展。
2. 较宽裂缝处理
   • 采用压力灌浆法。先将裂缝清理干净，然后通过压力将专用的灌浆材料（如水泥浆或化学浆液）灌入裂缝内部，填充缝隙，增强结构的整体性，恢复结构的部分承载能力。
3. 根源治理
   • 优化混凝土配合比，严格控制原材料质量。确保粗、细骨料的级配合理，降低水泥用量，采用合适的外加剂来减少水化热。
   • 改进施工工艺，加强施工过程中的质量控制。保证振捣均匀，严格按照规定时间拆除模板，并且加强混凝土的养护，采用覆盖保湿等措施，减少环境因素对混凝土的不良影响。

摘要:预应力混凝土施加应力前产生裂缝的原因分析与防治。
    关键词:混凝土；裂缝；原材料；质量控制；施工工艺
   
    一、前言
   
    近几年来随着国民经济的迅速发展，交通建设突飞猛进，特别是高等级公路的建设，达到了前所未有的程度，各种公路、桥梁的数量和质量随之增加和提高。在桥梁建设中特别是预应力T梁得到了广泛的使用。本文作者依据自己在公路桥梁建设中施工及监理经验对预应力混凝土施加应力前产生裂缝的质量控制要点进行简单的阐述。
   
    二、施加应力前裂缝产生的原因
   
    （一）结构设计因素
    设计图T梁构造钢筋配筋率偏小，且分布间距偏大。
    （二）施工原材料
    1、水泥用量偏大，混凝土在硬化过程中水化热热量大，从而使混凝土的温度收缩应力增大；2、砂和碎石灰粉含量较大，灰粉在混凝土硬化凝结时吸收水分，引起混凝土凝缩。
    （三）模板及制梁台座
    台座混凝土强度等级低，使用几次后局部表面不光滑，从而摩阻力增大当摩阻力超过混凝土本身承受的拉力时,这个应力集中点就会产生裂缝。
    （四）施工工艺
    1、混凝土在拌和过程中有不均匀现象，存在水灰比过大的问题，水灰比过大是混凝土干缩量增大，易产生干缩裂缝。2、砼浇注过程中出现过振现象,致使混凝土表面粗细骨料离析,靠近模板表面的混凝土为细骨料。3、混凝土养生不到位，由于梁体侧面不易吸附水分，气温过高加快了梁体水分的蒸发，致使表面产生干缩裂缝。
   
    三、裂缝的处理
   
    收缩裂缝一旦产生，就会增加混凝土的渗透性，并使混凝土暴露于容易损伤环境的表面增加，使混凝土早期老化，裂缝的产生使混凝土渗水性增大，严重降低混凝土强度，从而影响其耐久性，缩短使用寿命，所以必须进行处理。
    （一）恒压灌注法
    采用多点同时低压加压灌注，加压时间一般控制在10-20分钟，由于采用了低压多点的灌注方法，避免了胶液从v形裂缝表层串浆，加强了胶液向混凝土深层移动，并能保证胶液有足够的浸润时间。因此，恒压灌注法是一种灌注效果能够保证密封处理效果的灌注方法，也是国外现行的最先进的混凝土灌注方法。
    （二）裂缝表面贴碳纤维
    第一步 表面处理，用角磨机、凿子、砂纸沿裂缝方向两侧各大于50cm范围内除去表面油污，浮浆等杂物，表面清理干净并有一定粗糙度。
    第二步 涂刷底层灌注胶，要求涂刷均匀。
    第三步 粘贴碳纤维，将碳纤维粘贴在处理好的裂缝表面。
    第四步 美化处理，在碳纤维表面用白水泥或其他材料修面，使之与梁体颜色尽量一致，以保持梁体外表的美观度。
    处理结果验证：处理结束后6～8天进行张拉，在张拉过程中未出现异常现象。产生裂缝的T梁应进行做静载试验，在整个静荷载试验过程中，未发现受检T梁出现新的受力裂缝，原有裂缝经灌胶处理并粘贴了炭纤维后，试验过程中也未发现再开裂现象，最后从试验数据结果看出是否正常。
   
    四、裂缝的预防
   
    （一）结构设计
    必须满足规范要求的最小配筋率，且构造钢筋尽量采用小截面小间距分布的形式，以避免混凝土局部收缩所引起的应力集中。 （二）原材料
    在满足设计强度和施工进度的情况下尽量减少水泥用量、采用低水化热水泥，对砂、碎石、施工用水的含泥量、碎石中的灰粉量都应严格控制在规范要求以内。
    （三）混凝土施工过程控制
    1、每盘混凝土的拌和时间应控制在2～3分钟左右，搅拌时间不宜过长也不能过短，过短搅拌不均匀，过长会破坏材料结构；混凝土浇注过程中多做几次坍落度实验，严格控制施工水灰比。2、混凝土浇注：浇注过程中采用插入式振捣器为主，高频附着式振动器为辅，附着式振动器应采用间歇式振动，每次开启的时间大约为20秒左右，以避免浇注过程出现过振现象，以使混凝土产生离析。插入式振捣器的振捣间距应不大于插入式振捣器的振捣半径1.5倍，以避免浇注过程出现漏振现象。3、混凝土养生：当施工气温大超过30℃，梁体水分的蒸发非常快，且梁体侧面不易吸附水分，如果梁体表面的水分被蒸发，梁体表面的混凝土要进行水泥的水化和硬化反应，就会吸取梁体内部的水分，从而加快混凝土的干缩。要使梁体有足够的水分进行水泥的水化和硬化反应，就必须即时对预应力构件进行洒水养生。夏季施工时，若混凝土在浇注完毕，拆模以前气温超过30℃时，在浇注完毕12小时后可在模板外层进行洒水降温。以避免由于内部温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大而产生收缩裂缝。养生时间要保持到施加预应力之后。
    （四）模板设计及台座制作
    侧模在满足几何尺寸的前提下，尽量减少直角连接，减少应力集中点，模板表面打磨光滑，减小摩阻力。梁台座表面尽量光滑，摩阻力小。制梁台座表面可铺设表面光滑的材料，如水磨石、钢板、胶合板等。
   
    五、结束语
   
    预应力T梁由于混泥土标号高、水泥用量大、模板接缝多，加之骨架钢筋密集等因素，浇筑后容易产生裂缝、麻面蜂窝、跑浆、烂边等现象，严重影响梁体外观质量，甚至影响梁体的使用寿命。然而，只要我们加强对原材料的质量控制，并在施工过程中对各项施工工艺进行认真监控，仔细检查。这些缺陷是可以减少甚至避免的。由于作者本人经验水平有限，在此提出了一些肤浅的见解，还望各位同行多多指正。
   
    参考文献
    [1]交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000 ，北京：人民交通出版社，2000
    [2]交通部《公路工程集料试验规程》JTG E42—2005 ，北京：人民交通出版社，2005.3 来源: 《建筑中文网》.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200906/12734.htm