预应力混凝土箱梁非结构性裂缝的分析与处治

【摘要】本文结合工程实际阐述了预应力混凝土桥梁非结构性裂缝，病害发生的原因和处治措施。

【关键词】预应力箱梁；非结构性；裂缝；处治

Analysis and Treatment of Non - structural Cracks in Prestressed Concrete Box Girder

Zheng Xiang-dong

（Xinxiang Municipal Highway Administration BureauXinxiangHenan453000）

【Abstract】In this paper， the causes of non - structural cracks and the treatment of prestressed concrete bridges are expounded.

【Key words】Prestressed box girder；Nonstructural；Crack

1. 前言

近年来，我国交通工程中桥梁规模、数量在不断地增加，有些桥梁在施工中却过早地发生损坏，对桥梁的耐久性造成一定的影响，本文结合工程实际研究混凝土桥梁病害发生的原因和处治措施，为今后桥梁的结构设计和施工提供有益借鉴对防止病害的发生、提高桥梁的使用寿命有着重要的意义。

2. 工程基本情况

2.1技术标准。

桥梁位于省干线公路，桥梁荷载等级为公路-Ⅱ级。桥宽净-8+2*05米护栏。

该桥采用3跨30m的预应力混凝土箱梁，桥梁斜度70°，全长95m，为中型桥。下部结构型式为桩柱式基础。上部结构为后张法预应力砼组合箱梁，预制箱梁共9片，全部为30m后张法预制箱梁，箱梁采用先简支后连续结构。

2.2材料及施工。

预应力混凝土箱梁C50级、钢绞线强度1860MPa，混凝土坍落度7-9cm，水泥孟电PO.52.5，骨料粒径5-20mm，掺减水剂、引气剂、预应力混凝土箱梁采用后张法施工，混凝土箱梁预制时间2011年3月-6月。桥梁2012年7月安装完工后经检查发现桥梁腹、底板普遍存在裂缝，并提请检测。

3. 检测过程及结论：

3.1检测方法。

按照《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）要求，对委托方指定箱梁的裂缝深度使用非金属超声波检测仪进行检测，裂缝宽度用裂缝观测仪直接读取，裂缝所处位置用钢卷尺进行测量。

3.2检测依据。

《超声法检测混凝土缺陷技术规程》 （CECS21：2000）。

3.3检测仪器（见表1）。

序号 仪器名称 仪器型号 仪器编号

1 裂缝观测仪 SW-LW-101 4101205

2 非金属声波检测仪 NM-4A 4101201

3 几何测量卷尺 温州50米 4101116

3.4检测时间及检测环境。

2012年6月5日，天气晴朗，温度16℃，适合检测。

3.5检测结果。

（1）公路桥， 桥梁腹、底板普遍存在横向裂缝，中跨中梁右端存在滴水现象。

（2）预应力混凝土箱梁，桥梁腹板裂缝，裂缝宽度0.12～0.26mm，深度29～17.2cm，长度160～250cm；桥梁底板板裂缝，裂缝宽度0.04～0.26mm，深度19～180mm，长度160～340cm；

4. 初步分析及原因

裂缝是由变形引起的为非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。引起该类裂缝的原因主要有：

4.1混凝土浇筑后处于塑性阶段，混凝土分层浇注过快，混凝土骨料沉落硬化前沉实不足，硬化前后沉实过大，下沉受钢筋阻挡，沿钢筋方向裂缝.

4.2混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。

4.3由于温度变化产生的裂缝。结构随着温度的变化受到约束时，在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。

4.4混凝土是一种脆性材料，抗拉强度较低，混凝土浇注后若没有采取有效的措施，降低混凝土内外部温差或采取养护措施不当，使混凝土产生温度收缩裂缝；养护不周，时干时湿，表面干缩变形也会导致裂缝的发生，因此施工中要最大限度的降低温差和减少收缩。

5. 处理方案

因裂缝宽度0.04～0.26mm，深度较深，采用丙烯酸酯类或低粘度环氧树脂浆液灌注。

5.1技术规范依据。

（1）中国交通部.（JTG H11-2004）公路桥涵养护技术规范。

（2）中国工程建设标准化协会.（CECS 25：90）混凝土结构加固技术规范。

（3）中国交通部（JTG/T J22-2008）公路桥梁加固设计规范。

5.2工艺要点。

5.2.1材料主要技术性能：

（1）极强的渗透力，黏度低，能注入0.1mm宽的微裂缝。

（2）不含挥发性溶剂，硬化时收缩小。

（3）结构灌缝粘接强度高，韧性及抗冲击性好。

（4）独特的高性能聚合物增韧改性技术，耐冲击、抗疲劳，特别适合于桥梁、码头等动荷载加固。

（5）抗老化性及耐介质（酸、碱及水等）性好。

（6）固化温度范围广，环境温度-5℃以上可很好固化。

（7）配胶比例较宽，便于现场操作。

（8）可操作时间长，使用方便。

5.2.2适用条件。

（1）广泛应用于混凝土桥梁、房屋、水利、路面等工程中裂缝注胶修补，混凝土非活动细小裂缝（缝宽0.1～2mm）补强注胶修补。

（2）混凝土内部蜂窝、疏松等缺陷的补强注胶修补。

（3）施工环境干燥、通风，粘贴面洁净、干燥、无油污。

（4）固化环境温度不低于-15℃。

（5）技术性能要求：

丙烯酸酯裂缝修补胶技术性能符合国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）和交通部行业标准《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）要求。

5.2.3使用方法与施工要点。

5.2.3.1裂缝调查。

全面查清裂缝的性质（裂缝的长度、宽度、深度、走向、贯穿及漏水情况），以便确定处理方案。

5.2.3.2裂缝处理。

（1）对较小的混凝土构件裂缝，用钢丝刷等工具清除混凝土裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，刷去浮灰；用酒精或丙酮沿着裂缝两侧2～3cm范围擦拭干净。

（2）对稍大的混凝土构件中较深的裂缝，为达到有效封缝，可沿裂缝凿“V”形槽。

（3）对体积较大的混凝土构件或较深的裂缝，可沿裂缝采取钻孔灌浆，以使浆液进入裂缝有更广的通路。

5.2.3.3设置灌浆嘴。

（1）在裂缝的交错处、裂缝较宽处及裂缝端部等位置必须设置灌浆嘴。灌浆嘴的间距可根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般灌浆嘴间距为30～50cm。在一条裂缝上必须设置有进浆口、排气口或出浆口。灌浆嘴可先采用裂缝封闭胶粘贴在预定位置，也可在封缝时一同粘贴。

（2）应特别注意防止堵塞灌浆嘴。

5.2.3.4封缝。

封缝质量的好坏直接影响灌浆效果与质量，应特别予以重视。裂缝的封闭可使用裂缝封闭胶，按推荐配胶比例称取并调配出裂缝封闭胶，用油灰刀沿裂缝往复涂刮后均匀涂抹一层厚约1～2mm、宽不小于30mm的胶泥，注意防止小气泡或密封不严。

5.2.3.5封缝检验。

一般情况下，采用裂缝封闭胶封缝12小时后即可进行试漏检验，以检查裂缝的密封效果及贯通情况，以确保注胶效果。

5.2.3.6配制灌浆胶液。

（1）根据估计的灌胶量，按推荐配胶比例准确称量胶液、专用稀释剂、专用固化剂和专用促进剂待用；

先将固化剂投入装有稀释剂的容器内，搅拌均匀使其充分溶解其中；

（2）再将溶解好的稀释剂与固化剂的混合液倒入胶液中，充分搅拌；

（3）最后将促进剂滴加到混合胶液中，边滴加边搅拌，使其充分混合均匀；

（4）从滴加促进剂并混合搅拌开始，注胶的操作应在胶液适用期内完成（25℃时约为90分钟）。

5.2.3.7灌浆。

（1）注胶操作应使用专用的注胶器具。

（2）注胶前，应用压缩空气将孔缝吹净，达到无水干燥状态。

根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上的灌浆可由浅到深，由下而上，由一端到另一端。灌浆压力常采用0.2MPa，在保证灌浆顺畅的情况下，应采用较低的灌浆压力和一定的稳压灌浆时间，可获得更好的灌浆效果。当最后一个出浆口出胶且出胶速率保持稳定后，再保持压注10分钟左右即可停止灌浆。

拆除管路，注意防止流胶。

5.2.3.8胶液固化。

丙烯酸酯裂缝修补胶可在-15℃以上的环境中固化，固化时间视环境温度而定。一般情况（25℃）下固化12小时即可。

5.2.3.9灌浆效果检验。

灌浆结束后应检验灌浆效果及质量，凡有不密实等不合格情况，应进行补注。

5.2.3.10混凝土修补与色差处理：

混凝土修补后的效果，尽量保持混凝土原貌，混凝土表面无明显修补痕迹。

5.2.3.11处理效果检查。

主要通过目检、锤击、拉拔检测进行表面检查；内部通过打检查孔取芯、压水、无损检测等手段进行检查，达到质量标准后方可验收。

5.2.4使用过程中的注意事项：

（1）施工中必须保持工作面干燥，潮湿的施工面不可使用。

（2）使用过程中应避免固化剂与促进剂直接接触。

（3）取胶和取料的器具应分开，不能混用。包装开封后注意密封。

（4）搅拌应充分、均匀，否则将影响材料性能。

（5）本产品施工人员应采取必要的安全防护措施（如配戴口罩、手套、护目镜、安全帽等。

6. 结论

混凝土桥梁的病害处理措施应是针对结构裂缝或毛细孔道的处理，聚合物修补是一种既具有高分子材料的粘接性，又具有无机材料耐久性的新型混凝土修补材料；抗压强度高，固化迅速，粘接性能好； 有很好的保水性能和抗裂性、高耐碱性、耐紫外线；操作简便，，健康环保。使施工步骤变得简单、方便、缩短了工期，提高原结构的密实度和防水抗渗性能。

参考文献

[1]中国交通部.（JTG H11-2004）公路桥涵养护技术规范.

[2]中国工程建设标准化协会.CECS 25：90）混凝土结构加固技术规范.

[3]中国交通部（JTG/T J22-2008）公路桥梁加固设计规范.

[作者简介] 郑向东（1969.11-），男，职称：高级工程师，长期从事公路工程技术及管理工作。