预应力混凝土T梁体裂纹病害分析及监测

全山岭

新长工务段淮安桥梁车间 江苏 淮安 223005

概述

宿淮线安河特大桥位于江苏省宿迁市泗洪县归仁镇，中心里程K138+128，桥号184#，全长598.1m，直线地段，孔跨式样为19-32m预应力混凝土简支T梁。该桥所在区间日均通过货车1对、客车3对。2017年8月份，桥梁车间在日常巡检过程中发现，该桥的第1孔、第13孔、第17孔的梁体裂纹从原有的裂纹开始渗水、泛白浆，裂纹有发展的趋势。为调查清楚该桥裂纹的成因，2017年11月2日～4日，对安河特大桥发现的3处裂纹进行现场检测。

1 检测内容

安河特大桥梁体裂纹病害检测的主要内容为：

（1）裂缝外观状态检查

对病害梁体的裂缝状态进行检查，采用裂缝测宽仪及测深仪对开裂较大处的裂缝宽度及深度进行测量。

（2）钢筋保护层厚度检测

采用混凝土钢筋探测仪对病害梁体附近的钢筋保护厚度进行检测。

（3）钢筋锈蚀状态检测

采用钢筋锈蚀测试仪对病害梁体附近的表层纵向钢筋进行锈蚀状态检测。

（4）预应力管道压浆情况检测

根据设计图纸，在病害梁体沿预应力管道的纵向裂缝较宽处进行钻孔取芯，检测预应力管道浆体的密实情况[1]。

2 现场检测过程

2.1 裂缝外观状态

第13孔左片梁梁体裂缝外观照片，梁体裂缝宽度和深度检测原始数据见附录，具体检查情况如下：

第13孔左片梁发现1条梁体裂缝。裂缝位于小里程梁端马蹄的外侧面，沿N2钢束的预应力管道呈纵向延伸形态，裂缝一端距离第二个横隔板中心63cm、另一端止于第一个横向预应力张拉锚孔处，裂缝长度2.85m、最大宽度0.42mm、最大深度83mm，裂缝处存在渗水、泛白现象，裂缝附近梁体混凝土存在局部蜂窝麻面，梁体内侧应对位置未发现裂缝。

2.2 预应力管道压浆情况

第13孔左片梁体裂缝钻孔取芯。由于第13孔左片梁体裂缝位于梁端马蹄外侧面，对应N2钢束的预应力管道，因此采用取芯机在梁体外侧面对应位置进行钻孔。选取裂缝较宽处和裂缝端头最低处钻孔，均发现预应力管道浆体不饱满、管道内有积水向外流出并持续时间较长、水体清澈无浑浊物、敲击管道壁有空响，预应力筋部分裸露但未发现明显锈蚀。

预应力管道压浆情况检测结果表明，梁体裂缝沿预应力管道的纵向裂缝，向裂缝对应的预应力管道钻孔，发现预应力管道均存在管道浆体不饱满、管道不密实的情况，部分管道内有积水，预应力筋未发现明显锈蚀[2]。

2.3 钢筋保护层厚度

对梁体裂缝附近的梁体进行钢筋保护层厚度检测，每孔梁选取梁体内、外侧和梁底等部位进行测试，钢筋保护层厚度测试原始数据见下表。

第13孔左片梁体裂缝附近的钢筋保护层厚度平均值在45.5～57.6mm之间，均满足35mm的设计要求。

表1 梁体裂缝附近梁体钢筋保护层厚度统计表

2.4 钢筋锈蚀状态

采用半电池电位法对梁体裂缝附近的梁体外侧面进行钢筋锈蚀检测。该测区梁体钢筋锈蚀状态见图1。

钢筋锈蚀测试结果表明，该梁体裂缝附近梁体外侧面各测点锈蚀电位均在-200mv以上，该测区梁体钢筋未出现锈蚀情况。

图1

3 本次检测结果

综上所述，从病害梁体裂缝均为沿预应力管道呈纵向延伸形态的分布特征，裂缝处存在大量白色析出物和渗水的现象，以及裂缝对应的预应力管道均存在管道浆体不饱满、管道不密实、部分管道内有积水的情况，可做出如下推断：梁体预制过程中混凝土的干燥收缩和预应力管道压浆不饱满、梁体成形后管道内积水冻胀是产生梁体裂缝的主要原因。梁体预制过程中混凝土干燥收缩或水化热产生初始裂缝，预应力管道压浆不饱满、管道不密实，导致梁体成型后管道内积水，冬季时，管道内积水冻结、体积膨胀产生的冻胀力应力集中比较严重，使沿预应力管道方向的混凝土发生冻胀开裂，经过多年反复冻融循环导致裂缝宽度和深度不断加大，病害日趋严重，影响结构耐久性[3]。

4 预应力混凝土T梁裂纹的分析

裂缝对预应力混凝土T梁外观质量来说是一种缺陷，有些裂缝影响外观质量，有些裂缝则直接影响构件的安全使用。混凝土出现裂缝是一个很普遍的现象，一般将其分为两类，一类是在外荷载作用下产生的裂缝，即结构性裂缝。另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，产生这类裂缝的原因是由于混凝土变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许拉应力时，导致混凝土开裂。预应力混凝土T梁产生非结构性裂缝的原因很多，如温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、原材料不合格、模板变形、基座不均匀沉降、施工操作过程不规范等等。

5 在今后的日常检查过中标准

圬工梁拱、墩台恒载裂缝宽度限值

表2

在今后的检查过中，必须严格按照附表进行检查，区分清楚，梁体的各部位名称，加强对检查工区人员的培训教育。使得现场的检查人员能够清楚什么部位能够有裂纹，什么部位不能够存在裂纹，发现裂纹要及时扭转信息并上报。不仅仅是梁体裂纹，墩台、框构的裂纹同样要去进行检测。对不能判别裂纹形成原因的，必须按照标准化的裂纹观测流程去弄明白弄清楚裂纹的具体形成原因。

图2

6 结束语

深化安全风险管理，通过监测尽早发现病害，探索病害的发展规律，不单单是梁体裂纹的观测，同时也是为后续的养修及设备的监控提供有力的依据。依靠掌握的信息数据提供科学的解决方案，达到理想效果。技术风险是如果数据信息掌握不准确，分析不慎密，将影响病害的整治方案，达不到理想效果。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。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。