王路

山東省公路橋梁檢測中心有限公司 山東 東營 257100

引言

相較鐵路水路構(gòu)建而言，公路運輸雖然速度慢，單次承載量小，但靈活性更強，除能對鐵路網(wǎng)進行有效補充還在小宗物品運輸上有不可替代的作用。隨著近年來我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公路網(wǎng)建設(shè)也在不斷緊密，在不便施工的地區(qū)橋梁的架構(gòu)發(fā)揮著不可替代的作用，應(yīng)用范圍也逐步擴大到鐵路。隨著各種交通運輸方式的承載量的不斷加大，對各交通設(shè)施橋梁鐵路的質(zhì)量都提出了更高的需求，尤其是高級公路和鐵路，其行車速度快對于橋梁的平整與質(zhì)量的要求更高。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、施工時間短、跨越范圍相對較大等卓越優(yōu)勢，新建橋梁多采取這種技術(shù)。但是近幾年頻繁發(fā)現(xiàn)T梁產(chǎn)生裂縫，裂縫對于混凝土T梁而言，不僅影響外部觀感，重要的是許多裂縫會大大降低其本身的承載能力和使用周期，一旦裂縫繼續(xù)擴大而沒有發(fā)現(xiàn)，還會危害人民的生命財產(chǎn)安全。預(yù)應(yīng)力T梁極易受外力影響溫濕度的變化、混凝土原料質(zhì)量、施工操作規(guī)范都是影響T梁成品質(zhì)量的重要因素。為此，對其裂縫進行成因分析并探討施工處理技術(shù)勢在必行。

1 相關(guān)概況

1.1 概念簡述

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁是指采用預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力混凝土制作的橫截面呈T型的橋梁結(jié)構(gòu)，其多采取鋼構(gòu)鏈接，是2017年1月1日實施的一項行業(yè)標(biāo)準，在我國的公路鐵路所涉橋梁架設(shè)中被廣泛使用，具有自重輕、結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、所需材料少、安裝方便、施工時間短、生命周期長、跨越范圍相對較大等特點。

1.2 施工方法

目前，我國的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁主要有先張法和后張法兩種制作方式，其核心的區(qū)別在于混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉的先后次序。先張法T梁需要先張拉后以混凝土為原料澆筑部件，等待整體結(jié)構(gòu)強度達標(biāo)后放張，完成施工目標(biāo)。后張法需要先施工澆筑后張拉。其中先張法施工難度相對較低、環(huán)節(jié)較少，后張法則多了打孔灌漿等多項操作孔道阻塞極易發(fā)生，施工難度高但可跨長度相對較大。需要根據(jù)整體項目狀況采取對應(yīng)方法[1]。

2 裂縫成因

常見的T梁裂縫有結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩種，其設(shè)計因素巨多外部環(huán)境溫濕度、很凝土自身質(zhì)量、施工質(zhì)量等都是其產(chǎn)生裂縫的成因。

2.1 原材料質(zhì)量

2.1.1 水泥質(zhì)量。原材料的質(zhì)量是影響整體工程施工質(zhì)量的核心要素，原材料質(zhì)量是否達標(biāo)直接關(guān)系了整體工程質(zhì)量是否能達到預(yù)期。混凝土的主要原材料為水泥，水泥質(zhì)量的高低會影響混凝土整體的強度和T梁的整體彈性，彈性不夠則易發(fā)生裂縫。為此在施工之前，對原材料砂石的含泥量進行檢測是必不可少的。此外，在施工進程中也要定期復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)不達標(biāo)原料應(yīng)立即處理，以免影響叔公效果。同時不同水泥配置混凝土的配比也不同，在采用原材料制作混凝土?xí)r，要嚴格遵循生產(chǎn)廠家的建議配比，切勿由施工人員按已有經(jīng)驗直接施工，并要反復(fù)核驗混合后的混凝土質(zhì)量是否達標(biāo)，符合要求后才可施工。

2.1.2 混凝土配比。如前所述，在混凝土的制作過程中水泥是核心原料，水泥與水的配比會直接影響混凝土的質(zhì)量，而水泥的比重會影響混凝土的黏度和使用強度，提升水泥的占比固然能增大強度，但是影響眾多。在國家相關(guān)施工規(guī)范中，有明確條文規(guī)定，要求在澆筑通行橋梁的預(yù)應(yīng)力T梁時，混凝土必須符合相關(guān)標(biāo)準。及其原料混凝土的強度需要符合C50要求。而在實際的工程建設(shè)中，為了達到建設(shè)要求，實際需求的混凝土強度要高于標(biāo)準。直觀來講，實際所需強度是標(biāo)準強度的120%，才能達到正常施工所需質(zhì)量。許多施工單位為了滿足強度，會無視混凝土原料不同的科學(xué)配比，通過加大水泥占比來提升強度。這種不科學(xué)的方式看似是對原材料質(zhì)量的高要求實際卻是不達標(biāo)的原料，水泥比重過大會在凝固時過分產(chǎn)生水化熱，致使水分快速蒸發(fā)出現(xiàn)眾多網(wǎng)狀無規(guī)律裂縫。反之，大量加水會降低黏度，也不利于后期養(yǎng)護。故而混凝土配比不合理是許多裂縫產(chǎn)生的內(nèi)因。

2.1.3 配筋質(zhì)量。上述水泥質(zhì)量和整體混凝土都是影響混凝土強度與黏度的重要因素，除此之外，在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的構(gòu)建中，鋼筋也是必不可少的關(guān)鍵原材料。在T梁的設(shè)計中，鋼筋起著保障整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承托大部分的受力任務(wù)，也是凝聚整體框架避免混凝土凝固過程中過分形變產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵因素，鋼筋質(zhì)量是否達標(biāo)，不僅關(guān)系著裂縫問題，更是整體架構(gòu)能否完成預(yù)設(shè)承載量的核心環(huán)節(jié)。在我國的相關(guān)施工規(guī)范中，對預(yù)應(yīng)力混凝土T梁所采取的鋼材有著明確的標(biāo)準，橫隔板漸變段處必須采用Φ120鋼筋為原材料，對其間距也有標(biāo)準，固定設(shè)為200mm，如果在施工環(huán)節(jié)忽視了鋼筋相關(guān)標(biāo)準，不僅會產(chǎn)生裂縫問題，嚴重者會危及整體橋梁質(zhì)量，危害人民的生命財產(chǎn)安全。

2.2 溫度應(yīng)力

即便是科學(xué)配比的混凝土在凝固過程中產(chǎn)生水化熱也是難以避免的，其前期表現(xiàn)多為受水化熱影響其彈性模量，形成殘余應(yīng)力，中后期則主要受外部溫度影響。具體而言，就是在混凝土澆筑后初步凝固的時期，混凝土內(nèi)部由水化熱引起的溫度急劇上升后由于內(nèi)部與外部散熱能力差異大，導(dǎo)致內(nèi)外溫度出現(xiàn)內(nèi)高外低，產(chǎn)生梯度差，內(nèi)部壓力增大，出現(xiàn)裂縫。后期內(nèi)部環(huán)境相對穩(wěn)定，受外部影響更大，由于環(huán)境的影響會加大內(nèi)外的溫差，又受限于基座，當(dāng)外部溫度變化到達一定值時，內(nèi)部拉力逐步上升，超過自身能力形成裂縫。為此，混凝土自身溫度差的變化加之外部環(huán)境的差異會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫，尤其極端高溫與低溫環(huán)境下施工，溫度應(yīng)力更大，加之隨之而來的濕度應(yīng)力，會對質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。

2.3 收縮應(yīng)力

收縮應(yīng)力也可視為由濕度變化產(chǎn)生的應(yīng)力，溫度的變化多伴隨著濕度的演變，雖然混凝土內(nèi)部濕度變化并不劇烈，但會受到外部濕度的影響。在T梁預(yù)制安裝完畢后，混凝土?xí)鹉昴?，并會伴隨體積的收縮，尤其施工進程中為了保證混凝土的強度，其水泥占比較多，收縮反應(yīng)也會相應(yīng)的更加劇烈。

簡單來講，混凝土的收縮行為是伴隨著混凝土凝固時期溫度的變化同時發(fā)生的，內(nèi)部的濕度伴隨著問的提升逐步降低，其吸附水不再附著在毛細孔上，壓力差加劇干縮現(xiàn)象愈加明顯。為此，高溫施工要注意及時養(yǎng)護，避免因缺水導(dǎo)致收縮應(yīng)力過強，而極端低溫也要避免凍融現(xiàn)象。

2.4 設(shè)計環(huán)節(jié)

完善的設(shè)計方案可以有效保障施工方向，提升工程質(zhì)量，實際環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題則會對整體工程質(zhì)量產(chǎn)生決定性的消極影響，尤其是T梁預(yù)設(shè)，其拱度與馬蹄尺寸等細微環(huán)節(jié)都會極大地影響施工，缺乏科學(xué)可行的設(shè)計方案，也是T梁裂縫常見成因之一。主要原因如下：①預(yù)制拱度與施工標(biāo)準的矛盾，設(shè)計方在設(shè)計預(yù)應(yīng)力T梁時忽略了實際施工標(biāo)準施工技術(shù)難度的因素，或無法實施，或標(biāo)準過分寬松，不符建設(shè)標(biāo)準。據(jù)此，架設(shè)的T梁質(zhì)量堪憂，結(jié)構(gòu)性和抗壓性都有待商榷。②過分關(guān)注縱向預(yù)應(yīng)力，忽視上拱反作用力對橫向應(yīng)力的影響。③保護層不足，為降低自重而壓縮馬蹄部尺寸，致使實際工程進度中保護層過薄，加劇裂縫產(chǎn)生。

2.5 施工標(biāo)準

2.5.1 模具偏差。好的設(shè)計方案要落實在施工層面上，首先遇到的就是模具制作過程，模具設(shè)計是否符合設(shè)計方案和施工標(biāo)準，會對整體工程的質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，在制定模具時首先要嚴格執(zhí)行項目方提供的設(shè)計方案，在模具環(huán)節(jié)盡量將誤差降到最低，為后續(xù)的澆筑張拉提供余地，同時也要符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準，避免技術(shù)問題產(chǎn)生的質(zhì)量問題。在模具安裝時更要仔細注意安裝位置，T梁位置預(yù)設(shè)失之毫厘對整體橋梁架設(shè)效果就會謬之千里，一定要完全符合橋梁位置[2]。

2.5.2 施工技術(shù)。具體的施工環(huán)節(jié)是除后期養(yǎng)護將方案變?yōu)楝F(xiàn)實的最后一個環(huán)節(jié)，也是把控整體工程質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)，據(jù)調(diào)查顯示，T梁施工技術(shù)是許多T梁裂縫的重要成因。由于大部分施工現(xiàn)場在澆筑混凝土?xí)r會采取分部澆筑的方法，受整體T梁澆筑時間所限，不同位置的澆筑先后順序不同，其溫濕度變化產(chǎn)生的應(yīng)力不同，極易產(chǎn)生裂縫。同時受T梁自重所限，在設(shè)計環(huán)節(jié)時馬蹄部尺寸就相對較小，相對端部而言其配筋也相對復(fù)雜，在澆筑時壓實的技術(shù)難度大，一有疏忽就極易成為整體T梁的薄弱板塊，產(chǎn)生裂縫。最后在張拉預(yù)制混凝土的進程中，兩端也極易因為受力不同造成離心作用，加劇縫隙形成。

綜上所述，施工環(huán)節(jié)的環(huán)節(jié)眾多，技術(shù)難度高，涉及要素多，一旦施工方案不符設(shè)計方案會加劇正常施工誤差或不符實際情況都會加劇裂縫的形成。

3 施工處理

3.1 預(yù)前準備

預(yù)應(yīng)力T梁所涉工序復(fù)雜、裂縫成因影響因素多，為了保證整體工程質(zhì)量，減少裂縫形成，需要做好預(yù)前準備，設(shè)計方案要科學(xué)合理符合實際施工環(huán)境。首先，針對方案和施工標(biāo)準選用建筑材料，要嚴格把控材料質(zhì)量，避免因原材料問題產(chǎn)生裂縫；其次，要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計鹽湖方案，尤其是溫差較大地區(qū)，更要重視養(yǎng)護過程，延長養(yǎng)護時間，控制外部溫度，保持表面濕度從而減少收縮，具體各環(huán)節(jié)時長因時因地而異；最后，要做好場地硬化、臺座施工、施工原材料檢測等等多方面的準備工作。

3.2 預(yù)中控制

在實際施工中，要根據(jù)工程情況合理選擇施工技術(shù)，對馬蹄和端部的鋼筋嚴格按照施工標(biāo)準排布，防止結(jié)構(gòu)性裂縫吧，注意施工時間避免在暴曬溫度巨大時進行澆筑環(huán)節(jié)，嚴格執(zhí)行預(yù)前方案，選取科學(xué)的拆模時間和混凝土配比，盡量將溫濕度導(dǎo)致的收縮控制在合理范圍內(nèi)，避免收縮性裂縫。

3.3 預(yù)后處理

混凝土裂縫是施工環(huán)節(jié)中常見的問題，T梁結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但是所涉環(huán)節(jié)仍然較多，通過預(yù)前和預(yù)中措施，可以避免大部分人力可控的裂縫，但仍有部分裂縫難以避免或已經(jīng)形成，就要考慮預(yù)后處理，制定科學(xué)的修復(fù)方案以延長T梁壽命，提升整體質(zhì)量，具體建議如下。

3.3.1 修復(fù)方案。①非結(jié)構(gòu)性裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫多因收縮而成，分布在T梁表面，影響其耐久程度，但對安全性影響較小。對于寬度較小的裂縫，可以直接進行封縫處理，可在裂縫處涂刷樹脂封閉膠即可，處理難度低。對于寬度較大的裂縫，為了避免修復(fù)不當(dāng)造成的二次開裂，甚至加劇裂縫影響，需要謹慎保守處理，其首選主要材料為環(huán)氧樹脂漿，對裂縫采取灌漿技術(shù)，并嚴格進行后續(xù)養(yǎng)護，養(yǎng)護結(jié)束要進行多次復(fù)檢，確保其與其他混凝土無差異后結(jié)束修復(fù)工作。并且要對裂縫處進行長期監(jiān)測。②結(jié)構(gòu)性裂縫。相對非結(jié)構(gòu)性裂縫而言，結(jié)構(gòu)性裂縫裂危害性強且不易修復(fù)，隨著裂縫的擴展會對整體架構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，埋下極大的安全隱患，必須盡早地對其進行處理。常見處理方法為粘貼加固，主流材料仍為環(huán)氧樹脂，但要注意對其進行壓漿處理。

3.3.2 材料選擇。好的修復(fù)方案對于修復(fù)裂縫延長T梁應(yīng)用年限至關(guān)重要，但是選擇合適修復(fù)材料的重要性也是毋庸置疑的，主要在于以下幾個維度。首先，良好的流動性是其能夠滲透到裂縫中發(fā)揮其修復(fù)作用的前提和保障；其次，材料強度要略高于混凝土強度，以免二次開裂；再次，在保障黏性的同時，要選取不具備收縮性的材料；最后，要適應(yīng)外部復(fù)雜溫差[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國目前交通路線的架構(gòu)正隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展而飛速前進，為了使交通布局更加合理，便于居民生活，橋梁架構(gòu)勢在必行。預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)是目前我國在橋梁建設(shè)中普遍采取的方案，但是，隨之而來的T梁裂縫極大地桎梏了橋梁的安全質(zhì)量。本文從T梁建設(shè)中所涉及的材料質(zhì)量層面、溫濕度應(yīng)力層面、施工涉及方案層面和施工實操層面入手，分析了裂縫的常見成因，并提出了一些避免裂縫的舉措和修復(fù)方案。