预应力混凝土T梁裂缝分析与处理

张雷

中星路桥工程有限公司 河北保定 071051

连续T梁具有截面抗力矩大、自重小、施工方便、工业化生产、适用性好、施工周期短等优点，在中小跨径桥梁工程中得到了广泛的应用，但目前国内外对连续T梁的研究还不多见，已建成运营的连续T梁桥或多或少存在不同程度的病害。

1 T梁裂缝原因分析

1.1 预制台座沉降

由于T梁裂缝的梁场位于基坑开挖和置换处理的软基地段，笔者初步认为这是由于开挖和置换不够彻底，下层软土受到压缩，导致桥台的沉降。通过对T梁浇筑过程中及浇筑后支座沉降的测量和监测，发现支座沉降在1mm以内，可以认为是观测误差的结果。同时，在开挖段，位于风化岩区的梁场T梁也存在类似裂缝，可排除预制支座沉降引起T梁裂缝的可能性[1]。

1.2 混凝土配合比

预制T梁混凝土强度为C50。根据国家规范要求，混凝土配合比强度应达到目标强度的120%，现场混凝土实际强度平均在C60以上。为了达到要求的强度，混凝土配合比中的水泥用量较大，因此混凝土硬化过程中产生的水化热也较大，水化热会加速混凝土表面水分的蒸发。这将导致混凝土出现干缩裂缝，但一般干缩裂缝分布不规则，多呈网状，且表面有裂缝，这与现场裂缝的规则分布不同[2]。

1.3 温度应力

T梁裂缝的温度应力主要分为两类：一类是混凝土早期水化热引起的温度应力，另一类是混凝土浇筑环境温度变化引起的温度应力。混凝土水化热引起的温度应力主要是由于混凝土水化反应过程中混凝土内部与表面散热的差异引起的温度分布不平衡引起的。在水化过程中，混凝土内外温差会在其表面产生拉应力。混凝土浇筑环境的温度变化也会引起混凝土内外温差的温度应力，进而引起混凝土表面的拉应力。当混凝土内表面温差达到一定值时，温度应力产生的混凝土表面拉应力超过混凝土抗拉强度，从而导致混凝土表面开裂。

1.4 收缩应力

混凝土的收缩是由混凝土内部的水化反应引起的，当压差为负时，混凝土内部的相对湿度不断降低，导致毛细血管中的非饱和水产生压差。低水灰比高强混凝土能为水泥水化提供较少的自由水。早期强度的发展将使游离水迅速消失。在外部供水不足的情况下，水泥水化将继续耗水并产生原始裂缝。混凝土的收缩与水灰比、细掺剂活性和水泥细度有关。

1.5 施工工艺

T梁混凝土的施工对混凝土裂缝的产生和发展起着重要的作用。分层浇筑过程中，从一端向另一端分层浇筑约需1小时。由于浇筑过程中高温间隔时间长，一层浇筑后再浇筑下一层容易产生施工冷缝，因此混凝土接缝层产生弱缝面，特别是其分层位置是收缩应力集中的地方，这使得混凝土更容易在这部分产生裂缝。

2 T梁裂缝的处理及预防

2.1 裂缝的处理

（1）裂缝的分类及处理方法。根据统计结果，现场裂纹宽度大多在0.2mm以内，只有少数大于0.2mm。同时，根据断裂部位岩芯取样，断裂宽度与断裂深度呈正相关，按0.2毫米标准将断裂分为大于0.2毫米和小于0.2毫米两种类型。当裂缝宽度为0.2mm时，裂缝深度约5mm，T梁钢筋保护层厚度为40mm。由于裂缝的存在，有效保护层受到一定程度的削弱。因此，对这部分裂缝采取了表面封闭的处理措施。对于宽度大于0.2mm的裂缝，根据前面的分析，可以看出这些裂缝不是结构裂缝，而是由混凝土的塑性变形引起的。当这部分裂缝宽度为0.35-0.4mm时，裂缝深度可达30-35mm，严重影响结构的耐久性。这部分裂纹的处理是裂纹处理的重点。该类裂缝采用注浆处理。

（2）裂缝修复材料的要求与选择。对裂缝修补材料的要求是：流动性好，粘度低，能更好地渗入裂缝；固化后材料强度高，至少不低于修补材料的强度；工作性能好，干、湿状态下与裂纹表面结合牢固；强度高，有一定的柔韧性；无收缩，避免修补材料与修补材料分离。经研究，环氧树脂材料能满足上述材料要求，故选用环氧树脂材料作为裂缝面封堵灌浆材料。

（3）处理方法。对于小于0.2毫米的裂纹，首先用角磨机打磨1毫米。如果裂缝消失了，不要处理它们。打磨后如仍有裂纹，用环氧树脂浆密封。对于裂缝宽度大于0.2mm的裂缝，采用灌浆处理。灌浆处理的步骤为：表面清理-裂缝标记-安装灌浆棒-裂缝表面密封-灌浆-表面密封材料清理。

2.2 裂缝的预防

经过以上分析，采取以下措施防止裂缝的产生。改变混凝土浇筑时间，将混凝土浇筑时间改为夜间，温度较低时，模板温度与混凝土温度基本相同。为减少应力集中，将负力矩锚头与T梁顶板连接处的模板转角、横隔板与T梁顶板连接处改为半径为40mm的圆弧。改变混凝土的浇筑方法，将分层浇筑改为水平分层斜截面浇筑，避免出现施工缝的可能性，同时改变浇筑高度，避免应力集中的位置。加强T梁的养护，在腹板和马蹄形部位涂上养护剂后，继续在T梁顶面洒水7天以上，尽量减少混凝土的干缩。为了提高结构的抗裂性能，横隔板过渡段200mm钢筋间距改为150mm。采取上述措施后，基本上避免了T梁的表面裂纹[3]。

3 结语

T梁裂缝产生的原因是多方面的。要根据工程实际情况，逐一列出可能产生裂缝的原因，并逐一分析，得出可靠的结论。综上所述，结合本工程T梁裂缝的分析和处理，提出以下建议：在全年气温变化不大的地区，混凝土自身的收缩应力是T梁裂缝的主要原因。施工中应注意施工细节的处理，避免应力集中。在施工中，应采用合理的施工工艺，加强混凝土养护，减少混凝土收缩。为了保证结构的安全性和耐久性，T梁裂缝必须进行处理。