预应力T梁产生纵向裂缝的原因分析及预防处理措施
摘要：本文结合场内预制T梁实际施工经验，针对预应力混凝土T梁产生的纵向裂缝，分析其产生的原因，并探讨实际工程施工中的具体预防及处理措施。
关键词：预应力T梁 纵向裂缝 预防 处理 措施
1引言
近几年来，随着国民经济的迅速发展，交通建设突飞猛进，各级公路的建设里程达到了前所未有的程度，建设质量也随之提高。在桥梁建设中，预应力混凝土T梁的运用特别广泛，但预应力混凝土T梁出现裂缝的情况屡见不鲜，本人通过参与的惠兴高速公路老湾岩1号大桥预应力混凝土T梁在施工过程中出现裂缝的情况，进行裂缝的成因分析及将预防处理措施进行阐述。
2裂缝情况
根据现场初步检查，老湾岩1号大桥左幅第二跨3#预应力混凝土T梁出现1条纵向裂缝，长0.9m，宽0.15mm，位于T梁马蹄斜侧面，距跨中截面1m处，见图2.0.1所示位置。
位置一位置二跨中截面
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图2.0.1 T梁裂缝位置示意图
3裂缝产生的原因分析
对于预应力混凝土T梁，由于存在预压力下受压混凝土由泊松效应引起的横向拉应变作用，产生沿预应力束的纵向裂缝是一个比较普遍的问题，所产生的原因也多种多样，大概有以下几种原因：
3.1施工偏差
在施工中预应力钢筋混凝土构件在规范规定的范围内可以有一定的偏差，但对于预应力混凝土T梁，因T梁下马蹄尺寸较小，马蹄部分配筋复杂，致使混凝土浇筑时不容易振捣密实，从而成为薄弱环节，使预应力T梁的马蹄部位容易产生纵向裂缝。并且在张拉预应力时，由于两端张拉难免会产生偏心的作用，同样也可能产生纵向裂缝。
3.2设计偏差
设计中通常很关注混凝土梁体所需要的纵向预压应力是否足够，但在张拉后预应力钢束对因梁体上拱变形引起的反向作用力和纵向预压应力下混凝土因泊松效应在横向产生的拉应变的不利作用未进行专门考虑；另外，在设计时为了节约成本，减少材料用量和减轻结构自重，预应力T梁的下马蹄部分尺寸常常设计得较小，实际施工中预应力管道的保护层厚度局部区段可能明显偏小，这也会导致保护层厚度不足从而引起T梁的纵向裂缝。当保护层厚度较薄时，一旦产生裂缝对预埋波纹管周边的混凝土会产生部分弯矩作用，对结构受力十分不利。
本项目预应力混凝土T梁跨中位置的预应力管道布置在马蹄内部，较其他地方预应力管道距离马蹄下边缘最近，加上马蹄部分构造钢筋布置较密，致使该部分混凝土浇筑振捣不够密实，从
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而成为薄弱环节，在预应力张拉过程或张拉后容易引起纵向开裂，这与现场检测到裂缝基本位于预应力混凝土T梁跨中附近位置比较吻合。
4裂缝修复措施
4.1裂缝修复方法
由于裂缝宽度为0.15mm，按照《混凝土结构加固设计规范》，当裂缝宽度w≤0.2mm时，可利用混凝土表层微细独立裂缝或网状裂纹的毛细作用吸收低粘度且具有良好渗透性的修补胶液，封闭裂缝通道，本次裂缝修补采用表面涂刷封闭胶进行处理。
4.2 修复材料
混凝土裂缝封闭胶的基本性能指标符合《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）要求的同时符合下表要求，具体指标见表4.2.1。
表4.2.1 裂缝封闭材料的性能指标要求
4.3 裂缝修复工艺
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裂缝封闭处理施工工艺：
⑴裂缝表面进行打磨，将裂缝两侧清理干净；
⑵用钢丝刷清除表面松散的混凝土，用压力水清洗裂缝，自然风干后再用脱脂棉蘸丙酮清洗裂缝；
⑶用纯环氧基液涂刷裂缝表面；
⑷配制环氧树脂胶泥，涂刷两遍环氧树脂胶泥进行表面封闭；
⑸胶泥经72小时固化，裂缝封闭结束。
5马蹄外包碳纤维加固
5.1 加固方法
在裂缝修补处理完成以后，自缺陷中心处向两侧各延伸2m、总长约10m范围，先在梁底纵向粘贴2层碳纤维布，宽度为梁底全宽，然后再对马蹄和腹板横向外包粘贴2层碳纤维布进行加固，形成U型箍，腹板粘贴高度至腹板顶部，最后在U型箍端部粘贴一层碳纤维布作为压条。碳纤维粘贴面积总共约100m2。T梁粘贴碳纤维布加固示意见图5.1.1。
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图5.1.1 T梁粘贴碳纤维布加固示意图
5.2 修复材料
⑴碳纤维布选用单向碳纤维布料，性能指标满足表5.2.1的要求。
表5.2.1 单向碳纤维布主要力学性能指标
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⑵浸渍树脂性能指标满足表5.2.2的要求。
表5.2.2 碳纤维浸渍、粘贴用胶粘剂性能指标
⑶底层树脂性能指标满足表5.2.3的要求。
表5.2.3 底胶及修补胶性能指标
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5.3 施工工艺及技术要求
5.3.1工艺流程
工艺流程为：施工准备→混凝土表面处理→找平处理→涂底胶→涂浸渍胶→粘贴碳纤维布→涂浸渍胶→面涂装防护。
5.3.2技术要点
⑴混凝土表面处理：清除被加固构件表面的劣质混凝土，露出混凝土结构层，用找平树脂等修复材料将表面修复平整，构件转角处应打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20mm。表面打磨后，应用强力吹风器将表面粉尘彻底清除。
⑵找平处理：按照所选粘结剂供应商的产品说明书配制找平树脂，混凝土表面凹陷部位应用找平树脂填补平整，且不应有棱角。待找平材料表面指触干燥时即可进行下一步施工。
⑶涂底胶：应按照所选粘结剂供应商的产品说明书配制底层树脂，涂刷底胶前应用丙酮擦净
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混凝土的表面。
⑷涂浸渍胶：应按照所选粘结剂供应商提供的配比和工艺要求配制浸渍胶，且应有专人负责。调胶使用的工具应为低速搅拌器，搅拌应均匀，无气泡产生，并应防止灰尘等杂质混入。
⑸粘贴碳纤维布：按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，将配制好的浸渍树脂用滚筒刷或特制的毛刷均匀涂于所要粘贴部位的混凝土上，涂刷浸渍胶应在底层树脂指触干燥后进行；用特制的滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，且使其平整，并使浸渍树脂充分浸透纤维布，滚压时不得操作纤维布。沿纤维受力方向的搭接长度不应小于100mm，当采用多条或多层纤维布加固时，各条或各层纤维布之间的搭接位置宜相互错开。
⑹面涂装防护：在纤维表面涂环氧底漆和聚氨脂面漆防护，颜色与混凝土原色尽量接近。
6防止T梁产生纵向裂缝的措施
⑴采用合理的施工工艺， 浇筑混凝土时减小浇筑厚度，同时在施工时，应尽量选择温度适宜的时间浇筑，热天浇筑混凝土时应降低水温拌制，或者利用早、晚进行施工，选用水化热小和收缩小的水灰比，合理使用减水剂以减少水化热。
⑵加密腹板和马蹄内的竖向及横向钢筋，裂缝出现的位置说明该位置比较薄弱，配筋不足，加密腹板和马蹄内配筋，以改善其受力性能，增加梁体收缩的抗拉强度能力。
⑶在满足混凝土设计强度等级和施工工艺的前提下，合理调整原混凝土配合比。一是改善骨料级配来减少水泥用量，以降低水化热；二是控制混凝土坍落度，将混凝土坍落度控制在120mm以内，以减小混凝土收缩率，提高混凝土强度。
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⑷严把混凝土振捣质量，振捣时，振捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣工艺，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡，特别要加强腹板及腹板与马蹄相连的倒角处的振捣质量，因为腹板厚度薄、配筋少，是梁体最薄弱的部位，而倒角处最容易出现应力集中现象，倒角处在模板外侧用木锤或橡胶锤敲击，有利于气泡排除。
⑸确保混凝土在初凝时间内浇筑完毕，以加强混凝土的整体强度，并避免因台座不均匀下沉而产生沉降裂缝。
⑹加强混凝土养护工作，T梁设计一般采用高标号混凝土，其水化热高，早起收缩强烈，加上本地区气候干燥、温差大，故要特别注意混凝土养护工作，混凝土浇筑后，及时用湿润的土工布或麻布等覆盖顶板，并注意洒水养护，始终保持湿润状态，对于四周的侧模进行浇水降温，确保混凝土内外温差控制在15℃以内，避免梁体表面裂缝的产生，混凝土初期升温较快，内部温度高峰值出现在混凝土浇筑后3-5d内，一般3天内可达高峰值，为加强混凝土温度的监控，现场按照既定的频率分别测量梁体波纹管内及梁体表面的温度，并根据测量结果及时采取冷却、保温措施，拆模后腹板及时采用土工布覆盖，并洒水始终保持湿润状态，直到浇筑混凝土一周后为止。
7结语
预应力混凝土T梁裂缝对于构件的正常使用会产生很多安全隐患，当裂缝开展以后空气中的水、氧气同钢筋发生化学反应产生铁锈，使钢筋体积急剧增大，使混凝土体积膨胀，裂缝宽度继续增加，钢筋在空气中进一步被氧化，如此恶性循环。这对结构来说是非常大的安全隐患。在结构产生裂缝后，采用合理的方法对裂缝进行修复处理，以确保混凝土构件的耐久性。
预应力混凝土T梁裂缝并不是单独开展的，往往是相互影响、相互作用，所以在预应力混凝土T梁裂缝的防治方面需要我们进行综合、全面、仔细的考虑。
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参考文献
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[5] 公路桥梁加固设计规范（JTG/T J22-2008）.北京.人民交通出版社.2008
[6] 中交四航工程研究院有限公司.T梁裂缝检测修复方案
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