裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁連續(xù)結(jié)構(gòu)調(diào)平層裂縫淺析

  在高等級(jí)公路建設(shè)中，近年來較多地采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)橋梁，梁的結(jié)構(gòu)型式有預(yù)應(yīng)力空心板梁、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、T形梁等，目前我國(guó)北方地區(qū)用得最多的裝配式簡(jiǎn)支梁是T形梁，這種形式的橋梁預(yù)制簡(jiǎn)單，肋內(nèi)配筋可做成剛勁的鋼筋骨架，主梁之間借助間距4-6米的橫隔梁來連續(xù)，整體性好，為了有利于安裝，在保證抗剪的條件下盡可能減小梁肋的厚度，以期減小構(gòu)件自重，這是目前鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的發(fā)展趨向。為了解決簡(jiǎn)支梁橋具有較多施工縫而影響行車舒適性問題，同時(shí)綜合考慮梁橋跨徑布設(shè)，因此，預(yù)應(yīng)力組合T形梁和瀝青混凝土橋面鋪裝之間設(shè)計(jì)一層調(diào)平層，該調(diào)平層厚度一般為6-10cm，它既起到調(diào)整與控制橋面高程的作用，又起到防水防腐作用，對(duì)確保橋梁使用安全、耐久，該調(diào)平層的施工尤為重要，但在實(shí)際施工中，調(diào)平層經(jīng)常出現(xiàn)裂紋或裂縫，嚴(yán)重影響橋梁使用的耐久性和安全性，甚至造成橋面路面損壞。

  1.工程概況

  上桃花大橋采用2*（5*25m）共兩聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式，5號(hào)墩頂及0、10號(hào)臺(tái)頂設(shè)伸縮縫各一道，其它支座墩頂為現(xiàn)澆連續(xù)段。該橋面調(diào)平層為10厘米厚C50混凝土，外加聚羧酸高性能減水劑0.8%。

  2.聚羧酸高性能減水劑的性能

  聚羧酸高性能減水劑具體有摻量低、減水率高、混凝土拌合物坍落度保持性能優(yōu)異、增強(qiáng)效果顯著、低收縮、低含堿量、引氣量適中、環(huán)保性能好等特性。

  3.預(yù)應(yīng)力混凝土T梁頂面調(diào)平層縫的施工及其裂情況

  結(jié)合上桃花大橋的施工情況，調(diào)平層混凝土養(yǎng)生結(jié)束后，經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)絕大部分混凝土調(diào)平層表面無裂縫，部分調(diào)平層盡管使用了聚羧酸高性能減水劑還是產(chǎn)生了不規(guī)則的細(xì)小裂紋或裂縫，這些細(xì)小裂紋寬度均較小，須仔細(xì)觀察才能發(fā)現(xiàn)，或者在橋面調(diào)平層上的雨水即將蒸發(fā)完時(shí)，裂紋比較清晰；在局部也有極少量調(diào)平層出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度達(dá)0.1mm，為不規(guī)則裂縫，其裂縫深度較淺，還有一部分調(diào)平層起初無裂紋，經(jīng)過2至3個(gè)月后，調(diào)平層上出現(xiàn)裂紋，裂紋寬度逐漸增大。上述大部分裂紋或裂縫分布呈不規(guī)則狀，但也有少量橫向和斜向裂縫存在。

  4．產(chǎn)生裂縫的原因

  實(shí)際上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因?；炷翗蛄毫芽p的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種：

  4.1 調(diào)平層厚度不均勻?qū)α芽p的影響

  首先，在施工圖設(shè)計(jì)中，橋面橫坡通過橋墩調(diào)整，設(shè)計(jì)要求T梁頂面橫坡與橋面橫坡相同，但在T梁預(yù)制時(shí)，為保證混凝土振搗密實(shí)，因此，很難保證T梁頂面橫坡與設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的3.0%橫坡相同，由此可能引起的最大高差為5.5cm；其次，由于裝配式T梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其反拱度在預(yù)制時(shí)很難保證絕對(duì)一致，所以，相鄰T梁之間因拱度不一致而造成頂面高程存在差異；再次，T梁在安裝時(shí)垂直度很難保證準(zhǔn)確無誤，臨時(shí)支座的不均勻沉降及高程誤差也是引起梁頂有錯(cuò)臺(tái)的原因。因此，10cm調(diào)平層厚度就很難控制一致，薄層混凝土厚度的不一致性，極易造成其產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

  4.2 調(diào)平層與T梁粘結(jié)效果對(duì)裂縫的影響

  大面積的施工調(diào)平層，施工單位難以保證把T梁頂面的浮漿層全部鑿除，這樣就造成10cm混凝土調(diào)平層與T梁存在隔離層，即兩者之間沒有牢固粘結(jié)，在施工現(xiàn)場(chǎng)，用錘子敲擊，根據(jù)所發(fā)出的聲音明顯不同，可加以區(qū)別，如此薄的混凝土調(diào)平層，必然產(chǎn)生裂紋或裂縫；其次，按設(shè)計(jì)圖紙要求，T梁上澆筑一層10cm的調(diào)平層，按常規(guī)施工工藝要求，澆筑調(diào)平層之前，應(yīng)將其表面清污、鑿毛、潤(rùn)濕后再澆筑調(diào)平層混凝土，但從現(xiàn)場(chǎng)鑿毛工作來看，少部分鑿毛工作不徹底，表現(xiàn)在部分裂縫處，用敲擊方法可基本判斷此處調(diào)平層混凝土與T梁之間有“突空”現(xiàn)象，在反復(fù)外荷載以及溫度應(yīng)力作用下，對(duì)于周邊固定又存在變形的溥板而言，最容易產(chǎn)生龜裂。

  4.3 調(diào)平層中的鋼筋網(wǎng)安放不當(dāng)對(duì)混凝土調(diào)平層裂縫的影響

  本橋采用φ12綁扎鋼筋網(wǎng)，間距為15×15cm，鋼筋搭接長(zhǎng)度為42cm，凈保護(hù)層厚度為3cm，網(wǎng)片下墊已預(yù)制好與調(diào)平層混凝土標(biāo)號(hào)相同的混凝土墊塊，呈梅花形均勻布設(shè)，但由于墊塊是人為放置，有可能部分墊塊放置不均勻，所以不可避免地造成部分網(wǎng)片下落到T梁表面而致使凈保護(hù)層厚度增大，這樣就不能保證鋼筋網(wǎng)的平整，從而削弱鋼筋網(wǎng)應(yīng)有的防裂作用。

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  4.4 調(diào)平層混凝土的養(yǎng)生對(duì)裂縫的影響

  混凝土澆筑后，在一定時(shí)間內(nèi)必須保持足夠的濕度。否則將導(dǎo)致混凝土失水干燥，而水化作用未能充分完成，造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松表面極易出現(xiàn)干縮裂縫。裝配式T梁頂面調(diào)平層混凝土起初采用灑水養(yǎng)生，由于橋面橫坡為3%，因此，用于養(yǎng)生而灑的水容易沿調(diào)平層頂面流失，這種方法對(duì)薄層混凝土養(yǎng)生極為不利，主要因?yàn)槠浔Ｋδ懿睿B(yǎng)生期間缺水易引起混凝土開裂，經(jīng)分析后，采用土工布覆蓋養(yǎng)生，其效果大為改善。

  4.5 調(diào)平層混凝土碳化收縮引起混凝土表面龜裂

  由于混凝土質(zhì)量較差（水泥用量較低、水灰比較大）或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕滲透到混凝土內(nèi)甚至炭化到鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長(zhǎng)約2-4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫。另外，空氣中的CO2與混凝土中的堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，混凝土碳化引起的收縮僅限于混凝土表層，只產(chǎn)生混凝土的表面裂縫附帶有起皮現(xiàn)象。

  4.6 在荷載反復(fù)作用下，混凝土調(diào)平層由原先裂縫較少、整體受壓，后逐漸變?yōu)榫植渴軌海霈F(xiàn)應(yīng)力集中，久而久之，裂縫數(shù)量和寬度將增加，這也是調(diào)平層施工結(jié)束后起初裂縫少，后期裂縫多的原因之一。

  4.7 調(diào)平層混凝土的配合比不當(dāng)引起混凝土的干縮裂縫

  在混凝土中，水在其中是以化學(xué)結(jié)合水、層間水、物理吸附水狀態(tài)存在，當(dāng)這些水在混凝土硬化過程中失去時(shí)，水泥漿體就會(huì)收縮，從配合比來看，雖然混凝土的水泥用量、集料粒徑、細(xì)集料含量等對(duì)混凝土的干縮有影響，但最重要的影響因素還是混凝土的單位用水量。混凝土的單位用水量越小，其自由收縮應(yīng)變值越小，但在實(shí)際施工中，過小的單位用水量，往往滿足不了混凝土施工和易性的要求，施工中混凝土若采用泵送混凝土，坍落度較大，易引起混凝土開裂。

  4.8 防裂鋼筋配筋率μ對(duì)裂縫的影響

  實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)鋼筋直徑相同鋼筋應(yīng)力大致相同的情況下，裂縫寬度隨著μ的增加而減小，當(dāng)μ接近某一數(shù)值（μ≥0.2時(shí)），裂縫寬度接近不變。

  4.9 振搗梁前進(jìn)過程中滑移引起的斜向裂縫

  首先設(shè)計(jì)圖紙要求橋面橫坡為3.0%，這樣高頻振搗梁在滑道上的前進(jìn)過程中就要向低的一側(cè)滑移，由此產(chǎn)生合力，后續(xù)收面工作搓揉遍數(shù)不夠就產(chǎn)生斜向裂縫，其次振搗梁行進(jìn)速度偏快時(shí)振搗不密實(shí)，經(jīng)觀察分析振搗梁行進(jìn)速度以0.6米/分為宜。

  5.調(diào)平層混凝土裂縫防治措施

  5.1 調(diào)平層與T梁應(yīng)嚴(yán)格按層間施工縫處理

  施工中應(yīng)采取多項(xiàng)措施確實(shí)做好T形梁表面浮漿等鑿除工作，確保調(diào)平層厚度基本均勻，其中包括T梁預(yù)拱度的控制、梁頂面3%橫坡控制、T梁安裝高程的控制等，同時(shí)要注意調(diào)平層與T梁頂面粘結(jié)問題，即裝配式T梁頂面一定要鑿毛與潤(rùn)濕，潤(rùn)濕時(shí)應(yīng)注意用水量的控制，過濕或過干都不利于調(diào)平層與T梁的粘結(jié)。

  5.2嚴(yán)格控制鋼筋網(wǎng)在調(diào)平層中的平整與位置

  鋼筋網(wǎng)在調(diào)平層中主要起防裂以及傳遞荷載作用，因此，必須保證鋼筋網(wǎng)片凈保護(hù)層厚度，若鋼筋網(wǎng)片直接安放在梁頂面或凈保護(hù)層過小都起不到應(yīng)有的防裂作用。為保證鋼筋網(wǎng)片的平整，首先，在縱橫兩個(gè)方向都要用綁絲隔一個(gè)結(jié)點(diǎn)綁扎一道并呈梅花狀分布，使其具有一定的剛度。其次，在測(cè)好鋪裝層頂高程后橫向拉線，在確保凈保護(hù)層的前提下支墊鋼筋網(wǎng)盡量使其平整。

  5.3 在施工中應(yīng)合理控制振搗時(shí)間和移動(dòng)速度，最后采用人工收漿時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的搓揉，并要控制好搓揉時(shí)間和搓揉遍數(shù)。

  5.4 把握好收面時(shí)間，收面是在混凝土的塑性狀態(tài)進(jìn)行的，一般在混凝土由向固性狀態(tài)的前0.5-1小時(shí)為宜，且調(diào)平層表面收為略帶麻面，若收為光面易出現(xiàn)裂縫。

  5.5 嚴(yán)格控制調(diào)平層混凝土配合比及其養(yǎng)生

  在調(diào)平層混凝土施工中，水灰比的控制應(yīng)十分重視，水灰比太大極易產(chǎn)生調(diào)平層的干縮，因此，在滿足施工的條件下，混凝土的坍落度應(yīng)盡量小，同時(shí)應(yīng)重視調(diào)平層混凝土的養(yǎng)生，根據(jù)部分試鋪經(jīng)驗(yàn)，宜采用土工布覆蓋養(yǎng)生，覆蓋養(yǎng)生時(shí)間最好控制在5-6天，另外也不能因摻加了聚羧酸高性能減水劑而放松對(duì)混凝土的養(yǎng)生。

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