江豪 JIANG Hao；熊經(jīng)平 XIONG Jing-ping

（①江西省公路工程監(jiān)理有限公司，南昌 330000；②江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司項(xiàng)目建設(shè)管理公司，南昌 330000）

1 工程概況

某橋上部結(jié)構(gòu)采用5×30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T 梁，橋長(zhǎng)158.0m，交角90°。下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、柱式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。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(dòng)裝置，依靠液壓千斤頂使模板安裝與拆除過程實(shí)現(xiàn)整體同步，模板液壓油管、電路等通過在軌道梁基礎(chǔ)預(yù)埋PVC 管道，在一定程度上預(yù)防了對(duì)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(yù)制完成并拆模后發(fā)現(xiàn)在該T 梁跨中負(fù)彎矩較大部位出現(xiàn)4 條豎向裂縫，裂縫于T 梁兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)，同時(shí)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(yù)應(yīng)力梁裂縫當(dāng)中裂縫分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩種類型[1]，其中結(jié)構(gòu)性裂縫典型特征是預(yù)應(yīng)力梁端部出現(xiàn)斜向裂縫或者梁體跨中部位出現(xiàn)豎向裂縫，且跨中部位豎向裂縫均由梁底裂縫發(fā)展而來；非結(jié)構(gòu)性裂縫典型特征與結(jié)構(gòu)裂縫相似，但兩者主要區(qū)別在于梁底是否會(huì)出現(xiàn)裂縫，梁底出現(xiàn)裂縫則可判斷該預(yù)應(yīng)力梁板裂縫為結(jié)構(gòu)性裂縫，結(jié)構(gòu)性裂縫見圖4，非結(jié)構(gòu)性裂縫見圖5。

圖4 T 梁結(jié)構(gòu)性裂縫

圖5 T 梁非結(jié)構(gòu)性裂縫

從結(jié)構(gòu)受力來看，非結(jié)構(gòu)性裂縫危害性小于結(jié)構(gòu)性裂縫，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力均在梁體要求承載力范圍內(nèi)，但其對(duì)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(duì)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(biāo)數(shù)值不同直接影響到預(yù)應(yīng)力T 梁澆筑質(zhì)量。其中水泥含量過高容易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)溫度應(yīng)力縫，特別是水泥比表面積超過360m2/kg 時(shí)，混凝土出現(xiàn)難以愈合的裂縫風(fēng)險(xiǎn)極大，且該類型裂縫會(huì)隨著時(shí)間發(fā)展而發(fā)育[2]。

②骨料。

在細(xì)骨料方面，隨著當(dāng)前全國砂石資源越發(fā)匱乏，合格且廉價(jià)的河沙越發(fā)稀少。為此，大量工程開始使用精品機(jī)制砂代替河沙進(jìn)行施工澆筑作業(yè)，然而精品機(jī)制砂存在石粉含量高、細(xì)度模數(shù)偏大和顆粒級(jí)配差等問題，導(dǎo)致混凝土中自由水移動(dòng)困難，致使成型后混凝土由于表面水分缺少、表面強(qiáng)度不足而出現(xiàn)細(xì)小裂縫。

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

③外加劑。

在現(xiàn)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(zhì)量和效率以及耐久性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中。但是如果外加劑使用過量或者類型不準(zhǔn)確同樣會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量造成不利影響，例如膨脹劑雖然短時(shí)間內(nèi)能夠大幅度增加混凝土強(qiáng)度，但是過量使用膨脹劑會(huì)導(dǎo)致梁體混凝土崩裂，完整性會(huì)發(fā)生破壞，同樣某些含堿外加劑中堿含量超過規(guī)定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土中粗骨料發(fā)生堿集料化學(xué)反應(yīng)從而導(dǎo)致梁體開裂。同樣在冬季施工時(shí)，如果使用的促進(jìn)劑含有氯化鈣，將因?yàn)檫^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(xì)度較大容易導(dǎo)致混凝土塑性裂縫開裂時(shí)間提前，十分不利混凝土裂縫控制。而對(duì)于硅灰類摻合料，因其比表面積大的特性導(dǎo)致自由水移動(dòng)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(dǎo)致水化物不斷減少導(dǎo)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(duì)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(duì)混凝土質(zhì)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(dāng)水泥含量過高時(shí)，混凝土由于必須相應(yīng)增加含水量，導(dǎo)致混凝土收縮變大，從而使得混凝土梁體出現(xiàn)裂縫的概率增大。故為保證梁體混凝土質(zhì)量，應(yīng)慎重選擇水泥種類和水泥含量。

②砂率。

砂率值對(duì)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(shè)置不合理將導(dǎo)致混凝土容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象從而導(dǎo)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(shí)若砂率過高，將導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足而引起梁體開裂，因此在橋梁施工配合比設(shè)計(jì)中，合理的砂率對(duì)梁體裂縫控制起到正面作用。

③骨料級(jí)配。

在混凝土當(dāng)中，當(dāng)骨料的粒徑越大，混凝土收縮越小，同時(shí)骨料級(jí)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(jí)配層次較低，同時(shí)為使混凝土和易性及施工標(biāo)準(zhǔn)相匹配，大量提高水泥含量成為必不可少的選擇，從而會(huì)造成混凝土出現(xiàn)干縮裂縫等問題。

④水灰比。

在混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)當(dāng)中，高強(qiáng)度混凝土由于水灰比較小，導(dǎo)致其后期干縮較小，對(duì)梁體后期干縮有利，相反，低水灰比對(duì)梁體后期干縮不利，且當(dāng)水灰比降低到0.4以下時(shí)，混凝土抗裂能力會(huì)顯著降低[3]。

⑤漿骨比。

混凝土漿骨比偏大時(shí)會(huì)對(duì)其抗裂性能構(gòu)成影響，并且混凝土抗裂性能與漿骨比成反比，特別是當(dāng)其漿骨比超過3∶7 時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂性能會(huì)顯著下降[3]。

⑥外加劑含量。

外加劑在優(yōu)化混凝土強(qiáng)度與性能及節(jié)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(bào)廢等問題，因此科學(xué)選擇外加劑含量對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量十分關(guān)鍵，例如減水劑雖然能加大混凝土坍落度，但過量減水劑會(huì)使混凝土梁體表面出現(xiàn)干縮裂縫[3]。

2.2.3 施工環(huán)境對(duì)T 梁裂縫影響

造成混凝土梁體出現(xiàn)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(huán)境存在密不可分的關(guān)系，目前溫度對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)的影響越來越受到大家重視，而在先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁當(dāng)中，若某一橋中個(gè)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(xù)橋梁將受到與超靜定結(jié)構(gòu)一樣的影響。

2.2.4 施工操作對(duì)T 梁裂縫影響

梁體混凝土在預(yù)制階段涉及到諸多施工操作，其中混凝土澆筑、振搗、拆模、養(yǎng)護(hù)等操作出現(xiàn)誤差均可能導(dǎo)致梁體混凝土產(chǎn)生較大拉應(yīng)力從而產(chǎn)生裂縫，或使最后混凝土梁體強(qiáng)度不足而無法抵御自身重力及其他外力從而產(chǎn)生裂縫。

2.2.5 T 梁裂縫原因確定

為了探究該標(biāo)段預(yù)制階段30mT 梁出現(xiàn)裂縫的真正原因，聯(lián)合項(xiàng)目技術(shù)人員從原材料、配合比、施工環(huán)境及施工工藝共3 個(gè)方面對(duì)該T 梁生產(chǎn)過程進(jìn)行研究分析，其中原材料均取得合格試驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)理化指標(biāo)均合格，而配合比見表1。

表1 梁板配合比設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)上述表格原材料和配合比共進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，且在3 天、7 天、28 天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件后均未發(fā)現(xiàn)混凝土試塊出現(xiàn)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(xiàn)了裂縫。

排除上述因素后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員從外力和梁體強(qiáng)度考慮，就T 梁拆模靜置時(shí)間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)T 梁不同拆模靜置時(shí)間后梁體裂縫情況如表2。

表2 T 梁拆模靜置時(shí)間表

通過調(diào)整T 梁拆模后梁板靜置時(shí)間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)梁板拆模后靜置時(shí)間少于3h，梁體出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)裂縫，相反靜置時(shí)間超過3h 后，混凝土預(yù)應(yīng)力T 梁非結(jié)構(gòu)性裂縫消失。

3 T 梁裂縫補(bǔ)救方法

在預(yù)應(yīng)力T 梁生產(chǎn)過程中，梁體產(chǎn)生裂縫時(shí)有發(fā)生，但無論是結(jié)構(gòu)性裂縫還是非結(jié)構(gòu)性裂縫，都對(duì)橋梁的強(qiáng)度、剛度及耐久性產(chǎn)生不利影響，因此當(dāng)裂縫產(chǎn)生后，及時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行處理顯得尤為關(guān)鍵，而針對(duì)不同類型裂縫應(yīng)采用不同補(bǔ)救方法，其中針對(duì)非結(jié)構(gòu)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(huán)氧樹脂封閉裂縫；針對(duì)非結(jié)構(gòu)性裂縫但有漏水情況可對(duì)裂縫表面粘貼玻璃纖維布；針對(duì)結(jié)構(gòu)性裂縫但結(jié)構(gòu)承載力損失不大的，裂縫可采用注漿法通過一定壓力將強(qiáng)度高及粘結(jié)度好的材料注入以封閉梁裂縫；針對(duì)結(jié)構(gòu)性裂縫且梁體承載力有較大影響的梁板可采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法利用粘貼復(fù)合材料，粘貼鋼板、構(gòu)件置換等方法保證梁體質(zhì)量[4]。

4 結(jié)論

本文在對(duì)混凝土預(yù)制階段T 梁梁體出現(xiàn)裂縫原因進(jìn)行觀察分析基礎(chǔ)上，通過對(duì)梁體脫模后靜置時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)該標(biāo)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(xiàn)非結(jié)構(gòu)裂縫，相反脫模后靜置大于3h，梁體非結(jié)構(gòu)裂縫將會(huì)隨著梁體強(qiáng)度上升而被避免，因此建議在T 梁施工過程中嚴(yán)格控制預(yù)制階段梁體靜置時(shí)間，不能盲目追求施工速度，這樣才能更好地保證梁體質(zhì)量，防止T 梁出現(xiàn)不必要的裂縫導(dǎo)致橋梁耐久性降低情況發(fā)生。