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混凝土箱梁裂縫成因分析及處治
 
     以某地區高速公路橋梁中的20米預應力混凝土箱梁為例,分析裂縫發生的原因提出了控制、處治混凝土箱梁的裂縫的經驗。
     一.裂縫情況及分析:裂縫是混凝土結構普遍會遇到的現象,一類是由外荷載引起的裂縫,也稱結構性裂縫或受力裂縫,表示結構承載力可能不足或存在嚴重問題。才結構設計時對設計荷載進行全面考慮可以防止;另一類裂縫是由變形引起的,也稱非結構性裂縫,指變形得不到滿足,在構件內部產生自應力,當該自應力超過混凝土允許應力時,引起混凝土開裂。在上述兩類裂縫中,作者認為,變形裂縫欲占80%。引起該類裂縫的原因主要有:(1)混凝土澆注后處于塑性階段,由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發而產生裂縫。(2)混凝土凝固過程中因收縮而產生裂縫。(3)由于溫度變化產生的裂縫,結構隨著溫度古變化受到約束時,在混凝土內部產生應力,當此應力超過混凝土抗裂強度,混凝土便開裂,即產生溫度裂縫。(4)施工不當產生裂縫。從裂縫情況看,裂縫分布部位,裂縫方向、出現時間具有一定的規律性。接風都分布在跨中中橫處,只有腹板開裂,且兩面對稱,時間一般為拆模后兩天左右。如果施工方案合理,施工工藝符合質量控制要求,混凝土配合比、坍落度滿足要求,而現場地施工溫度高達25℃以上,那么裂縫的主要原因是因溫度應力引起的。溫度應力包括內約束應力和外約束應力。內約束應力是指結構內部某一構件單元,在非線形溫差作用下纖維間溫度不同,引起的應變不同而受到約束引起的應力;外約束應力是指結構內部各構件因溫度不同產生變形受到的約束后結構外部超靜定約束,無法實現自用變形引起的應力。
     二.防止裂縫產生及外治措施:1、由混凝土質量引起的非結構裂縫,可以通過以下措施防止:控制及改善水灰比,減少砂率,增加骨料用量,嚴格控制坍落度,混凝土凝固時間不宜過短,下料不宜過快,高溫季節注意采取緩凝措施,避免水分劇烈蒸發,混凝土振搗密實,改善現場混凝土的施工工藝,同時注意混凝土的施工防雨、養護及保溫工作;結構內部不止防裂鋼筋,以提高混凝土的抗裂性能;一旦裂縫出現,可以用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1:05:0.25的比例配合進行修補,將裂縫周圍5厘米內的混凝土用鋼刷刷毛吹凈,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,在涂環氧樹脂,貼玻璃布,以后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純鹼水煮沸脫脂,用清水沖洗干凈并烘干.這種封閉處理,能保證日后運營過程中梁體內鋼筋不受大氣腐蝕,提高結構的使用壽命。2、由溫度應力引起的非結構裂縫,鑒于先行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》對溫度荷載引起的橫向溫度應力考慮偏小,設計時應予以重視,可以通過配置足夠的溫度應力鋼筋、增加結構的安全儲備等措施來防止裂縫的產生(施工過程中作者變更了設計,在腹板加了一倍的縱向鋼筋);同時在施工時,應盡量選擇溫度低的時間澆注后半天(利用早、晚進行施工)。熱天澆注混凝土時,應降低水溫拌制,選用水化熱小和收縮小的水泥灰比,合理使用減水劑,加強振搗以減少水化熱,提高混凝土的迷失性和抗拉強度,并注意混凝土濕潤,同時可以在腹板留通氣拆模,達到張拉強度及時張拉壓漿。3、作者在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現裂縫的處理辦法是:--裂縫的控制方案:A:在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力防金,根數為原設計的一倍。B:控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度,安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。C:及時掩護,并用塑料布進行覆蓋,經常保持混凝土濕潤。D:在腹板處每隔5米留一個通氣孔,可以保證混凝土箱梁在拆模后交通風散熱,保持體內外溫度基本一致。E:及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就即使拆模,當混凝土強度達到設計張拉強度時就及時張拉壓漿。--裂縫的處置措施:用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1:0.5:0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈,用酒精清洗后,再用丙酮擦洗一次,再涂環氧樹脂,貼玻璃布,之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純鹼水煮沸脫脂,能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕,提高結構的使用壽命。拖以上的控制方案和防處治措施,在以后的箱梁預制過程中再沒有出現裂縫,并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。
     結論:預應力混凝土箱形結構產生裂縫很常見,但可避免或減少,關鍵是在設計時,認真驗算,合理不止構造鋼筋或預應力筋,對易出現裂縫的部位,通過施工過程的嚴格控制,盡可能地避免開裂或減少裂縫的數量,減少裂縫的長度和寬度,通過對裂縫的妥善處理,控制裂縫的發展,使裂縫不至于對結構產生危害,保證結構的正常使用。因此,對于裂縫的問題,設計者和施工人員都應予以重視。
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