维普资讯 http://www.cqvip.com 普通钢筋混凝土梁裂纹的成因及整治 李胜利 史秀梅 （北京铁路分局建设项目管理部） （清华大学建筑工程咨询公司） 【摘要】分析普通钢筋混凝土梁几种主要裂纹的成因、分布及其危害性，提出从设计、施＿Ｙ－ 及使用三方面加强预防的措施，介绍几种裂纹的整治方法。 【关键词】钢筋混凝土梁 裂纹整治 三家店工务段管内共有各种类型的钢筋混 上线路偏心造成梁体偏载，支座不平造成梁体 凝土梁２２５孔。随着桥梁使用时间的延长，列 扭转，使两片梁受力不均；②受两片梁相互问的 车速度、密度的增大以及重载列车的开行，钢筋 竖直剪力作用；③由于腹板断面在横隔板处剧 混凝土梁病害不断增多，其中梁体疲劳破损日 变而造成应力集中；④施工质量不佳。由于横 趋严重，裂纹、掉块、露筋病害尤为突出。根据 隔板混凝土是现场就地浇注的，板内连接角钢 调查统计，裂纹宽度大于０．２５ ｍｍ的钢筋混凝 或钢板也是工地焊接的，很难保证混凝土的施 土梁达４３孔，占总数的１９．１％，而且个别梁存 工质量和钢材焊接除锈的质量。 在着多处裂纹、掉块、露筋病害。这些病害的产 １．４人行道悬臂裂纹 生严重影响了桥梁的使用寿命，亟待加以解决。 人行道长悬臂上平面顺梁长的纵向裂纹产 生的主要原因是：①列车的冲击振动；②设计布 １ 普通钢筋混凝土梁裂纹的成因 筋较少；③钢筋设置位置过低。 １．５腹板竖向裂纹 １．１网状裂纹 腹板竖向裂纹产生的主要原因是：①混凝 网状裂纹一般位于梁腹板表面处，产生的 土硬化时收缩较大；②动荷载作用。这种裂纹 主要原因为：①施工时水泥或单位用水量多，造 是运营线上最常见、最严重的一种，梁的跨度越 成混凝土收缩较大，使混凝土表面产生裂纹；② 大，裂纹越宽越长，多分布在跨间１／４跨长范围 养护环境湿度较小，水分蒸发及参与水化作用 内。 消耗较多，加剧了混凝土收缩，从而产生裂纹； １．６腹板斜裂纹 ③养护环境温度较低，使混凝土表面与内部收 腹板斜裂纹是钢筋混凝土梁最普遍的裂 缩不均匀或内胀外缩，混凝土表面受到很大的 纹，多分布在距支点１ ｍ至１／４跨度处。产生 拉应力而造成外部裂纹。这种裂纹多属表面龟 的主要原因是：①梁在荷载作用下产生的主拉 裂，对结构影响不大。 应力作用；②混凝土在硬化过程中产生的收缩 １．２下翼缘受拉区裂纹 作用；③荷载对梁产生扭转作用；④施工质量不 下翼缘受拉区裂纹在跨中分布较密，主要 佳，造成混凝土强度降低。腹板斜裂纹的分布 是由于梁体承受荷载产生挠曲所引起的。这种 与剪力分布相符，主要是由主拉应力作用造成。 裂纹在动荷载作用下变化不大，经过较长时间 １．７顺主筋方向的纵向裂纹 的运营已趋稳定，但随着提速、重载列车的开 这种裂纹宽度较大，长度很长，危害性很 行，裂纹又有新的发展。 大。产生的主要原因是：①混凝土施工时为加 １．３横隔板裂纹、断裂 速混凝土的硬化过程、提高早期强度而加入氯 横隔板裂纹、断裂产生的主要原因是：①桥 化钙作为早强剂。由于氯化钙的存在，水分渗 一３６一 铁道建筑 ２００２年第１１期 维普资讯 http://www.cqvip.com 入会发生电化学反应引起钢筋锈蚀膨胀，从而 ｒｍａｌ＝２０ａ￣／ｄ／，ｕ／Ｅ 造成混凝土开裂；②施工不良，钢筋保护层过薄 式中 ——受拉钢筋应力； 或有蜂窝，造成钢筋锈蚀及混凝土胀裂。 Ｅ——受拉钢筋截面弹性模量； 另外，引起梁体产生裂纹的原因还有：①梁 ｄ——受拉钢筋直径； 体混凝土振捣不密实而形成蜂窝，骨料不洁等 ——受拉钢筋有效配筋率。 使混凝土质量下降，在外界环境中长期风化产 因此，设计时应考虑：①采用较小直径的钢 生掉块、破损，削弱了梁体的有效断面；②混凝 筋并分散布置以增加钢筋与混凝土的粘结力， 土梁的碱一集料反应；③桥上线路的偏心造成 减小裂纹间距和宽度；②采用螺纹钢筋，但不宜 梁体偏载，使梁体承受附加的扭转作用；④桥上 使用高强钢筋；③尽量避免结构外形出现突变， 道碴厚度不足，使梁体承受较大的冲击作用。 适当布置构造钢筋，减少应力集中；④改变两片 梁之间传统的横隔板连接，采用预应力横向连 ２梁体裂纹的危害性 接；⑤满足混凝土碱含量的标准和要求；⑥ 重视混凝土的耐久性问题。 正常使用时受拉区产生宽度很小裂纹是普 ３．２施工措施 通钢筋混凝土梁的正常现象，并不意味梁体破 提高施工质量是改善裂纹产生的重要措 坏。实践证明，小而浅的裂纹对梁体的强度和 施：①选择适当的水泥品种、标号，严格控制水 耐久性没有什么影响。但如果裂纹宽度、长度 灰比和水泥用量；②选择合适的砂石级配，使孑Ｌ 开展过大，空气中的水分和侵蚀性气体就会进 隙率达到最小，并保持骨料洁净；③采用机械搅 入裂纹引起钢筋锈蚀，使钢筋有效截面减小，导 拌和振捣，使混凝土搅拌更均匀、振捣更密实； 致梁体强度降低，而钢筋的锈蚀膨胀又会加剧 ④尽量避免掺入氯盐早强剂，因为氯盐可引起 裂纹的发展，如此恶性循环会破坏钢筋与混凝 钢筋锈蚀。可适当掺用加气剂或减水剂以提高 土的共同受力条件，使钢筋应力骤增导致突然 混凝土的耐久性；⑤严格控制混凝土的含碱量； 破坏。此外如裂纹开展过大，由于冰冻和风化 ⑥保证钢筋保护层厚度；⑦加强混凝土养护，尤 作用，日久也会影响梁体的耐久性，缩短梁体使 其是初期养护；⑧采用先进的施工方法，提高施 用寿命。《桥规》规定：在一般大气条件下钢筋 工质量。 混凝土受弯构件最大裂纹宽度在主力作用下应 ３．３维修保养措施 ≯０．２５ ｍｌｎ，在主应力和附加力作用下应≯０．３ 混凝土梁所在的使用环境，如气候条件及 ｍｍ０ 湿度变化、桥上线路平顺与否及线路是否偏心、 列车速度和密度以及支座的灵活性等，对梁体 ３裂纹预防措施 裂纹的发展和稳定都有影响，因此在使用中应 加强桥上线路的维修保养，强化支座防锈及病 混凝土梁裂纹的形成和开展的原因比较复 害整治，定期检查梁体裂纹，分析梁体各部位裂 杂，影响因素很多。为减少和改善梁体的裂纹， 纹产生和发展的原因，掌握其规律，对超限裂纹 应从设计、施工及使用三方面进行考虑。 及时予以补修。 ３．１设计措施 理论分析和试验研究资料表明，钢筋的直 ４梁体裂纹的整治措施 径、截面形式，钢筋的数量及布置方式，钢筋应 力大小，混凝土标号、截面尺寸及保护层厚度 ４．１加强裂纹观测 等，对裂纹开展宽度都有影响。最大裂纹宽度 发现裂纹后要作好标记，加强检查观测并 计算公式为： 做好记录，掌握其发展情况。 铁道建筑 ２００２年第１１期 ３７・－—— 维普资讯 http://www.cqvip.com ４．２梁体裂纹整治 ＦＰ．ＮＳＬ，３０ ｍｉｎ后涂刷ＦＲ．Ｅ３Ｒ粘贴剂，贴上碳 如梁体产生裂纹，应采取如下措施：①当梁 纤布，并用滚刷碾压舒展直至粘贴剂渗出布面， 体伤损严重、加固困难时应予以更换；②当梁体 再用ＦＲ．Ｅ３Ｐ粘贴剂在碳纤布外均匀涂刷一 较好，尚能加固，可施加体外预应力对混凝土加 遍。 固：一般在梁体下翼缘施加预应力，使下翼缘的 采用以上梁体加固修补方法不仅可整治梁 横向裂纹闭合，同时加强梁的抗弯强度。 体掉块、露筋、裂纹病害，而且可大大提高梁体 ４．３超限裂纹的修补 的抗弯强度，对整治梁体下翼缘开裂、掉块、破 当梁体裂纹达到或超过容许值时，只要裂 损露筋等病害非常有效。 纹已趋稳定，不继续发展，可采用聚合物水泥砂 ４．５梁体横隔板病害整治 浆修补：根据裂纹宽度大小，凿一条“ｖ”（或梯） ①对于横隔板较小裂纹，如经观测没有发 形槽，外口宽２０ ｍｍ，内口宽０（或６）ｍｌｎ，深７ 展，可采用聚合物水泥砂浆进行修补；②对于横 （或１５）・ ｕｎ。在清理干净的槽面上用毛刷均匀 隔板断裂、钢板开焊，应采取凿除破碎混凝土， 地涂刷一层早强界面增强浆，然后把早强聚合 对钢板除锈重新进行焊接，支模灌注聚合物混 物砂浆抹于槽内压实，抹平后再涂刷一层界面 凝土；③根据实际情况重新设计两片梁的横向 增强浆。这样既可防止水分渗透、封闭裂纹，又 连接，最好采用预应力连接。 可增加美观且无需养生。 ４．４梁体下翼缘裂纹整治 ５结束语 对于梁体下翼缘裂纹密集、掉块露筋严重 且面积较大的情况，一般梁体混凝土质量较差， 钢筋混凝土梁开裂降低了混凝土的耐久 加之列车振动干扰，修补比较困难，可采取以下 性，对梁体有一定的危害性，随着我们对裂纹成 办法： 因及其发展规律认识的不断深入，有效控制和 （１）钢板贴合法：①彻底凿除梁体松散破碎 修补裂纹的方法有了长足进步。三家店工务段 的混凝土，对外露钢筋进行除锈并将新界面清 自１９９７年开始采用铁道科学研究院研制生产 理干净；②预埋一定数量的立螺栓，加工尺寸合 的ＺＶ５型聚合物混凝土界面处理剂进行梁体 适的钢板；③在新界面上均匀地涂刷一层界面 裂纹、掉块及露筋病害整治，解决了多年来利用 增强浆，然后将配制好的早强聚合物水泥砂浆 普通水泥砂浆修补久治不愈的老问题，效果很 压抹到凿除后的新界面上，压实抹平，表面要与 好，值得推广使用。随着科技的进步，各种修补 梁体下翼缘在同一平面；④安装钢板，拧紧螺 材料也不断创新和发展，我们应积极采用新材 栓，并对钢板进行防锈处理。 料、新技术，大胆实践，以取得更好的整治效果。 （２）用碳纤布修补加固梁体：①凿除梁体松 散混凝土，外露钢筋除锈，打磨加固部位；②用 改回日期：２００２—０９—１０ ＦＥ．Ｂ聚合物混凝土修补梁体，用ＦＥ．ｚ腻子修 （责任审编 李从熹） 补蜂窝麻面及不平处；③对梁体加固部位底涂 厂一。敬请广大读者朋友及时到当地邮局订 阅２００ 年《铁道建筑》…— 改版扩容，与时俱进一 ‘读者的期待 保持特色，求实创新一 ‘我们ａｇ承诺； 一一一 邮发代号：２—４０５。每期定价：５元 。全年 ２期：６０元 ～… 一３８一 铁道建筑 ２００２年第１１期
